基于FPGA的三电平逆变器模型预测电流控制策略数字实现

对三电平逆变器模型预测电流控制(MPCC)策略进行了分析,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的MPCC数字实现方案.首先建立了三电平逆变器系统的离散时域数学模型,利用FPGA并行运算的特点对27种电压矢量对应的负载电流下一采样周期值进行快速预测,并将其代入电流偏差目标函数.选择使目标函数最小的电压矢量作为逆变器的输出电压矢量.最后,通过试验验证了所提方案的有效性.     

NPC型三电平并网逆变器模型预测功率控制研究

根据NPC型三电平逆变器的特点,本文提出一种新型模型预测功率控制,可以提高电流跟踪的速度和精度。首先对NPC型三电平逆变器进行建模,然后在两相静止坐标系下建立预测功率的模型,在此基础上提出了模型预测直接功率控制。该方法用电压矢量作为基本控制矢量,利用电压矢量误差最小的价值函数实现功率控制。并针对实际系统中存在延迟的情况,设计了延时补偿的控制方法。为了进一步解决NPC三电平逆变器的中点不平衡问题,通过侧电容和下侧电容电压的差值,通过选择小矢量实现中点电位平衡控制,实验结果验证了本文提出的新型模型预测直接功率控制策略可以同时实现并网电流快速跟踪和中点平衡控制问题。     

一种简化三电平SVPWM的感应电动机矢量控制方法

针对二极管箝位型(NPC)三电平逆变器控制中传统调制算法复杂的缺点,提出一种简化三电平SV-PWM的矢量控制方法。通过将三电平空间电压矢量分解为二电平空间电压矢量,对参考电压矢量进行平移,得到各个基本矢量的作用时间和选择合适的开关状态,从而减小三电平逆变器的矢量控制的计算量。仿真和实验表明,基于该方法的三电平逆变器控制既简化了控制计算,又能保持整个电机控制系统良好的动、静态性能。     

多电平逆变器空间矢量脉宽调制的简化算法

提出了一种实现多电平逆变器空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)的简化算法。该算法可以方便地根据参考电压矢量的幅度和相位选择3个邻近的基本空间电压矢量,并计算出这3个基本矢量的作用时间。该简化算法不但适用于三电平逆变器,而且对更多电平数的多电平逆变器同样有效。利用提出的简化算法对一个三电平逆变器进行了仿真和实验,仿真和实验结果验证了算法的正确性。     

基于DSP的中心点钳位型三电平逆变器仿真控制研究

针对中心点钳位型三电平逆变器进行了研究,建立了系统的高频数学模型,采用优化的三电平SVPWM算法,使用MATLAB/Simulink进行了仿真试验,并在DSP中将两电平逆变器的电压空间矢量控制算法应用于三电平逆变器中。采用优化的SVPWM算法,减小了开关损耗。简化了参考电压矢量所在扇区的确定及基本矢量的选择和作用时间的计算,为有效控制三电平逆变器奠定了基础。根据负载电流方向和直流侧电容电压的大小,通过改变电压调整系数调整正负小矢量的作用时间来控制中点电位平衡。     

T型三电平单相逆变器有限开关状态模型预测控制方法

针对单相逆变器的特点,提出一种基于T型三电平单相逆变器有限开关状态模型预测控制方法。在静止坐标系下建立T型三电平单相逆变器基于期望电压矢量的预测模型,大大减少有限开关状态模型预测控制中预测模型的计算量。在目标函数中构造电流跟踪和T型三电平中性点电压平衡目标项,实现给定电流快速、精确跟踪以及中性点电压平衡控制。最后,建立起基于T型三电平单相逆变器实验平台,对所提的有限开关状态模型预测控制进行测试。实验结果表明:所提出模型预测方法使系统具有良好的静、动态性能。     

基于有限状态机的三电平逆变器双矢量模型预测控制策略

针对三电平逆变器使用有限集模型预测控制策略时，存在电流谐波大、对微控制器运算能力要求高、多目标优化复杂及输出矢量切换受限等问题，提出一种基于有限状态机的双矢量模型预测控制策略。首先，采用有限状态机来描述有限的控制集和受限的矢量切换，并以此作为三电平逆变器运行的基础，从而避免过大的相电压和线电压跳变；然后，提出一种适用于该有限状态机的简化控制集方法，使得候选矢量的数量不超过5个；继而，结合直流侧电容电压平衡控制，确定最优双矢量组合，且无须进行多目标优化；最后，计算双矢量的占空比，进一步降低输出电流的谐波。仿真和实验结果验证了所提策略的良好性能。     

三电平三相逆变器快速有限控制集模型预测控制方法

针对有限控制集模型预测控制方法在多电平多相逆变器中预测模型和目标函数在线计算量大的不足,提出一种快速有限控制集模型预测控制方法。该方法根据参考矢量的空间位置,让远离参考矢量的电压矢量不参与预测模型在线计算和目标函数在线评估。对于三电平三相逆变器,快速有限控制集模型预测控制方法使参与计算的电压矢量由27个减少到12个,大大提高计算效率。最后,建立起5 k W二极管钳位型三电平三相逆变器实验平台。对于传统有限控制集模型预测控制和快速有限控制集模型预测控制进行对比稳态和动态实验。实验结果表明:所提出快速有限控制集模型预测控制方法使系统具有良好的静、动态性能。     

采用混合电压矢量预选和参考电压预测的逆变器共模电压尖峰消除方法

近年来,模型预测控制被广泛应用于两电平电压源逆变器以实现共模电压抑制。然而,常规的模型预测共模电压抑制方法存在计算量大、受死区影响等问题。为此,提出一种改进的可消除共模电压尖峰的两电平电压源逆变器预测电流控制方法。首先,该文采用无差拍控制的思想计算参考电压矢量,并建立基于电压矢量的目标函数,以实现预测电流控制,并简化控制算法。其次,详细研究可消除共模电压尖峰的电压矢量预选方法,包括死区影响分析和电流纹波影响分析等,并基于该分析结果提出一种可完全消除共模电压尖峰的混合电压矢量预选方法。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。     

三电平逆变器新型简化算法及其优化控制

针对NPC三电平逆变器提出一种新型简化控制算法,该算法无需扇区判断和查表,根据三相瞬时相电压即可快速计算出各开关管的切换时刻;为解决NPC三电平逆变器固有的电容电压平衡问题,采用平衡因子法精确控制电容电压,并通过最优空间矢量位置理论对平衡因子进行优化,在精确控制电容电压的同时改善输出谐波特性。实验结果证明了简化控制算法以及电容电压平衡方法的有效性。     

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.     

NPC/H_5L逆变器共模电压抑制策略研究

针对中点箝位/H桥_5电平(NPC/H_5L)逆变器在基于有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)的共模电压(CMV)抑制中存在运算量大、权重因子整定困难问题,通过g,h坐标系下的逻辑开关矢量优化选择,在满足电压跳变限制条件下实现了相邻矢量的统一逻辑选取,从而避免了复杂的查表运算,并将预测运算量降低到4～7次;引入满意...     

NPC型三电平永磁同步风力发电并网逆变器模型预测控制满足低电压穿越要求研究

在风力发电中低电压穿越要求为:当电网电压降落的时候,风力发电机不脱网且能够稳定电网电压和频率。风力发电机需要较高的功率和电压等级。因此,多电平中中点箝位型三电平逆变器非常适合这种设备。和其它控制方法相比,模型预测控制具有动态响应快和跟踪性能好的优点,但是工作频率低。为了能够满足低电压穿越的要求,提出一种模型预测控制方法实现NPC三电平逆变器的风力转换。所提模型预测控制也能够实现NPC逆变器中点平衡控制,通过选择冗余小矢量实现。仿真和实验验证了所提算法正确性。     

双三电平双馈电机控制系统

以双馈电机的矢量控制技术为研究对象,采用交流/直流/交流变流器作为主电路。交流/直流采用三相三电平整流器实现网侧的单位功率因数,减少对电网污染的同时实现能量的双向流动。直流/交流采用三电平逆变器,并对双馈电机进行定子磁链定向的矢量控制,定子侧功率因数为1,且电机动态性能良好。本文还采用了一种新型的电压空间矢量脉宽调制算法对三电平逆变器的电压空间矢量平面进行简化,将三电平逆变器电压空间矢量平面简化至两电平空间矢量平面,并方便地实现了对中点电位平衡的控制。     

NPC型三电平逆变器可视化三矢量无模型预测控制策略

为了解决传统模型预测控制参数鲁棒性差、输出电流纹波大的不足,提出了一种应用于三相三电平逆变器的可视化三矢量无模型预测控制策略。该方法首先利用滑模观测器估计系统集总参数,采用无差拍控制获得参考电压矢量。该过程无需任何系统参数,提高了控制策略的参数鲁棒性。其次,在每个采样周期内施加由冗余矢量构成的三矢量组合,减少了输出电流纹波并实现了电容电压平衡。在此基础上,提出了一种新的可视化分析方法,从理论上证明了所提出的简化三矢量寻优的有效性。实验结果表明,在模型参数失配的情况下,所提策略可使NPC三电平逆变器的并网电流拥有较低的电流总谐波失真率,增强了模型预测控制的参数鲁棒性。     

基于SVPWM的NPC三电平逆变器简化MPC算法

NPC（二极管中点钳位型）三电平逆变器的传统控制方法由于零矢量参与调制或滚动优化,无法有效降低CMV（共模电压）,且计算量大。针对上述问题,提出了一种基于SVPWM（空间矢量脉宽调制）的简化MPC（模型预测控制）算法。首先归一化控制输出电压,通过符号判断和逻辑运算确定所在扇区,将单个周期寻优的27个矢量降阶为10个,解决了计算复杂问题。然后,构建包含中点电位偏差、CMV抑制和开关频率在内的多目标优化函数,滚动寻优最佳矢量作用逆变器,实现CMV的最小化,且开关频率保持恒定。最后,实验验证该方法在相同的硬件条件下能以较少的时间控制多个目标,实现资源的最大化利用。     

三电平变频器控制策略的仿真与实现

采用新型电压空间矢量脉宽调制算法对三电平逆变器的电压空间矢量平面进行简化,将其电压空间矢量平面简化至两电平空间矢量平面,使用两电平逆变器脉宽调制方法对三电平逆变器进行调制,简化了中点电位平衡控制策略.分别建立了MATLAB7.0下的仿真平台及DSP F2812为主控制器的硬件实验平台,通过仿真及实验验证了该算法及其对中点电位控制的有效性.     

多电平逆变器通用电容电压平衡优化算法

针对二极管箝位型多电平逆变器电容电压难以控制的问题,分析了一种简单的多电平逆变器等效模型,用于预测结点电压偏差,提出了一种多电平逆变器电容电压平衡优化SVPWM(space vector pulse width modulation)算法。该算法通过预测不同开关状态下直流侧结点电压偏差,建立目标函数并对其寻优,在每个开关周期选取最优的开关组合达到结点电压平衡。理论分析和试验结果表明,该算法适用于任意电平逆变器电容电压平衡的控制,解决了三电平逆变器电容电压平衡的问题,但在三电平以上的逆变器受调制度限制。针对三电平以上高调制度下电容电压失衡的原因进行了分析,并给出了解决方法。仿真和实验验证了算法的正确性。     

基于三电平优化矢量的异步电机模型预测直接转矩控制

针对模型预测三电平直接转矩控制需对27个电压矢量进行价值函数优化评估,使得计算量过大而不利于实际应用的问题,提出一种基于三电平优化矢量选择器的异步电机模型预测控制方案,根据转矩和定子磁链的给定值得到期望的优化电压矢量,只需对优化电压矢量所在扇区的有限的4个矢量进行优化评估,有效降低了求解计算量。进一步地,为降低开关频率,在价值函数上加入对IGBT开关切换次数的约束,形成具有开关频率限制的模型预测控制策略,在兼顾转矩和磁链偏差的同时降低逆变器开关频率。针对三电平预测控制中的中点电压平衡问题,根据中点电压大小和电机电流方向,实现了中点电压平衡控制。仿真和实验结果验证了所提出控制方案的正确性和可行性。     

基于SMPTC优化策略的PMSM调速系统研究

针对现有模型预测转矩控制(MPTC)策略应用于永磁同步电机(PMSM)调速系统时存在的权重因子选取困难、系统稳态转矩与磁链脉动大的问题,提出了一种基于顺序模型预测转矩控制(SMPTC)的空间电压矢量细分优化策略.首先利用SMPTC中的分层思想实现无权重控制;其次将其与空间电压矢量细分相结合,增加算法预测步骤中可使用的有效电压矢量数目,并重新构造矢量选取方式,改善系统稳态时磁链及转矩脉动大的问题;同时对预测算法中目标函数评估过程进行简化,提高系统响应速度,降低算法复杂度.通过仿真模型证实了所提优化算法的有效性,最后在实验平台上进一步验证了该方法在实际应用中的可行性.