三相LCL并网逆变器自适应模型预测控制策略

传统模型预测控制具有良好的动态和静态性能,但非常依赖精确的系统数学模型,难以适应并网逆变器接入弱电网等原因带来的模型参数扰动.为此,本文提出一种自适应周期性模型参数调整策略:结合传统模型预测的特点,保存各个采样时刻系统状态变量的预测值与实测值,形成误差计算矩阵,周期性地通过求解预测状态与实际状态之间误差的最小值来精确识别系统模型参数,将修正过的系统模型参数更新到系统的离散数学模型和状态变量参考值计算方程中.该控制策略能快速修正模型参数,从而消除了模型参数误差带来的模型状态预测不准确的问题.最后,依托一台3 kW三相LCL并网逆变器样机,验证了理论分析的正确性和所提控制策略的性能.     

三相LCL并网逆变器无参数滑模预测控制策略

常规三相LCL并网逆变器模型预测电流控制方法存在计算量大、参数鲁棒性差等缺点。为了解决这些问题,提出了一种三相LCL并网逆变器无参数滑模预测电流控制方法。该方法利用滑模控制理论,建立了一种新型无参数电流控制价值函数,无需采用模型参数即可实现并网电流预测控制,从而简化了控制系统的预测过程。此外,该方法省去了逆变器侧电流传感器和电容电压传感器,节约了硬件成本,提高了系统运行可靠性。最后,根据常规模型预测电流控制和滑模预测电流控制的优点,提出了一种三相并网逆变器自适应预测控制方法,提高了并网逆变器控制对模型参数失准的适应能力。实验结果表明,在系统参数失准的情况下,所提出的控制策略具有更小的并网电流控制误差,有效地提高了系统参数鲁棒性。     

单相并网LCL型逆变器的改进设计方案

随着越来越多的分布式能源接入电网,并网逆变器获得了更多的应用。并网逆变器能够成功实现并网运行的前提是其直流母线电压高于最小要求限值,这限制了并网逆变器的应用。为降低并网逆变器的应用门槛,提出一种单相并网LCL型逆变器的改进设计方案。该设计方案通过将LCL型滤波器设计成一个有一定升压增益的模块,降低了前端逆变桥的输出电压要求,进而能够降低并网逆变器的直流母线电压限制,扩大了单相并网逆变器在低功率场合下的应用。首先分析传统LCL型单相并网逆变器直流母线电压受限制的原因,然后基于一种改进LCL型滤波器设计思路,利用其电压增益功能,给出一种详细的单相并网LCL型逆变器的改进设计方案,最后通过仿真和实验验证了提出的设计方案的有效性。     

基于预测控制的并网逆变器参数鲁棒性分析

针对传统的有限控制集模型预测控制(FCSMPC)在参数不匹配时,会导致其控制方法的鲁棒性较差的问题,提出了一种通过引入Luenberger观测器来估算由参数不匹配引起的干扰的方法,该方法将干扰补偿到FCSMPC中,提高了控制系统的鲁棒性和稳定性。此外,还考虑了FCSMPC中的延迟补偿问题以及低开关频率问题。最后搭建实验平台对所提控制策略进行验证,实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于LCL参数优化的新能源微电网并网逆变器控制方法

由于谐振尖峰的存在,谐波抑制效果差,从而影响并网逆变器输出的电能质量.针对此问题,提出基于LCL参数优化的新能源微电网并网逆变器控制方法.首先建立新能源微电网并网逆变器数学模型;设置LCL滤波器总电感、滤波电容和谐振频率3个参数,以此优化LCL滤波器滤波性能;最后结合有源阻尼法和无源阻尼法,提出基于LCL滤波器的并网逆...     

LCL并网逆变器改进加权电流控制方法及其鲁棒性分析

加权电流控制方法可以使LCL并网逆变器控制系统降阶,从而提高控制系统的稳定性与带宽。但该方法不能抑制并网逆变器输出电流谐振峰,同时当滤波器电感参数偏移时,还可能造成不稳定现象。本文针对该问题,在不增加额外传感器的前提下,推演出附加不同电流反馈的改进加权电流控制方法,并进行对比择优,从而得出谐振抑制效果理想且稳态误差较小的改进方法;该方法在保持加权电流降阶特性的前提下,抑制了输出电流谐振峰,提高了整个控制算法的鲁棒性。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

弱电网下LCL型并网逆变器高鲁棒性并网电流反馈有源阻尼策略

并网电流反馈有源阻尼(grid-current-feedback-active-damping,GCFAD)策略可以在不增加额外传感器的前提下,有效抑制LCL型并网逆变器的谐振尖峰。在电网电压畸变的工况下,GCFAD策略往往与电网电压前馈策略同时使用以改善并网电流质量。然而,通过研究发现,传统GCFAD策略等效虚拟阻抗在中低频段的正阻特性会导致并网逆变器输出阻抗在中频段产生一定的相位滞后,从而降低了系统在电网电压畸变且附加电网电压前馈策略的情况下,对电网阻抗变化的鲁棒性。为了解决这一问题,提出了一种高鲁棒性并网电流反馈有源阻尼(high robustness grid-current-feedback-active-damping,HR-GCFAD)策略,使虚拟阻抗在高频处呈现正阻特性以抑制LCL谐振尖峰,增强了系统的稳定性;在中低频段呈现负阻特性以提高系统中频段输出阻抗相位,进而提高了系统在附加电网电压前馈策略时对电网阻抗变化的鲁棒性。理论分析和实验结果充分验证了所提策略的有效性。     

三相电压型并网逆变器模型功率预测控制研究

针对三相电压型并网逆变器,采用一种模型功率预测控制策略。首先,在同步旋转d,q坐标系下建立了三相电压型逆变器瞬时功率数学模型。其次,引入预测控制目标函数对逆变器瞬时有功功率和瞬时无功功率进行在线预测,选取最优控制目标函数对逆变器在下一周期进行控制,实现了对指令有功功率和指令无功功率的快速、精确跟踪。最后,仿真和实验结果表明,采用模型预测功率控制算法使并网电流具有很好的稳态特性和较低的谐波畸变率。     

级联多电平并网逆变器简化模型预测控制研究

传统的模型预测控制(MPC)策略在实时控制过程中需要较多的时间进行预测和优化,因此在采样和输出之间具有一定的延时,故此处提出一种简化MPC策略。采用TMS320F28335型DSP作为控制器,以级联H桥多电平并网逆变器为控制对象,分析了该简化MPC策略下并网电流的稳态与动态性能。仿真和实验结果验证了该简化MPC策略应用在级联H桥多电平并网逆变器中的可行性。     

级联H桥多电平并网逆变器的模型预测控制研究

模型预测控制由于具有动态响应好、电流跟踪能力精确等优点,现今它已在功率变换器领域成为一种有前景的控制技术。采用一种改进型模型预测控制策略,主要研究级联H桥多电平逆变器的模型预测并网控制,解决多电平并网逆变器计算量大、难以在线实施控制的缺点。以dSPACE/DS1104作为控制器,级联H桥7电平光伏并网逆变器为硬件平台,通过实验验证模型预测控制技术在光伏并网逆变器控制上的优越性能,分析不同功率因数下并网逆变器对电网电流的影响。     

基于三矢量的并网逆变器模型预测直接功率控制

并网逆变器采用双矢量模型预测直接功率控制策略时,存在输出电压矢量覆盖范围受限、并网电流谐波含量高、功率脉动大的问题。对此,提出了一种基于三矢量的并网逆变器模型预测直接功率控制策略,通过构建αβ坐标系下预测功率模型,在每个控制周期进行2次电压矢量选择,用相邻2个非零电压矢量和1个零电压矢量合成出期望电压矢量,使输出电压矢量方向与幅值均可调,同时对有功功率和无功功率进行无差拍控制,有效改善并网电能质量及减小功率脉动,并通过空间矢量脉冲宽度调制使开关频率固定。仿真和实验结果表明,相比单、双矢量模型预测直接功率控制策略,所提方法并网电流谐波含量低、功率脉动小,具有良好的动稳态性能。     

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。     

一种基于节点比较法的三相四桥臂并网逆变器模型预测控制方法

三相四桥臂并网逆变器在三相四线制系统中得到了广泛的应用。建立了三相四桥臂LCL型并网逆变器的精确模型,采用模型预测控制并综合考虑跟踪误差与开关损耗,求出最合适的开关序列,其效果优于传统控制方法。为了解决运算量大的问题,使用球形译码算法,把代价函数匹配为球形译码的标准形式,同时引入一种新的初始半径选取方法,即节点比较法,进而减小计算量。仿真结果表明,所提方法中电流波形的跟踪误差和谐波失真均满足要求,并有较好的动态响应。     

并网逆变器虚拟磁链模型预测功率控制研究

针对并网逆变器的特点,采用一种虚拟磁链模型预测功率控制的新型控制策略。在α,β坐标系下建立并网逆变器基于虚拟磁链预测功率控制的数学模型。一个采样周期内,选择合适的电压矢量及确定相应电压矢量导通时间进行开关管控制。不仅解决了开关频率不固定问题,且逆变器输出稳态电流总谐波畸变率(THD)小,电流动态响应快。仿真和实验表明,采用虚拟磁链模型预测功率控制取得了预期控制效果。     

改进的并网逆变器模型预测控制方法

三相并网逆变器因具有高效率、高功率以及低成本等优点而备受关注,模型预测控制鲁棒性强、动态响应快,因此被广泛应用于并网逆变器的控制中。但传统预测控制存在开关状态切换不规律的缺点,将降低电流跟踪精度,产生输出脉动和电磁噪声。针对上述缺点,提出了一种基于开关状态选择和矢量作用时间的改进预测控制方法,将矢量作用时间作为一个维度参与控制,使电流的跟踪精度得到改善,并减少逆变器输出电流畸变和电磁噪声。仿真和实验结果验证了算法的可行性与有效性。     

三相并网逆变器事件触发有限集模型预测控制

针对三相并网逆变器采用有限控制集模型预测控制FCS-MPC(finite control set model predictive control)时计算量大的问题,研究了一种事件触发有限控制集模型预测控制ET-FCS-MPC(event-triggered finite control set model predi...     

基于ADALINE算法的三相并网逆变器模型预测控制

传统有限控制集模型预测控制（FCS-MPC）策略需要建立准确的数学模型,当其应用于LCL型并网逆变器时则需多个电流电压传感器,若采样数据类型过少必然会产生建模误差。针对实际应用中传感器较少引起的预测模型参数失配问题,研究了一种基于自适应线性神经元（ADALINE）算法的模型预测控制策略。该方案采用ADALINE算法用于在线更新预测模型的计算参数,提高了预测模型的参数鲁棒性。同时对控制器延时进行了补偿,提高了控制精度。仿真和实验结果表明,该方案有效减少了并网电流谐波含量,并且具有优良的瞬态性能,验证了该方案的可行性和有效性。     

预测电流控制双开关型双Buck并网逆变器

双Buck逆变器具有可靠性和效率高的优点,常被用作新能源发电和不间断电源的解决方案。双Buck逆变器存在输入电压高、双极性调制的缺点,采用双开关型双Buck逆变器消除这些不足,双开关型双Buck逆变器主要采用滞环电流变频控制,谐波频谱宽、滤波器设计困难,对功率器件的开关速度要求高;为此,采用SPWM控制方式实现逆变并网,使谐波频谱固定易滤除;同时通过预测电流控制策略消除电网电压扰动,提高逆变器的性能。最后通过PSIM仿真验证了理论分析与设计的可行性。