基于DC/DC变换器电流纹波的多步模型预测控制

在移相全桥变换器中,由于输出功率的脉动,输入电流和输出电感电流均存在大量纹波。提出了一种基于DC/DC变换器负载的模型预测控制策略来抑制输出电感电流的纹波含量。而传统的模型预测控制只能保证其在一个周期内控制为最优量,从而降低系统的控制精度,为了提高系统的控制性能,采用一种多步模型预测控制策略,通过计算代价函数使系统在两个周期中均得出最优控制量。最后搭载了仿真模型验证其控制策略的可行性,并将其运用在实验平台直流电子负载中。     

光储系统中双向变换器的模型预测控制方法北大核心

针对光储系统中双向Buck/Boost DC-DC变换器,提出了新的基于模型预测控制(MPC)的方法。该方法通过建立系统模型来预测下一时刻变换器中所有可能的开关状态所对应的目标函数值,然后通过最小化目标函数值确立下一时刻的开关状态,使系统控制目标达到最优。将所提出的新的控制方法与原有的传统PI控制方法进行了仿真比较,仿真结果表明模型预测控制方法不仅实现了母线电压的稳定,使其超调控制在1.25%以内,而且使双向DC-DC变换器工作模式之间的切换时间缩短。     

三端口DC/DC变换器预测电流移相控制

针对微电网储能系统中三端口DC/DC变换器,研究了基于半开关周期采样和全开关周期采样的预测电流移相控制。分析了变换器的工作状态和开关模态,采用Y-△等效变换得到电感电流斜率,在每个开关周期驱动信号的中点时刻采样电感电流,计算不同阶段变换器的电感电流增量。基于电流采样值和电流参考值预测变换器下一个开关周期上升沿和下降沿移相比,更新该移相比使电感电流达到参考值。然后分析了两种采样模式下电感电流中直流分量消除机理,并给出三端口DC/DC变换器闭环控制策略。仿真结果验证了该控制方法的有效性,较好地解决了三端口DC/DC变换器直流偏置问题,提高了系统的动态响应和鲁棒性能。     

双向AC/DC容错变换器模型预测直接功率控制

双向交直流变换器的故障容错运行能力可有效提高其可靠性。综合考虑双向变换器直流侧电压调节及变换器容错运行控制,本文提出一种双有源桥(DAB)级联容错三相四开关变换器(FSTP)的两级式结构及其四矢量下的模型预测功率控制策略。当变换器桥臂发生故障时,前级DAB结构可提高直流电压,后级FSTP结构能够保证变换器的可持续容错连续运行。与传统无容错变换器方案相比,本文所设计的结构及控制方法能够升高直流电压且具有故障容错运行能力,保证双向交直流变换器在桥臂故障下能够持续可靠运行。通过与传统无容错变换器的仿真及实验对比,验证了本文所设计的结构及控制策略的有效性和可靠性。     

反馈稳定控制电流模式DC/DC变换器

首先给出了自稳定控制的物理概念及其基于滤波器的实现思路,同时依据PWM控制DC/DC变换器系统的分段线性特点,提出了一种新的Jacobian矩阵求解方法,将其应用于自稳定控制峰值电流模式Boost变换器系统,实现了反馈控制参数优化分析,最后给出了有关的仿真和实验结果,验证了文中所提控制方法的有效性和理论分析的正确性.     

基于双重双向DC/DC变换器的光储系统研究

独立光伏系统受温度、光照强度等影响,其输出功率具有间歇性、分时性的缺点,然而储能系统"削峰填谷"的功能可以弥补光伏系统的缺点。文章通过双向Buck/Boost电路实现能量的双向流动,采用互补的PWM控制方式实现蓄电池充放电的平滑切换,应用电压电流双闭环控制的方法来抑制直流母线电压的波动。采用双重变换器不仅能够减小电感的大小和设备的重量,而且能够减小电压纹波的大小,同时增加了设备的容量。最后在实验室现有设备的基础上搭建相关实验平台,验证了基于双重双向DC/DC变换器的光储系统及相关控制策略的有效性与优越性。     

DC/AC变换器的混杂系统建模及预测控制

DC/AC变换器是典型的混杂系统,分析了变换器的动态特点和系统所受的约束及控制目标。在建模中为了考虑开关动态将PWM周期进行细分,通过引入逻辑变量来判断各个子区间的开关状态从而确定系统的动态演化方程。用混杂系统语言编辑工具HYSDEL对系统进行描述得到混合逻辑动态模型,基于模型设计预测控制器,通过在线求解对应的混合整数规划问题得到数值解。仿真结果验证了模型建立的正确性和控制器设计的有效性。     

并网变换器电流重构模型预测容错控制

当传统并网变换器发生桥臂故障时,通过连接故障相到直流侧电容中点,重构为三相四开关容错运行结构.针对三相四开关容错变换器的交流电流传感器故障问题,提出了一种基于电流重构的模型预测功率控制方法.首先,利用采样的直流电流和正常交流传感器信息,并根据变换器电压矢量与电流关系重新构造出三相电流.其次,建立容错变换器功率预测模型,...     

Boost PFC变换器的无模型预测电流控制

升压型功率因数校正(Boost PFC)变换器在中轻载运行时存在电感电流的断续导通模式,采用线性的比例-积分(PI)控制器难以有效地控制平均电感电流,导致输入电流存在较为严重的畸变。为改善输入电流质量,基于变换器统一的超局部模型并结合预测控制思想,建立了无模型预测电流控制器以生成合适的占空比控制信号并提高电流环路的响应速度。该方法在克服控制器对系统参数依赖的同时,有效地提高了变换器在电流连续导通模式和断续导通模式时的电流控制性能,避免了额外的模式识别算法或硬件检测电路。     

混合储能系统的功率变换器电流预测控制方法

针对随机性强和波动性大的新能源发电系统,为了平滑其出力,提出了一种混合储能系统的功率变换器电流预测控制方法。该方法首先分析了锂电池和超级电容充放电速度的互补特性,以及它们的功率变换器各种开关状态。然后基于模型预测控制建立了锂电池、超级电容器和双功率变换器预测模型。在此基础上,应用模型预测控制设计了混合储能控制系统。在考虑锂电池电流跟踪误差、超级电容器电流跟踪误差、超级电容器损耗和双功率变换器开关管导通数量的情况下,构建了多目标评价函数,并进行了最优开关模式求解。通过实时优化控制系统,输出最优开关模式,既实现了锂电池大电流充放电和跟踪低频变化功率,也实现了超级电容器小电流充放电和跟踪高频变化功率。因此,该方法实现了混合储能系统能量合理分配,延长了锂电池使用寿命,减少了开关动作,提高了系统整体效率。最后,通过仿真验证了所提方法的正确性。     

带直流电流前馈的光伏逆变器预测控制策略

光伏并网逆变器的控制技术一直是可再生能源发电领域的研究热点。依据单相光伏并网逆变器的特点,在单级式拓扑结构中,通过对传统的电压电流双闭环控制方式的分析,提出了一种带直流电流前馈的光伏并网逆变器电流预测控制方法。该方法首先由并网逆变器的物理模型推导出电流预测控制函数,实现对并网电流的快速控制。分析结果表明,所提方法能加快电压外环的响应速度,使系统的动态响应更加优越,提高发电效率,减少并网电流的谐波。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性和实用性。     

基于电池电流前馈控制策略的两级式双向储能变流器控制

当下储能发展的速度以及多样性催生了多种不同电压等级的储能电池,所以能适应不同电压等级电池组的双向储能并网系统是当下分布式发电发展的关键,而由于直流的DC/DC变流器具有升压功能,所以将直流斩波与逆变背靠背设计能够满足此条件,但是由于在电池充放电过程中直流母线电压存在严重暂态波动,严重降低了储能系统的稳定性。为此本文针对背靠背的储能变流控制系统在充放电过程中所出现的暂态性提出一种基于电池参考电流前馈补偿控制策略,并采用不同电压等级的电池接入系统进行仿真验证。     

并联DC/DC变换器的混杂系统建模与优化控制

DC/DC变换器是一类典型的混杂系统,使用传统的建模方法难以表征其混杂特性。文章引入v步建模法深入分析了并联DC/DC Buck变换器的动态过程,导出了其动态演化方程,建立了系统的混合逻辑动态模型。在此基础上,提出了将模型预测控制与交错PWM技术相结合的DC/DC变换器控制策略,实现了对并联DC/DC变换器的优化控制。为验证控制的有效性,对系统进行了仿真。结果表明:这种控制策略即使在输入电压或负载发生突变时也能使系统快速有效地跟踪参考信号,迅速恢复至稳态且变化幅度小,具有良好的动态性能。     

中压并网变流器的模型预测直接电流控制

为了提高三电平中点钳位型中压并网变流器的控制性能,设计了一种新颖的模型预测直接电流控制(MPDCC)策略。新型MPDCC控制器基于虚拟电阻较好地处理了LCL滤波器谐振问题。同时,MPDCC控制器具有较长的预测范围,故基于虚拟电阻的参考项在每个步长内与状态轨迹一起被预测,从而使得控制器做出更准确的决策,获取更高的控制精度。利用仿真平台和实验设备进行了仿真研究和实验验证,结果表明,所提出的方法在电网电压扰动下能表现出较好的稳态特性,同时动态性能也较优。     

复合储能系统直流变换器的协调控制策略研究

针对含有功率型和能量型两种储能电池的复合储能系统(HESS),在此提出了一种考虑储能电池自身充放电特点的HESS的协调控制策略。该控制策略根据直流母线电压-充放电电流(U-I)下垂曲线由U得到I的基准值,利用高通滤波器提取电流的高频分量作为功率型储能单元的充放电电流指令,剩余低频分量作为能量型储能单元的充放电电流指令。利用该控制策略,便可以实现在稳定U的基础上两种不同的储能单元根据自身的技术特点实现外部功率的响应。最后利用dSPACE 1104半实物实验平台验证了所提出的控制策略的可行性和有效性。     

适用于提高T型三电平储能变流器功率响应特性的模型预测控制算法

模型预测控制(model predictive control,MPC)已经广泛应用于电池储能系统。在传统中点钳位式(neutral point clamped,NPC)三电平储能变流器的每个开关周期内,其输出电压跳变不能超过直流母线电压的一半,该特点将严重影响变流器模型预测控制的功率响应特性。为此,提出一种基于T型三电平储能变流器的模型预测控制算法。在确保变流器输出有功功率、无功功率及中点电位偏差一定的前提下,采用遍历法寻求使变流器开关频率最低时的输出电压矢量,充分发挥T型三电平拓扑输出电压跳变不受限制的优势。采用几何分析法对比T型拓扑与NPC拓扑储能变流器的功率控制特性,分析结果表明,所提模型预测控制算法极大地提高了T型三电平储能变流器的功率控制特性。     

电池储能型模块化多电平变换器的混合模型预测控制方法

将模块化多电平变换器(MMC)作为电池储能系统(BESS)的并网变换器,可在实现高压并网的同时兼具控制的灵活性。针对电池储能型模块化多电平变换(B-MMC)系统,提出一种可有效减小计算量的混合型模型预测控制(H-MPC)方法。该H-MPC方法由PI控制和MPC组成。其中,PI控制部分用于求取满足交流电流输出和环流控制要求的子模块接入个数;MPC则负责共模电压(CMV)抑制,对子模块接入个数进行适当调整。结合子模块接入个数与电池组荷电状态(SOC)的排序结果,即可产生具体开关信号。针对不同应用场合,PI控制部分和MPC的控制目标选取要更为灵活。以环流控制为例,对其包含于MPC部分的情况进行简要分析。最后通过Matlab/Simulink仿真和实验,验证了该方法的正确性与有效性。     

DC/DC变换器无均流线均流控制方法

对DC／DC变换器无均流线均流控制方法进行了研究。利用变换器输出端传递的交流信号来实现均流控制具有其它均流控制方法所不具备的优点。非常适用于大量模块并联时的均流控制。对采用这种均流控制的并联电源系统进行了介绍，并对均流控制方法的基本原理进行了详细的分析。为验证这种控制方法，对采用3个模块的并联系统进行了仿真试验。