基于矢量作用时间的永磁同步电机预测电流控制

针对以电压源逆变器(VSI)馈电的永磁同步电机(PMSM)驱动系统,提出一种基于矢量作用时间的预测电流控制策略。从拓展有限控制集和改变最优电压矢量选择方式的角度出发来改善系统的稳态性能。首先通过加入虚拟电压矢量的方式拓展有限控制集,并依据在每个扇区内各矢量对d轴电流增、减作用的不同来优化有限控制集。其次令下一时刻的预测电流值等于其期望值,从而可获得每个矢量作用时到达d、q轴电流期望值的矢量作用时间。利用各矢量的作用时间来衡量其对d、q轴电流的作用效果,以此代替传统预测电流控制中的电流预测环节。并依靠矢量作用时间来选择最优电压矢量,这样可以有效解决占空比调制环节难以有效发挥作用的问题。最后通过实验对所提算法的可行性与有效性进行了验证。     

基于单次电流采样的永磁同步电机无模型预测电流控制

传统的模型预测控制根据当前电流采样和电机数学模型来预测下一时刻的定子电流,对两电平逆变器需要进行7次预测才能得到使定子电流误差最小的电压矢量。其主要不足是对系统模型和电机参数的依赖性较强而且计算量大。本文在分析永磁同步电机电流预测模型的基础上,得到一种只需一次预测和比较即可选出最佳矢量的快速预测电流控制。进一步对其进行简化得到了一种不依赖于电机模型和参数的无模型预测电流控制。该方法在一个控制周期内仅需对定子电流进行单次采样,具有计算量小、鲁棒性好等优点并且动静态性能良好。本文从参数敏感性、稳态和动态性能等方面对快速预测电流控制和无模型预测电流控制进行了对比,仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和正确性。     

基于最优电压矢量的有源滤波器电流控制新方法

提出了一种新的基于最优电压矢量的有源滤波器滞环电流控制方法。该方法的特点是用一组滞环相间电流比较器和一组阶梯式相间电流比较器相结合,快速、正确地判断有源滤波器参考电压空间矢量所在的区域,并由此决定最优电压矢量及对有源滤波器实行滞环电流控制。用电磁暂态程序进行的计算机仿真结果表明,该方法能快速、正确地确定最优电压矢量,从而可有效地降低开关频率和提高有源滤波器的效率。其突出优点是在参考电压空间矢量变化较快且难以预测的情况下,仍能快速跟踪及确定其所在的区域,从而可有效地减少电流补偿误差,改善有源滤波器的性能。     

基于电流谐波最小的永磁同步电机无差拍预测电流控制

基于空间矢量调制(SVM)的无差拍预测电流控制(DBPCC)具有原理简单、动态响应快、开关频率固定等优点,在永磁电机高性能控制中得到了广泛应用。但是传统的无差拍预测电流控制采用单一的7段式矢量序列,在高速重载等高调制比工况下电流谐波相对较大。已有研究表明,高调制比时采用母线钳位空间矢量调制能获得更小的电流谐波,但优化矢量序列的选择比较复杂且仅在开环运行下进行验证。在解析推导基于4种电压矢量序列的空间矢量调制的电流谐波基础上,提出了一种变序列SVM无差拍预测电流控制策略。该策略根据调制比在线选择使电流谐波最小的优化电压矢量序列,不仅计算量小,而且有效降低了电流谐波。仿真和实验结果表明,相比基于单一矢量序列的传统无差拍预测电流控制,所提出的方法在全调制比下都可以获得最小的电流谐波和THD。在调制比大于0.92时,电流THD可减小30%以上。     

基于动态安全域的最优时间紧急控制策略算法

紧急控制是电力系统安全的重要防线,对维持故障及大扰动下系统暂态稳定有重要作用。对电力系统紧急控制的大量仿真表明,当系统遭遇故障多摆失稳时,电力系统事故后紧急控制时间对系统稳定性影响在时间域上是非线性的。基于动态安全域理论对紧急控制时间影响进行量化比较,并提出一种改进的故障后系统最优紧急控制策略计算方法。该方法考虑了紧急控制策略时间维度的优化,能量化反映在多摆失稳情况下紧急控制时间对系统的影响,并计算最优集中紧急控制时间及切除量。IEEE10机39节点系统仿真结果表明,新算法可以优化控制策略,减少控制成本。     

并联有源滤波器的最优电压滞环电流控制

简要介绍了并联有源滤波器的原理其普通滞环电流控制的特点，针对普通滞环电流控制方法的不足，提出并详细分析了一种最优电压滞环电流控制新方法，该方法的显著特点是通过识别参考电压矢量知电流误差矢量的区域控制滤波器的输出，避免了复杂计算和逆变器不必要的开关，并且快速，准确，从而改善了有源滤波器的性能。     

基于直流侧储能电感电流最优给定的三相电流源型逆变器控制策略

传统三相电流源型逆变器在空间矢量调制过程中,直流侧储能电感电流在一个载波周期内通常被视为恒定,忽略了储能电感的充放电过程,导致储能电感电流出现断续或持续增加的问题。首先对传统三相电流源型逆变器直流侧拓扑做出改进,深入分析调制过程中电流源型逆变器的三种工作模式,提出任意工作条件下储能电感电流最优给定值的计算方法,并针对改进拓扑设计调制策略以维持储能电感电流的稳定。然后,建立两相旋转坐标系下三相电流源型逆变器的交流侧数学模型,据此设计电压内环与电流外环闭环控制系统。仿真和实验结果表明,直流储能电感的最优给定电流能够满足交流侧的电流需求且电流可以维持在限定值附近,同时逆变器负载电流能够精确跟随给定,系统具有良好的稳态和动态性能,证明了所提调制及控制策略的可行性与正确性。     

基于电流估算的永磁同步电机伺服控制系统设计

在有位置精度要求的伺服电机控制应用场合,为了降低电机控制系统的成本,设计了一种永磁同步电机(PMSM)的无电流传感器控制方法。基于矢量控制策略,通过电机定子电压方程对定子电流进行迭代估算,根据系统响应速度要求,对控制器参数进行了设计,利用Bode图分析了系统的带宽,在不使用电流传感器的情况下实现了PMSM位置环、速度环和电流环控制,通过仿真验证了该控制器参数的有效性。在表贴式永磁同步电机(SPMSM)上进行了位置控制实验,动态响应效果满足设计要求,验证了该方案的有效性和可行性。     

基于内模的永磁同步电机滑模电流解耦控制

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)矢量控制的目标是使PMSM具有优良的动态性能和稳态性能,但在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,影响转矩响应性能。传统的PI无法实现解耦,而电压前馈解耦策略对参数敏感,因此提出一种基于内模的滑模电流解耦控制策略。该策略使用内模控制策略控制理想电机解耦模型,保证系统动态响应速度;使用积分滑模控制实现dq轴电流解耦,同时提高系统在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。仿真和实验结果表明该策略能有效实现dq轴电流解耦,提高系统动态性能,并且具有优良的鲁棒性。     

基于动态矩阵控制的双有源桥DC-DC变换器电流应力优化策略

为了提高拓展移相控制的双有源桥（DAB）DC-DC变换器的电压动态响应性能,降低系统的电流应力,利用使电流应力最小的优化相移角与输出电压之间的关系,提出了一种将电压动态矩阵控制(DMC) 算法与变换器电流应力优化方法相结合的控制算法,并从预测模型、滚动优化、反馈校正三个环节详细介绍了DAB的DMC电压预测控制的具体实现过程,最后,将所提出的控制方法与电压闭环PI控制的拓展移相电流应力优化算法进行仿真比较,仿真结果表明：该方法不仅减小了电流应力,而且在变换器启动阶段以及负载突变时,大大改善了变换器的电压动态响应性能。     

基于SDRE的永磁同步电动机的近似最优控制

针对具有仿射非线性模型的永磁同步电动机,研究其非二次型性能指标的最优控制问题。非线性非二次型最优控制问题导致难以求解的HJB(Hamilton Jacobi Bellman)方程,为避免这一难题,首先采用SDRE(State-Depend-ent Riccati Equation)法将其转化成状态相关的Riccati方程求解问题。SDRE法需要在每一次采样时刻实时地求解一个代数Riccati方程,在高阶系统中巨大的运算耗时使得SDRE控制器难以实现,为此进一步采用一种有效求解SDRE控制器的方法 -θ-d法,它只需求解一次与初始状态相关的代数Riccati方程,控制器的其余参数均可离线通过矩阵的相关运算获得,从而大大地减少了在线计算量。另外,SDRE方法可以通过适当选取状态相关的加权矩阵,以较小的控制作用获得与常量权矩阵相近甚至更好的控制效果。最后,以永磁同步电动机为实例进行的仿真验证了本文方法的有效性与可行性。     

基于交直轴电流耦合的单电流调节器永磁同步电机弱磁控制

基于交直轴电流耦合的单电流调节器弱磁控制是一种新颖的永磁同步电机弱磁策略,能够解决双电流调节器在电机高速域相互冲突而易于饱和的问题。交轴电压指令如何确定是此方法的研究重点,直接影响电机的电压利用率、效率以及负载能力。该文基于电机电压方程对电流耦合调节弱磁控制基本原理进行描述,并提出改进的控制方法。利用id-iq坐标平面上的定子电流轨迹,对现有方法的缺点和所提出方法的预期控制效果进行了分析。在小信号范围内,对所提出方法的动态控制过程和可控性进行了阐述。所提出的电流耦合调节变交轴电压弱磁控制策略,交轴电压指令根据电机工况自行调节,无需查表,且不依赖电机参数,易于实现。仿真和实验结果验证了所提方法的可行性和性能优势。     

动态电压恢复器的最优控制和最优滤波

提出基于最优控制和最优滤波的动态电压恢复器控制策略。该控制方法用Sage-Husa卡尔曼滤波器对动态电压的暂降进行检测,同时实现对三相电网电压的锁相功能。该算法实现了在谐波和不平衡条件下正序电压幅值和相位几乎无延时的检测。为加快系统动态响应速度,提出最优控制的策略;同时设计一个最优滤波器——降维卡尔曼滤波器进行电流状态量的观测。降维卡尔曼滤波器的使用不但节省了3个电流传感器,而且加快了控制的响应速度,从而显著提高了不平衡暂降的补偿能力。实验结果证明该文所提出的控制策略的有效性。     

峰值电流控制的PFC变换器快时标分岔控制

峰值电流控制方式是PFC开关变换器的一种常用方式,由于输入电压的时变性造成在输入交流电压过零点处出现输入交流电流的快时标分岔现象,该现象会严重影响PFC变换器的性能,因此采用一种合理有效的分岔控制手段是非常重要的。文中深入分析了峰值电流控制PFC变换器工作原理,从理论上分析了PFC变换器出现快时标分岔现象的根源。在谐振分岔控制理论的基础上提出了一种比较有效的控制器参数选择方法,可以较好地实现PFC变换器的快时标分岔控制,因此改善了PFC变换器的性能。理论结果得到了数值仿真分析和实验的验证。     

基于Q学习的互联电网动态最优CPS控制

控制性能标准(control performance standard,CPS)下互联电网自动发电控制(automatic generation control,AGC)系统是一个典型的不确定随机系统,应用基于马尔可夫决策过程(Markov decision process,MDP)理论的Q学习算法可有效地实现控制策略的在线学习和动态优化决策。将CPS值作为包含AGC的电力系统“环境”所给的“奖励”,依靠Q值函数与CPS控制动作形成的闭环反馈结构进行交互式学习,学习目标为使CPS动作从环境中获得的长期积累奖励值最大。提出一种实用的半监督群体预学习方法,解决了Q学习控制器在预学习试错阶段的系统镇定和快速收敛问题。仿真研究表明,引入基于Q学习的CPS控制可显著增强整个AGC系统的鲁棒性和适应性,有效提高了CPS的考核合格率。     

基于ESO的PMSM无差拍预测电流控制研究

在永磁同步电机调速系统中,优良的电流控制效果对系统的控制性能至关重要.为解决数字控制中存在的采样、滤波等因素带来的控制延迟,基于永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,提出一种基于最小电流误差的无差拍预测电流控制策略.同时,为解决预测电流控制存在的对模型参数尤其是电机电感的参数鲁棒性较低的问题,结合自抗扰控制技术,在...     

单相电压跌落补偿系统的新型时间优化控制

以补偿电压跌落的最大可持续补偿时间为控制目标,提出一种用于电压跌落补偿系统的新型时间优化控制策略。利用时间优化控制策略,在电路系统参数一定时,用较小的直流储能或较低的直流母线电压就能取得较大的持续补偿时间。同时,将时间优化控制策略与能量优化控制策略进行对比研究。研究表明,在一定情况下,运用时间优化控制策略能取得比运用能量优化控制策略更长的持续补偿时间。仿真结果很好地验证了理论分析。     

励磁电流补偿方法的电流控制型单相动态电压恢复器的仿真研究

在负载正常工作时所需的额定电压的基础上,该文讨论通过控制串联变压器二次侧工作电流来约束负载电流,从而使负载电压恒定。该文采用负载电流周期平均模型(period average model,PAM)提高了负载电流跟踪额定电流的速度和精度,加快了动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)系统的动态响应速度。考虑到负载电流中有小部分励磁电流分量,该文提出串联变压器励磁电流补偿(magnetizing current compensation,MCC)的方法。对比仿真结果显示MCC可提高负载电压的精度,并且验证了控制方法的有效性和实验的可行性。     

计及直接负荷控制的动态优化调度模型

本文对直接负荷控制进行了数学描述,提出了计及直接负荷控制的动态优化调度模型,旨在借助直接负荷控制实现动态供需平衡。对京津唐电网中北京地区空调负荷进行的仿真研究结果,显示了直接负荷控制在动态优化调度中的作用。