三相四桥臂APF改进型无差拍控制策略研究

介绍了无差拍控制的原理、平推算法及由此产生的误差。给出了重复预测型谐波电流观测器结构,详细说明了该观测器算法及工作原理,并介绍了其稳定工作的充分条件。在Matlab、Simulink环境中建立仿真模型并设定相关参数,仿真结果验证了算法、模型的正确性。最后介绍了相关的实验及结果,再次论证了算法及控制策略的正确性。     

基于重复预测原理的三电平APF无差拍控制方法

传统两电平有源电力滤波器(APF)由于功率开关耐压水平和载流能力的限制,难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。在高压大容量系统中,二极管钳位型三电平变流器得到了广泛的研究和应用。本文研究一种基于重复预测原理的三电平APF无差拍控制方法,通过推导分析,发现消除采样周期的延迟和对输出指令电流的预测是决定无差拍控制效果的关键。采用状态观测器,对APF下一拍输出电流进行估计,弥补了数字控制系统一个载波周期的延时;采用重复预测型观测器,对指令谐波电流进行预测,可以提供精确的谐波电流预测值,因而改善了整个系统的控制效果。实验结果证明了所提控制方法的可行性。     

无差拍优化T型三电平APF模型预测电流控制

为实现T型三电平有源电力滤波器(APF)的高性能电流跟踪控制及其鲁棒性,提出了一种无差拍优化有限集模型预测控制(FCS-MPC)算法,并设计了滤波电感在线观测器。首先,为降低滚动优化过程的运算量,提出了一种基于谐波电流无差拍预测的电压矢量控制集简化方法,减少了每个控制周期内迭代计算的次数。然后,为降低电感参数失配对FCS-MPC算法性能的影响,设计了一种电感观测器完成参数的在线修正。最后,通过仿真对所提算法完成验证。仿真结果表明,所提算法不仅保持了传统FCS-MPC优越的动静态响应性能,同时显著减少了数字实现的运算量,提升了参数失配时控制系统的鲁棒性。     

一种新型无差拍UPQC预测直接控制策略

针对统一电能质量调节器（unified power quality conditioner,UPQC）传统线性控制算法中存在多个PI控制器及PWM调制环节,导致系统参数整定困难、结构复杂的问题,提出一种新型无差拍UPQC预测直接控制策略。推导并建立同步旋转坐标系下UPQC串、并联侧预测直接控制模型;基于无差拍控制原理与有功功率平衡原则构建了串联侧给定电流产生机制,实现了直流侧电压的无差拍控制和网侧电流的预测直接控制;基于无差拍控制原理与负载侧电压恒定原则构建了并联侧给定电流产生机制,实现了负载侧电压的无差拍预测直接控制。仿真与实验分析结果表明,所提算法无PI和PWM调制环节,有效简化了控制系统结构,并提高了系统的动态性能及补偿效果。     

有源滤波器无差拍SVPWM控制策略的研究

为提高有源电力滤波器( APF)的电流跟踪控制性能,此处提出了一种基于电压空间矢量的无差拍控制方法,给出其控制策略,包括无差拍原理以及空间矢量脉宽调制(SVPWM)的算法模块,该方法可以消除采样、计算等带来的延时.这里对所采用的控制策略在EMTDC/PSCAD中进行了仿真验证,并在由数字电路控制的APF装置上进行了实验...     

基于自适应预测算法的谐波电流无差拍控制

基于单相并联有源电力滤波器,提出一种无差拍控制策略。随着数字控制技术的发展,无差拍控制在有源电力滤波器控制中的地位越来越重要。虽然该技术响应快、精度高,但由于采样以及处理器计算的延时,系统容易不稳定。文中提出了一种自适应预测算法,可预测两个采样周期后的参考电流,有效消除延时,保证系统稳定性。无差拍控制与自适应预测结合使用,可有效降低稳态时各次谐波电流的含有率和电流总谐波畸变率,并在负载变化时能快速跟踪上谐波电流的变化。通过仿真在单相并联有源电力滤波器上实现了该算法,并将其与线性预测方法进行了比较,证明了它具有精度高、响应快的特点。     

基于电流预测的有源滤波器无差拍控制

针对并联型有源滤波器的拓扑结构,本文基于无差拍控制原理,结合线性预测法自适应法提出了一种新的电流预测法。该方法实现了对指令电流的准确预测,解决数字控制给APF产生的延时误差,提高了系统谐波检测的实时性,得到了可靠的参考电压矢量,结合电压空间矢量法实现了谐波电流的实时补偿。最后,在Matlab/Simulink环境中建立了仿真模型,设定了相关参数,仿真结果表明了该预测方法的有效性。     

三相四桥臂并联型APF无差拍控制策略的研究

以四桥臂并联型有源电力滤波器为研究对象,对三相四线制系统的谐波检测方法和有源电力滤波器的控制策略分别进行了系统的研究。采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波电流检测法来计算谐波电流指令值。详细阐述了无差拍控制的原理,对无差拍控制模型进行了理论推导,对系统实现步骤和谐波电流预测进行了研究。实验论证了该无差拍系统的可行性,总结了无差拍控制应用的优点和问题。     

基于非线性微分跟踪器的无差拍控制在APF中的应用

文中将无差拍控制和非线性微分跟踪器相结合,利用两者的优势,提出一种基于APF无差拍控制器中引入非线性微分跟踪器,用以补偿负载电流变化扰动APF控制器的影响,从而避免过于复杂的谐波电流提取算法。该算法与传统的APF谐波提取算法不同,可以有效地降低电网电流的THD。仿真和实验结果都证明了所提控制算法方法的可行性。     

三相四桥臂并联型APF无差拍控制策略的研究

以四桥臂并联型有源电力滤波器为研究对象,对三相四线制系统的谐波检测方法和有源电力滤波器的控制策略分别进行了系统的研究.采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波电流检测法来计算谐波电流指令值.详细阐述了无差拍控制的原理,对无差拍控制模型进行了理论推导,对系统实现步骤和谐波电流预测进行了研究.实验论证了该无差拍系统的可行性,总结了无差拍控制应用的优点和问题.     

基于动态矩阵的APF预测控制策略研究

为进一步提高有源电力滤波器(APF)的补偿性能,提了一种基于动态矩阵的预测控制策略.研究了预测控制策略的基本原理,根据动态矩阵控制理论,建立了APF的动态矩阵预测模型,进而设计出最优控制规律和反馈校正装置.实验结果证明,这种预测控制方案具有响应速度快、鲁棒性高等特点.     

并网变流器有限控制集模型预测控制

为了提高带LCL滤波器的并网变流器的控制性能,设计了一种新型的有限控制集模型预测控制(FCSMPC)策略。交直流变流器采用LCL滤波器接入电网时可带来诸多优点,但也存在电网电流谐振以及控制复杂度增加的问题。新方案通过将主动阻尼算法融合进FCSMPC控制器中可消除电网电流低次谐波,并降低对电网电压失真的敏感度。使用并网变流器实验平台进行新控制策略的稳态和瞬态测试以及电网电压扰动下的测试,实验结果表明,新型控制方案能在电网电压失真条件下降低电网电流谐波含量,并具有较好的动态性和鲁棒性。     

采用模型预测控制的APF谐波电流补偿的研究

由于有源电力滤波器(APF)传统的电流补偿方式存在谐波电流跟踪控制精度低、实时性差等问题,给出了一种基于模型预测控制(MPC)的优化闭环控制算法,根据过程的历史信息预测将来的输出建立模型,依据预测控制的预测模型、反馈校正和滚动优化等环节实现对APF谐波电流的预测控制。搭建10 kVA并联型APF的实验样机并结合Matlab仿真实验对谐波补偿进行了研究。实验结果表明,采用MPC的谐波电流控制方法能有效降低电流畸变率,抑制谐波电流,谐波电流分量较补偿前降低10倍左右,电流总谐波畸变率(THD)从原来的29%降低到3%,从而验证了MPC算法具有较高的电流跟踪控制精度。     

基于广义预测算法的APF预测控制器的研究

采用一种基于传递函数模型的广义预测控制(GPC)策略,利用其基本原理设计出有源电力滤波器(APF)的预测控制器,进一步提高APF的谐波电流补偿效果。分析研究了GPC算法的基本原理,建立了三相并联APF的广义预测模型,设计出系统的电流闭环控制装置,并通过在线辨识和校正的结果进行下一步的滚动优化,加强了系统装置的稳定性。实验结果表明,相对于传统控制器,广义预测控制器改善了系统的精确性和鲁棒性,从而证明了该方案中GPC策略的可行性。     

PWM-CSR有限控制集模型预测控制

针对电流型PWM整流器(PWM-CSR)传统控制方法计算量大、输入电流谐波含量大、采样频率高的问题,将有限控制集模型预测控制方法应用到PWM-CSR中,并引入"虚拟电阻"技术来减缓变换器前端LC滤波器引起的谐振。首先根据PWM-CSR拓扑结构建立其离散状态空间模型,然后分析PWM-CSR的开关函数组合(控制集)个数,选择使系统优化性能函数最小的开关函数组合作用于PWM-CSR,结合"虚拟电阻"减缓滤波器的谐振,改善输入电流波形。仿真和实验结果表明,该方法能有效降低网侧电流的总谐波畸变率,具有很好的鲁棒性和快速的动态响应。     

带LCL滤波器的APF新型预测电流控制策略

针对带LCL滤波器的有源电力滤波器APF（active power filter）的优化控制问题,设计了一种新颖的预测电流控制方案。传统的APF控制器采用多旋转坐标系变换和PI调节器实现对谐波的控制,此外还有谐振控制方案,但都存在计算负担随谐波次数增加而增大的缺点。新型预测电流控制方案结合使用了比例预测控制、积分预测控制和阻尼算法,实现了在计算量固定条件下的APF优化控制,其中积分预测控制可以补偿由参数扰动引起的模型误差。利用APF实验平台开展了动静态实验,结果验证了使用所开发的新型预测电流控制方案在稳态和负载变化的情况下均具有优良的控制性能,并能完成对高次谐波的补偿。     

基于模型预测控制的SAPF控制策略研究

模型预测控制(model predictive control,MPC)是一种应用于变流器控制领域的新型控制算法。传统的基于PI调节器的指令次谐波补偿方法,控制结构复杂,执行过程繁琐。文中将MPC用于并联型有源滤波器(shunt active power filter,SAPF)谐波电流指令的跟踪控制,该策略可以在三相静止坐标系下直接执行,省略了锁相环和旋转坐标变换,可实现各次谐波的统一控制,控制结构简单。此外,还提出基于谐振型带通滤波器的谐波检测方法,该方法可检测任意次谐波电流,提高了谐波补偿的灵活性。仿真和物理实验结果验证了所提策略能够取得良好的谐波补偿效果。     

弱电网情况下基于改进型有限集模型预测控制新型三相三电平整流器的研究

传统三相三电平整流器开关多、控制复杂、损耗大,为此提出一种新型三相三电平整流器拓扑.在弱电网中,电网电压不平衡现象不可避免,当电网电压不平衡时,传统的控制算法计算量大、控制复杂且电网电流畸变严重.为使新型三相三电平整流器在弱电网条件下正常运行,提出一种改进型有限集模型预测控制方法,实现电网电流的快速跟踪、谐波抑制及直流...     

有限集模型预测控制在电力电子系统中的研究现状和发展趋势

介绍电力电子系统有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)方法的基本原理,根据模型预测控制三要素分析了FCS-MPC在实际应用中存在的不足,指出在后期研究中亟待解决的问题,并就其控制器结构、动态性能和稳态性能等方面与传统滞环控制和线性控制进行比较与分析。从FCS-MPC模型失配、目标函数设定、开关频率不固定、运算量大和控制性能改善等几个方面综述了中外学者针对这些热点的研究现状,并进行了简要分析,讨论并提出相关研究思路。根据FCS-MPC的应用需求和研究现状展望了未来需要进一步深入和拓展的研究方向。     

针对永磁同步电机的解耦模型预测转矩控制策略研究

针对传统模型预测转矩控制策略中预测模型复杂且不解耦的问题,本文首先对比分析了电流型和电压型两种预测模型并选择了电压型预测模型,其次基于电压预测模型对模型预测转矩算法实现了解耦。此外,基于有限集在解耦预测模型中应用单矢量、单矢量+零矢量和三矢量优化策略。最后,验证了解耦模型预测转矩控制策略的可行性以及随着电压矢量自由度的释放控制效果显著提升的结论。