基于周期控制方法的MPC开关频率调节策略

针对电力电子设备使用有限集模型预测控制器(MPC)时存在的可变开关频率问题,设计了一种基于周期控制方法的有限集MPC开关频率调节策略.新型开关频率调节策略将在有限集MPC中设置特定算法.其中新型算法中采用了对门极驱动信号的上升沿和下降沿周期测量和跟踪控制以产生类调制的输出频谱,同时在成本函数中设计相关项以实现开关频率调节.开关频率调节算法易于设计和实现,可在不显著增加计算负担的情况下使有限集MPC产生较为规则的频谱.以三相两电平逆变器系统为测试对象开展了对比仿真和实验,仿真和实验结果验证了新型开关频率调节方案可有效地调节有限集MPC的开关频率,并提高逆变器的输出电能质量.     

基于模型预测的VIENNA整流器定频控制

针对传统有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)开关频率不固定、网侧电流纹波含量大等缺陷,提出一种固定开关频率的基于最优开关序列合成的电流MPC方法.通过选取扇区内代价函数最小的3个相邻电压矢量合成最优电压矢量,并根据电压矢量的代价函数直接计算开关序列占空比,实现了 FCS-MPC与空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)策...     

三电平逆变器有限开关序列模型预测控制策略

针对三电平有源中性点箝位(ANPC)逆变器采用模型预测控制(MPC)策略时存在开关频率不固定和采样频率较高的缺点,提出了一种有限开关序列模型预测控制(FSS-MPC)策略。该策略将控制集确定为10组开关序列,构建了包含中性点电压偏差的目标函数,通过滚动优化确定最优开关序列,从而控制中性点电压平衡和减小开关器件损耗。最后通过仿真和实验验证了控制策略的有效性。     

三电平整流器动态加权最优开关矢量MPC设计

为优化有限集模型预测控制器(MPC)的性能,设计了一种动态加权最优开关矢量模型预测控制(OSVMPC).新型MPC中引入了具有明确定义的动态权重系数实时分析调整技术,从而优化了 MPC中成本函数计算过程.动态权重系数实时分析调整技术是一种控制器动态行为,可自适应电力电子变换器的不同工况,因而可确保变换器兼具优良的稳态性能和动态响应.以中点箝位型(NPC)三电平整流器为应用对象,对其应用动态加权OSVMPC后,较之常规MPC方案,所提出的新型MPC方案控制性能更优.最后,实验结果验证了所设计的动态加权OSVMPC的性能优势.     

大功率三电平变流器有限控制集开关频率预测控制

针对现有大功率变流器缺少主动式开关频率灵活控制方式来实现热管理的问题,提出一种有限控制集开关频率控制方法.建立中点箝位(NPC)三电平脉宽调制(PWM)整流器有限控制集预测模型,引入固定滑窗开关频率统计方法;在有限控制集预测控制基础上添加固定滑窗时间内开开关频率优化项,建立统一多目标价值函数,选择最小化价值函数的电压矢量.基于2 MW三电平变流器样机进行实验验证,表明该方法性能良好.     

优化开关序列的PWM整流器模型预测控制策略

有限集模型预测控制（FCS-MPC）策略通过在一个采样周期内对有限开关状态遍历寻优,得到当前周期的最优开关状态作用于系统。但由于开关频率不固定,造成系统谐波频谱分散,增加了滤波器设计难度。该文以三相电压源型PWM整流器为研究对象,在分析模型预测控制原理的基础上,提出一种基于多矢量合成的优化开关序列模型预测控制（OSS-MPC）策略,在保证系统控制精度的同时,针对有限集模型预测控制策略系统计算量大、开关频率不固定的问题提出改进,通过对有限控制集优化,减小系统计算量;以多矢量合成为基础,通过开关序列重新排列解决开关频率不固定造成的网侧电流频谱分布不均问题。为验证所提出方法的可行性,进行仿真实验并搭建测试样机,在与有限集模型预测控制策略对比的基础上,增加与现有改进策略空间矢量调制模型预测控制（SVM-MPC）的对比实验,进一步验证该文所提策略的有效性与优越性。     

三电平ANPC逆变器优化开关序列模型预测控制

针对三电平有源中点箝位型(ANPC)逆变器提出一种优化开关序列的模型预测控制(MPC)策略,根据逆变器拓扑结构建立了数学模型,选择最优的开关序列对逆变器进行控制。所提方法改善了传统MPC开关频率不固定和采样频率较高的缺点,构建了包含电流偏差和中点电压偏移量的价值函数,选择使价值函数最小的开关序列和时间序列作为输出。仿真和实验结果表明,所提优化开关序列的控制策略具有有效性与可行性。     

基于拓展矢量集的永磁同步电机模型预测控制

永磁同步电机传统的模型预测控制(MPC)在一个控制周期内只作用一个电压矢量,需要较高的采样频率才能获得较好的控制性能。针对此问题,提出了一种基于拓展矢量集的模型预测控制算法,该算法无需改变采样频率即可实现电机控制性能和开关损耗的动态调节。由于拓展矢量集电压矢量多,为了降低计算量,提出了一种基于相邻矢量的电压矢量优化策略,将控制集候选电压矢量个数限制在11个以内。仿真和试验结果表明,所提基于拓展矢量集的模型预测控制算法不但保留了传统有限集MPC算法的动态性能,且可以在不改变采样频率下,通过调节拓展矢量集的电压矢量数量,实现控制性能和开关损耗的动态调节。     

车用永磁同步电机FCS-MPC方法研究

有限集模型预测控制(FCS-MPC)方法可克服传统车用永磁同步电机(PMSM)矢量控制比例积分(PI)参数整定繁琐的缺点。选择较小的控制周期以获取良好的控制效果,易引起高开关频率问题,为此,提出PMSM的FCS-MPC方法,基于历史开关矢量,从解序列中遍历出下一时刻开关矢量的最优解,优化了开关频率;对矢量开关集进行精简;采用最大转矩电流比(MTPA)控制,电流预测误差对电流参考值反馈校正。仿真和试验表明,FCS-MPC降低了逆变器开关频率并优化其分布;系统对负载的响应迅速,可准确跟踪转矩需求且转矩波动小。     

基于模型预测双馈电机低开关频率下控制

提出了一种基于多目标优化函数的模型预测控制(MPC)方法,有效控制双馈感应发电机(DFIG)有功、无功电流,与传统矢量控制相比,该控制方法通过目标函数对开关频率进行优化,减小电流纹波的同时降低开关频率。同时在11 kW的DFIG平台上进行了仿真和实验,结果表明所提方法在变换器开关频率较低的同时仍然具有良好的控制性能。