并网逆变器预测电流控制算法性能分析

在并网逆变器预测电流控制算法中,当模型电感与实际电感参数不匹配时可能导致控制算法不稳定,而无法有效跟踪并网逆变器的输出电流,为此提出了一种改进型预测电流控制算法.在对比分析几种现有预测电流控制算法优缺点的基础上,总结了预测电流控制算法的构建原则,通过对目标电流误差以及目标输出电压的表达式进行重建,降低了预测电流控制算法的阶数.计算机仿真以及实验结果验证了改进型预测电流控制算法的可行性以及可靠性     

一种单相光伏并网逆变器改进预测电流控制算法

光伏并网逆变器传统预测电流控制算法由于采样与计算延时会造成差一拍控制,使得逆变器并网电流不能很好地跟踪目标电流,同时逆变器滤波电感模型值与实际值有误差时会造成并网电流谐波大,还可能导致系统不稳定。为克服这些不足,提出了一种改进的预测电流控制方法,可提前一个采样周期对并网逆变器输出电压进行预测,同时利用递推最小二乘法对电感参数进行在线辩识。仿真和试验结果表明所提方法有效提高了逆变器并网电流对目标电流的跟踪精度,减小了并网电流的谐波分量,提高了由逆变器进网的电能的质量。     

三相并网逆变器改进定频模型预测电流控制

三相并网逆变器传统模型预测控制存在开关频率不固定和输出电流谐波含量较高的问题,给并网逆变器输出滤波器的设计带来了一定困难,并且影响并网逆变器的运行效率。为此,提出一种三相并网逆变器改进定频模型预测电流控制算法,在每个控制周期采用三个电压矢量,通过 轴电流无差拍控制来确定每个电压矢量的作用时间,以电流跟踪误差最小选择最优电压矢量组合,再经过DPWM0调制得到开关信号,实现输出电流定频控制且谐波含量降低。仿真和实验结果验证了所提算法的可行性和有效性。     

三相并网逆变器输出电流多步预测控制（英文）

模型预测控制(model predictive control,MPC)算法是一种优化控制算法,该算法具有动态响应快、处理系统约束灵活等优点。但是在逆变器的控制中,这种算法仅可确保所选择的开关函数组合在1个控制周期内是最优的,这将使逆变器的控制趋于保守,影响控制性能。针对传统逆变器一步模型预测算法的保守性,提出一种在1个控制周期内同时考虑最优开关函数组合及次优开关函数组合,并确保在2个控制周期内所选开关函数组合最优的两步预测算法。对采用这种算法的三相并网型逆变器在稳态和动态工况下进行对比仿真和实验,仿真及实验结果表明:采用两步预测算法的三相并网型逆变器输出电流的电能质量明显好于采用传统一步预测算法的情况,验证了两步预测算法的有效性及可行性。     

改进型预测电流控制算法

为解决传统预测电流控制算法在并网逆变器电感参数失配时容易出现系统不稳定的问题,利用根轨迹法找出电感参数失配影响控制算法稳定性的原因。在此基础上提出一种改进型预测电流控制算法,通过对电流误差控制目标的修改和对逆变器理想输出电压的线性预测,在运算过程中不仅避免了预测程度的加深,还能减小电流环特征方程的各项权重系数,利用零极点对消改造电流环反馈系统的极点,使其特征方程的阶次始终为二阶。该算法在电感参数发生较大失配时,仍能保持系统稳定,使输出电流跟随给定。仿真和实验结果证明了所提算法的正确性和可行性。     

实时电感辨识的模型预测并网逆变器控制方法

电能质量是光伏系统的重要性能指标,而逆变器的控制对其起着决定性作用。传统模型预测控制下的并网逆变器省去了脉冲宽度调制环节,一定程度上加快了系统动态响应速度,但前提是运行在精确的模型参数值下,当逆变电路的电感值受电压、电流的影响改变而导致模型失准时,其控制效果也会下降。针对该问题,提出一种实时电感辨识的模型预测控制方法,分析了电感模型与实际不匹配对预测电流误差的影响,并建立基于实际电流、电压采样值的电感辨识模型,同时加入延时补偿与参考值校正环节以保证电流预测值的准确性与输出开关状态的正确性。仿真与实验证明了改进方法能够对电感值进行实时准确跟踪,并有效降低了模型参数不匹配下的电流畸变率。     

电动汽车用V2G并网逆变器改进型MPC算法研究

针对传统模型预测控制算法（Model Predictive Control,MPC）开关频率不固定、稳态性能差等问题,提出了一种基于拉格朗日乘数法的模型预测电流控制（Model Predictive Current Control based on Lagrange Multiplier,LM-MPCC）算法,并应用于电动汽车用两电平V2G并网逆变器。比起传统MPC控制算法,该算法不仅能够实现逆变器开关频率固定,还可以大大提高系统稳态性能,提高输出电流控制精度。首先,从电路拓扑出发建立了逆变器数学模型并介绍了传统MPC算法;在此基础上,详细分析了所提控制算法的实现方式,包括期望矢量与占空比计算;最后,实验与仿真结果验证了所提控制算法的有效性。     

单相光伏并网逆变控制器的优化

针对单相光伏并网系统中直流母线电压纹波比较大的特点,提出一种新型的周期数组滤波器,对逆变电压环控制器的输出进行二次谐波分量的检测与滤除,有效地抑制电压纹波对并网逆变控制器中输出电流参考的不利影响,从而降低并网电流的畸变率.另外针对并网逆变器中滤波电感值随电流变化导致低功率输出时并网电流畸变较大的现象,在电流环控制器中加入串联电感补偿算法,改善逆变器在低功率输出时的并网性能.最后在3kW单相全桥光伏并网逆变器样机上的实验结果验证了所提出的周期数组滤波器和串联电感补偿控制算法的可行性.     

具有参数鲁棒性的三相电压源型并网逆变器模型预测电流控制

传统模型预测电流控制十分依赖精确的数学模型,然而建模存在的误差会使模型参数失配。针对模型参数失配引起的控制器鲁棒性较差问题,提出了具有参数鲁棒性的模型预测电流控制算法。通过对模型预测电流控制的工作机理进行分析,论述了电感失配对控制器的影响;根据实际电流变化量与预测电流变化量的关系建立电感观测器并划分观测区域,使预测模型具有强鲁棒性。在两电平三相电压型并网逆变器系统上对所提算法进行仿真与实验,在模型参数失配时,控制器可通过电感观测器准确跟踪实际电感值并修正模型,从而有效降低并网电流的总谐波含量,仿真和实验结果验证了该算法的可行性与有效性。     

三相T型逆变器有限控制集模型预测控制策略

LCL滤波器的三相三电平并网逆变器预测控制研究较少,预测模型搭建复杂,计算量大.基于逆变器侧滤波电感三相电流搭建预测模型,可将逆变器数学模型由三阶降为一阶,并用逆变器状态函数计算得到的电流值替换电网侧电感电流传感器测试值,减少系统采样设备.在此模型基础上,首先利用有限控制集模型预测控制算法,其次对参考电压矢量空间角度做...     

单相并网逆变器的定频滞环电流控制新方法

传统的滞环电流控制算法具有实现简单、动态响应快、对负载参数变化不敏感、电流跟踪误差小等优点,但也存在开关频率随电流变化率变化而波动,造成网侧滤波电感设计困难,功率模块应力及开关损耗增大的不足。通过对滞环电流控制算法的原理和开关频率波动的原因进行分析,提出了基于积分法的定频算法。利用MATLAB中的Simulink工具箱,搭建了单相光伏并网系统仿真模型,仿真结果表明,这种算法在保持滞环电流控制算法优点的同时,较好实现了滞环开关频率的稳定。     

改进的低损耗并网逆变器双矢量模型预测电流控制方法

针对传统单矢量模型预测控制负载电流谐波含量大和多矢量模型预测控制开关频率高、功率损耗大的问题,在给出传统双矢量并网逆变器模型预测电流控制方法的基础上,提出改进的低损耗并网逆变器双矢量模型预测电流控制方法。该方法结合无差拍控制思想计算目标参考电压矢量,以电压矢量为目标函数,并通过优化电压矢量选择,减少了控制算法计算量,降低了负载电流谐波含量、逆变器开关频率和功率损耗,从而提高了并网逆变器的运行效率。通过仿真和实验对比研究了传统单矢量法、传统双矢量法和所提方法的控制效果,并验证了所提方法的有效性。     

开关电感型quasi-Z源光伏逆变器研究

常规的Z源逆变器具有任意升降压的功能,同时其所需要的开关器件数量比普通升降压电路少,其单级式结构体积小效率高,而从传统Z源逆变器发展出来的quasi-Z源逆变器,不仅具有所有传统Z源逆变器的优点,同时可以降低器件的应力并减小开关纹波。本文提出的开关电感型quasi-Z源逆变器利用电感和二极管的组合取代了传统quasi-Z源电路中的电感,既保留了传统quasi-Z源电路的优点,同时提高了逆变器的升压倍数和电路的可靠性,而电容电压应力及电感电流应力比开关电感型Z源逆变器低,特别适合于光伏发电等新能源发电领域。通过利用改进的SVPWM控制算法对开关电感型quasi-Z源光伏逆变器进行仿真及实验,验证了该电路及算法的可靠性、稳定性及有效性,适合于光伏发电并网系统。     

弱电网下单周控制LCL并网逆变器控制策略研究

弱电网下变化的高电网阻抗对逆变器并网控制系统有不可忽视的影响,为了提高控制系统对电网阻抗变化的抗干扰能力,在采用以并网电流反馈作为外环、滤波电容电流反馈作为内环的双闭环控制和单周期双极性脉冲调制、控制技术的基础上,引入1个反馈环调节单周期控制技术中的载波幅值。在1个开关周期内,参考信号可认为不发生变化,调整载波幅值就能够调节逆变器的输出电压,改善并网电流的质量。通过Matlab/Simulink仿真平台,建立弱电网下LCL型滤波的逆变器并网模型,仿真分析证明了电网阻抗在一定范围内变化时,该控制策略可以有效改善并网电流质量,表明了该策略的可行性。     

三相Boost并网逆变器的离散时间预测控制

三相Boost并网逆变器工作在直流输入电压小于电网电压峰值的场合,具有输入电压调节范围宽的优良特性,适合用于燃料电池、光电池等可再生能源系统的单级并网发电.提出一种三相Boost并网逆变器网侧电流的离散时间预测控制.该方法在每一个采样周期内,利用逆变器输出电流的离散时间模型和逆变器产生的7种电流空间矢量,预测逆变器下一个采样周期的网侧电流,并以该电流与理想网侧电流的误差最小作为优选指标,确定下一个采样周期的开关信号.该方法不需要传统Boost逆变器控制中的任何调制策略,方法简单,实现容易.实验结果表明,采用离散时间预测控制的三相Boost逆变器并网系统具有优良的并网性能.     

三电平并网逆变器的占空比优化MPC定频算法

经典的三电平并网逆变器模型预测算法具有计算量大、开关频率不固定、权重因子难以选择等缺点,这限制了其在并网逆变器领域的发展.为了解决以上问题,此处提出一种基于占空比优化的三电平并网逆变器的有限控制集模型预测定频算法,该算法采用基于无差拍原理的扇区分区方法,选择出每个控制周期需遍历的7个真实开关矢量,然后依据代价函数遴选出最优开关矢量和其绑定的占空比优化矢量,并分别以最优矢量作用时间依次作用于逆变器.该算法实现了能在尽量保持较小计算量的情况下,还具有固定的开关频率与并网电流纹波显著减少等特点.最后,实验与仿真结果表明,此处所提算法较之经典的模型预测方法有较大改善,且具有较大应用价值.     

单级单相升压型光伏并网逆变系统

在分析传统单级单相升压型逆变器固有缺陷的基础上,提出一种单级单相升压型光伏并网逆变系统,并对构成这种系统的附加储能电感旁路开关的电路拓扑、限制储能电感电流的两种开关方式、非线性脉宽调制(pulse width modulation,PWM)单周期控制策略、储能电感电流限定值、一个低频输出周期内的开关状态等效电路和工作模式、主要电路参数设计、系统建模分析等技术进行深入的理论分析,获得了研究结论。附加的旁路开关及其两种开关方式解决了储能电感能量过剩的问题,有效降低了储能电感及其电流;非线性PWM单周期控制策略,是通过采样并反馈逆变桥输出电流实时地调节逆变器的馈能占空比,使逆变桥输出电流在每个开关周期的平均值跟踪基准正弦信号以获得高质量的并网电流波形。设计并研制的1k VA 110V/DC-220V/50Hz样机实验结果证实了所提出拓扑和控制策略的可行性,为单级升压中小容量并网逆变场合提供了一种有效方法。     

风力发电用大功率并网逆变器研究

在大功率风力发电系统中，并网逆变器是实现电能馈送电网的重要环节，但是由于并网逆变器采用的PWM信号开关频率较低，导致输出电流含有较大的电流谐波。该文为降低开关频率造成的电流谐波，在并网逆变器中引入T型滤波器取代典型的电感滤波器，并针对采用T型滤波器对并网逆变器系统带来的不稳定性，提出了基于桥臂输出电流闭环与电压电流双前馈相结合的间接控制策略。仿真与实验结果证明采用该控制策略可以有效实现并网逆变器稳定运行，同时具有较好的动静态性能。     

基于纹波电流前馈的并网逆变器模型预测控制方法

研究了一种基于纹波电流前馈的单相并网逆变器的电流控制方法。首先研究了适用于单相并网逆变器的传统有限集模型预测控制算法(FCS-MPC)。随后研究了输出电流的纹波特征,接着通过改进传统的有限集模型预测控制算法,在此基础上增加了前馈纹波电流环节,以达到降低单相并网逆变器输出电流纹波的目的。最后通过仿真和实验,证实了所提控制方法的有效性。     

永磁同步电机改进无差拍电流预测控制

永磁同步电机数字控制系统的电流预测控制,具有动态响应快、开关频率恒定、适于数字实现等特点。基于拉格朗日插值的无差拍预测控制算法,对电机电感参数失配比较敏感。为此,提出一种改进无差拍预测控制算法,修改了电流偏差约束条件和输出电压预测方法。利用根轨迹法分析了算法鲁棒性与电感参数失配的关系。在电机电感参数发生失配情况下,能够维持系统稳定,实现电机电流的闭环控制,使实际电流跟随给定,提高了算法的鲁棒性。仿真和实验结果验证了分析设计的可行性和有效性。