基于CDSC的三电平APF电流预测控制

针对三电平有源电力滤波器(APF),提出一种基于级联延时信号消除(CDSC)法的柔化模型预测控制方案,进行谐波补偿。构造CDSC模块提取指令电流信号,对指令信号进行柔化处理后,通过电流预测模型进行预测输出,结合反馈校正和滚动优化,使APF的电流跟踪过程快速且精确,大大降低了网侧电流的谐波含量;直流侧电压控制采用简化三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,简化了算法并有较高的动态性能。通过dSPACE实时仿真系统的对比实验验证,相比传统方法,所提控制方案对谐波的检测和补偿更加精准,保证了三电平APF直流侧电容电压的稳定和中点电位快速平衡,动态性能和稳定性有较大提升。     

基于复合模型预测控制策略的三电平APF研究

电力有源滤波器(Active power filter,APF)是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段之一。提出一种三相静止坐标下的基于模型预测控制复合控制器,复合控制器由改进的自适应广义积分器和模型预测控制两部分组成。该复合控制策略有效地整合了预测控制和自适应广义积分器的优点,在最大限度利用模型预测进行谐波电流快速跟踪的同时,采取自适应广义积分器对各次谐波进行无静差跟踪控制。所提出的复合控制器与三电平电压空间矢量调相结合,能够消除单独预测控制交流变量时所存在的稳态误差问题和改善系统鲁棒性。详细研究了复合控制器的设计方法,并给出了系统的参数设计和稳定性分析。最后通过实验验证了控制方法的正确性和有效性。     

异步电机模型预测三电平直接电流控制

三电平逆变器为控制系统提供了更多的电压矢量,相对于传统两电平逆变器能够使得直接电流跟踪控制变得更加精确,能进一步减小电流纹波。但是三电平逆变器存在中点电压平衡问题,如果不对中点电压进行控制会使得电机无法正常工作,同时在大容量三电平逆变器中一般需要其降低开关频率。因此,提出一种具有中点电压平衡和降低开关频率功能的模型预测直接电流控制方案:通过对中点电压进行预测控制,在模型预测直接电流控制的价值函数中加入开关切换次数的约束,能将中点电压有效控制在给定的范围内,并同时实现逆变器开关频率的降低;针对控制延时导致定子电流在参考值附近振荡并增加电流纹波和转矩脉动,采用延时补偿提高控制系统性能。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和可行性。     

采用模型预测控制的APF谐波电流补偿的研究

由于有源电力滤波器(APF)传统的电流补偿方式存在谐波电流跟踪控制精度低、实时性差等问题,给出了一种基于模型预测控制(MPC)的优化闭环控制算法,根据过程的历史信息预测将来的输出建立模型,依据预测控制的预测模型、反馈校正和滚动优化等环节实现对APF谐波电流的预测控制。搭建10 kVA并联型APF的实验样机并结合Matlab仿真实验对谐波补偿进行了研究。实验结果表明,采用MPC的谐波电流控制方法能有效降低电流畸变率,抑制谐波电流,谐波电流分量较补偿前降低10倍左右,电流总谐波畸变率(THD)从原来的29%降低到3%,从而验证了MPC算法具有较高的电流跟踪控制精度。     

简化三电平整流器模型电流预测控制

传统三电平整流器模型预测控制算法需要对全部27个开关矢量进行在线评估,使价值函数最小的开关矢量在下一采样周期采用。然而该算法在实际实现时计算量较大,限制系统采样周期的降低,从而制约了系统整体性能的提高。本文提出了一种简化的三电平整流器模型预测控制算法,根据参考电压矢量所在扇区信息,仅选取该扇区内的开关状态进行评价。简化算法不仅大大减少了程序计算量,还获得了良好的静态和动态性能。最后实验验证了该方案的正确性和实用性,能获得良好的静态和动态特性。     

基于复矢量PI+多谐振的三电平APF控制技术研究

并联有源电力滤波器(APF)被广泛用于配电网的电能治理。通过分析三相四线制三电平并联APF的电路结构和d,q,0坐标系下数学模型,以高精度基波电流和谐波电流控制为目标,给出复矢量比例积分(CVPI)+多谐振的电流控制方法。基波电流控制环路采用CVPI控制器,以零极点对消原则进行控制器设计,以完成d,q轴电流解耦的同时,实现电流环路的降阶。为了实现谐波电流高精度补偿,在基波控制环路的基础上,引入带相位补偿的多谐振控制,并给出各谐振控制器的一般设计方法。最后,进行了控制系统的实验验证,实验结果证明了所提控制方案在APF应用中的有效性。     

四桥臂APF虚拟矢量模型预测电流控制

模型预测电流控制(MPCC)由于具有良好的动态性能而被应用于有源电力滤波器(APF)中.针对传统MPCC跟踪误差大的问题,应用一种虚拟矢量MPCC,并在此基础上进行优化.为减小开关损耗,对脉冲宽度调制过程中构成虚拟矢量的基矢量的作用顺序和其中零矢量的选取进行优化,离线计算出基矢量的作用时间.为减少滚动优化次数和程序运行...     

基于多目标模型预测控制的ANPC并网逆变器

三电平有源中点箝位(ANPC)并网逆变器能够平衡器件功率损耗,有效提高输出电能质量和效率.以三电平ANPC并网逆变器为研究对象,提出了一种多目标优化模型预测控制(MOO-MPC)算法,通过消除三电平输出可能产生多电平跳变的开关状态,可以减少模型的滚动优化次数.通过器件的开关动作损耗线性拟合,实时计算出各开关器件的功率损...     

T型三电平APF改进快速模型预测控制策略

针对T型三电平有源电力滤波器(APF)采用模型预测控制(MPC)策略时每个控制周期价值寻优次数多、运算负担大的问题,提出一种改进快速MPC策略.该控制策略是对传统的扇区判断法优化的MPC策略的进一步改进,将以限制电压跳变、开关频率为条件的条件约束法和传统的扇区约束法相结合,大幅度缩减价值寻优候选矢量集的元素个数,将价值...     

三电平APF谐波电流及中点电位平衡控制

针对三电平有源电力滤波器,提出一种基于带柔化输入的模型预测控制方法用于谐波补偿。同时,为避免直流侧中点电位的波动和偏移问题给系统稳定性带来的不利影响,采用基于平衡因子和简化SVPWM算法的中点电位平衡控制策略。模型预测控制方法根据实际有源电力滤波器控制系统设计电流预测模型,同时将预测输出与实际输出的偏差及时反馈,结合滚动优化,使有源电力滤波器的补偿电流快速跟踪参考值。直流侧母线电压控制采用简化三电平SVPWM算法,简化了算法同时保证了中点电位平衡。建立了APF预测电流控制的等效模型,并进行了仿真验证。所提方法有效柔化电流输入从而减小超调,较传统预测控制方法更为稳定,减少了谐波含量和改善了补偿精度,并保证了直流母线电压的稳定和中点电位快速平衡。仿真结果验证了所提控制策略的有效性与可行性。     

灰色预测控制在三电平4桥臂APF中的应用

三相4线制系统的中线电流、谐波、无功功率问题日益严重,有源电力滤波器以其优良的性能成为电力系统谐波抑制和无功补偿的重要手段。针对APF控制方法复杂的问题,在建立其数学模型的基础上提出一种应用于三电平三相4桥臂APF的灰色预测控制策略。该方法在k时刻对负载电流和补偿电流进行采样,经过GM(1,1)模型得出k+l时刻的预测谐波电流,使输出补偿电流尽量接近指令电流,达到补偿谐波的目的。仿真结果表明:此方法可以有效地补偿系统的谐波电流和中线电流,自适应能力强,控制精度高,鲁棒性强,在三相4线制系统中具有良好的应用前景。     

基于FPGA的三电平APF谐波分频控制

针对传统串行执行方式存在可补偿谐波次数受限、补偿效果不佳等问题,研究基于现场可编程门阵列的有源电力滤波器谐波分频控制的实现。采用现场可编程门阵列作为控制系统的主控制器完成控制算法,可以显著提高计算频率,减小计算延时,改善控制系统实时性能,在现场可编程门阵列内构建并实现的谐波同步旋转坐标系下的谐波电流分频控制策略计算频率最高可达77 kHz。构建了三电平有源电力滤波器数字控制系统并在样机上进行了实验,实验结果验证了提出的现场可编程门阵列全数字谐波电流分频控制方法的正确性。     

基于LCL滤波的三电平APF研究

采用3阶LCL滤波器代替传统并联APF的纹波电感,兼顾到了低频段增益和高频段的衰减,通过理论分析,推导了适用于三电平变流器的LCL滤波器参数选择原则;针对APF补偿电流跟踪控制问题,采用改进型二阶广义积分器算法,消除了积分环节稳态误差,同时克服了电网频率小范围波动以及电压正、负、零序问题对积分器的影响.仿真和实验验证了该APF系统的正确性.     

一种简易的三电平APF中点电位控制方法

中点箝位型(NPC)三电平有源电力滤波器(APF)存在直流侧中点电位不平衡的问题,常见的中点电位控制算法建模过程复杂.这里给出一种简易的控制方法,仅通过判断上、下电容电压差正负极性和中点电流方向,不仅可以实现中点平衡,还能减小开关损耗.通过仿真验证了所提控制方法的准确性和可靠性,并搭建了一台样机进行实验,实验结果证明了...     

基于模型算法预测控制策略的APF的研究

选用一种模型预测控制策略,进一步提高有源电力滤波器(APF)的谐波电流补偿性.分析了模型算法控制基本原理,研究了模型算法控制的脉冲模型,设计出APF的电流闭环控制装置,并根据实际输出与预测输出间的误差进行反馈校正和滚动优化,克服了系统的不确定性,实验结果表明该方法可提高系统精度及鲁棒性.     

基于重复控制和滑模控制的APF电流控制方法

针对传统PI控制无法实现无静差跟踪控制和难以保证在负载突变或参考电压跳变时对直流侧电压进行快速精准控制,提出了一种基于重复控制和滑模变结构控制的APF电流控制方法。该方法在传统PI控制的基础上,融合了滑模变结构控制和重复控制的优点,将重复控制引入电流内环控制中,对APF输出电流进行快速跟踪控制,将滑模变结构控制引入电压外环控制中,对直流侧电压进行快速精准控制。仿真及实验结果证明了提出的电流控制方法相比于传统PI控制方法具有更高的谐波补偿精度及更快的动态响应速度。     

基于复合型自适应广义积分器三电平APF研究

电力有源滤波器(active power filter,APF)是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段之一。提出一种在三相静止坐标下的基于自适应理论的复合控制器,复合控制器包括改进的自适应广义积分器和PI控制器。在最大限度利用PI控制器进行谐波电流快速跟踪的同时,采取自适应广义积分器对各次谐波进行稳态无静差跟踪控制。提出的复合控制器与三电平电压空间矢量调相结合,能够消除单PI控制交流变量时所存在的稳态静差问题和改善系统鲁棒性。详细研究了复合控制器的设计方法,并给出了设计参数和系统的稳定性分析。基于MATLAB/Simulink仿真平台,对基于自适应广义积分器的三电平APF控制系统进行了仿真分析,最后通过实验验证了控制方法的正确性和有效性。     

基于改进滞环电流控制的有源电力滤波器

以往的电流滞环控制方式受所控制电流大小的影响较大,产生PWM的脉冲频率不固定会造成开关损耗和开关噪声较大,故需对电流滞环控制方案进行改进.此处在电流传感器检测出电流后加入一个幅值限制环节,能有效解决由异常电流波动引起的控制效果变差的问题,并且在PWM脉冲产生环节之前加入一个固定频率发生器环节,对PWM系列的频率进行控制.Matlab仿真及实验结果证明了该方法的可行性及有效性.