矩阵变换器的间接模型预测控制策略

为解决矩阵变换器(MC)的直接模型预测控制(MPC)算法计算量大的问题,基于MC的等效间接调制策略,将MC的预测控制等效为虚拟整流环节和虚拟逆变环节的预测控制。在虚拟整流环节采用预测控制实现电网侧单位功率因数运行;利用预测控制实现虚拟逆变环节对负载电流的控制,并采用无差拍的预测控制方法预选开关状态,从而进一步减少计算量。最后,将虚拟整流环节和虚拟逆变环节控制中得到的最佳开关状态等效合成为MC的开关状态。与传统直接MPC方法相比,间接MPC的算法计算量明显降低,减少了算法执行时间。在此针对基于MC的间接MPC策略,建立完整的理论分析和推导,然后在实验平台上进行验证。实验结果表明,所提基于MC的间接MPC对负载电流和网侧单位功率因数具有良好控制效果。     

基于改进模型预测的并网变换器自适应虚拟惯性控制策略研究

针对低惯性直流微电网中母线电压易受网内功率波动影响的问题,提出了一种基于改进模型预测的直流微电网并网变换器自适应虚拟惯性控制策略。首先,电压外环引入自适应类虚拟同步发电机控制,通过将控制方程中的虚拟惯性参数与电压变化率结合起来,实现虚拟惯性参数的灵活可调。其次,在电流内环引入模型预测控制,并采用改进延时补偿算法,实现对给定电流值快速跟踪的同时改善控制系统的动态特性。最后,基于Matlab/Simulink建立了系统模型进行仿真。结果表明,与传统的虚拟惯性控制策略相比较,所提控制策略下的直流母线电压波动幅值更小且动态性能更佳,可以有效提高直流母线电压的稳定性和直流微电网的惯性。     

双有源桥DC/DC变换器无偏模型预测控制策略

针对传统双有源桥(DAB)DC/DC变换器控制策略由于调节时间过长导致其动态响应能力较差的问题,提出了基于开环估计补偿的DAB无偏模型预测控制策略。所提控制方法基于DAB状态空间模型进行控制建模并采用开环估计补偿以消除模型误差,然后利用滚动优化算法求解代价函数来获得最优化控制效果。仿真和实验结果表明所提DAB控制方法控制效果好、电压常值跟踪能力强且动态响应迅速。     

改进的永磁同步电机模型预测控制策略

提出一种新的模型预测控制策略,利用固定占空比合成新的电压矢量,在合成的过程中,不再使用零电压矢量,能够有效抑制共模电压;在电压矢量选择方面,进行两步预测,第一步是利用模型预测电流控制(MPCC)原理,进行扇区判断,在离散过程中采用龙格库塔的计算方式;在进行第二步预测时,为避免模型预测转矩控制中权重系数的问题,采用模型预测磁链控制(MPFC)的方法,选择最优电压矢量。仿真结果表明,系统不仅可以保持良好稳态性能,还能够有效抑制共模电压。     

考虑脉冲负载影响的直流微电网变换器模型预测控制策略

围绕含脉冲负载的直流微电网稳定运行问题,设计了抑制脉冲负载影响的直流微电网中变换器的预测控制策略.所设计的模型预测控制器是一种最优鲁棒协调控制器,可直接应用于直流微电网中混合储能系统,并减轻脉冲功率负载的负面影响.在分析直流微电网构成基础上,推导了系统动态模型以开发模型预测控制器,同时将系统硬约束引入控制策略中,进而采用线性矩阵不等式方法求解模型预测控制条件.利用搭建的直流微电网测试平台进行了实验研究,实验结果验证了新型模型预测控制策略的有效性.     

基于模型预测控制的SAPF控制策略研究

模型预测控制(model predictive control,MPC)是一种应用于变流器控制领域的新型控制算法。传统的基于PI调节器的指令次谐波补偿方法,控制结构复杂,执行过程繁琐。文中将MPC用于并联型有源滤波器(shunt active power filter,SAPF)谐波电流指令的跟踪控制,该策略可以在三相静止坐标系下直接执行,省略了锁相环和旋转坐标变换,可实现各次谐波的统一控制,控制结构简单。此外,还提出基于谐振型带通滤波器的谐波检测方法,该方法可检测任意次谐波电流,提高了谐波补偿的灵活性。仿真和物理实验结果验证了所提策略能够取得良好的谐波补偿效果。     

模型预测控制三相并网变换器的研究

在新能源发电领域,三相电压源型并网变换器的应用越来越广泛。为了提高并网性能,国内外的学者们提出了各种新型的并网控制策略。模型预测控制策略利用系统的离散时间模型来预测所有可能的电压矢量下系统下一个采样时刻的输出值,通过评估函数选择出最优的电压矢量。以传统的三相电压源型变换器为控制对象,提出了一种基于模型预测控制的三相电压源型并网变换器的控制方法。采用DSP28335作为控制器,设计了三相电压源型并网变换器的实验平台,分析讨论了并网电流的稳态与动态性能以及进行无功功率补偿时并网电流的稳态性能。实验结果验证了模型预测控制在三相并网变换领域的优越性。     

基于模型预测的T型变换器直接功率控制研究

电流模型预测控制由于具有多目标优化、无需控制器参数设计等优势,在现代电力电子变换器中获得了广泛应用,然而传统模型预测往往开关函数不固定,且需要分别对各个开关状态进行大量计算选定最优开关矢量。针对传统模型预测算法的缺陷,提出了一种改进型基于最优矢量的优化模型预测控制-直接功率控制(OMPC-DPC)方案,通过直接生成最优电压矢量极大简化计算过程,并将其应用于三电平T型并网变换器中。最后,结合全面的仿真与实验验证了所提策略的正确性。     

一种改进永磁同步电机双矢量模型预测控制策略

永磁同步电机(PMSM)传统的模型预测控制(MPC)策略在一个控制周期内通过遍历计算,因只施加一个电压矢量,使得控制效果并不理想,并且算法计算量也比较大。针对此问题,在已有的两种MPC方法的基础上,提出一种优化方法,使得在保持良好的动静态性能的同时,开关频率也保持在较低水平。该方法通过扇区判断减少计算量,离散过程采用精度更高的龙格-库塔的离散方式,采用拉格朗日乘子法计算占空比。最后通过搭建模型仿真,与已有的两种双矢量MPC方法相比,验证了所提方法的有效性。     

基于改进模型预测控制的微电网能量管理策略

微电网中分布式电源出力具有间歇性、波动性等特点,并且负荷形式多样,分布式电源和负荷的不确定性会导致微电网能量优化的不确定性。为了更好地解决上述问题,提出了一种基于改进模型预测控制(MPC)的双层多时间尺度微电网优化策略。传统MPC优化中某些模型参数固定,难以及时处理系统中的突发扰动;并且传统MPC的单个优化周期时长有限,难以处理一些与时间相关或影响优化结果全局性的复杂约束。根据微电网中不确定性因素及复杂约束提出MPC的自适应改进,能更好地适应微电网设备投切灵活、发电功率受外界影响大等特性,更好地保障系统的鲁棒性与优化的精确性。基于日前计划优化出未来的能量分配及负荷调度;在日内基于改进MPC并参考日前优化结果进行实时能量优化,从而使目标更优,提高结果的准确性。最后应用MATLAB进行仿真,证明了所提策略的适用性和准确性。     

基于连续控制集模型预测控制的MMC桥臂电流控制策略

模块化多电平变换器(MMC)的桥臂电流控制方法可同时实现交流侧电流控制和环流抑制。连续控制集模型预测控制(CCS-MPC)是一种时域内基于模型的最优控制方法,动态响应快,可以实现多频带复合信号的准确跟踪。提出一种基于CCS-MPC的桥臂电流控制方法,通过设计模型预测控制(MPC)控制器同时实现桥臂电流直流分量、基频交流分量的准确跟踪和倍频环流的抑制,克服了传统分频控制策略在暂态期间不同控制器相互影响的问题,无须对各个频率信号单独设计控制器,简化控制结构。在此基础上,提出了包含桥臂电流指令值计算、基于MPC的桥臂电流控制和子模块电容电压均压控制的MMC综合控制策略。最后,在MATLAB/Simulink中搭建三相MMC仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

中压并网变流器的模型预测直接电流控制

为了提高三电平中点钳位型中压并网变流器的控制性能,设计了一种新颖的模型预测直接电流控制(MPDCC)策略。新型MPDCC控制器基于虚拟电阻较好地处理了LCL滤波器谐振问题。同时,MPDCC控制器具有较长的预测范围,故基于虚拟电阻的参考项在每个步长内与状态轨迹一起被预测,从而使得控制器做出更准确的决策,获取更高的控制精度。利用仿真平台和实验设备进行了仿真研究和实验验证,结果表明,所提出的方法在电网电压扰动下能表现出较好的稳态特性,同时动态性能也较优。     

模块化多电平换流器有限状态分层模型预测控制方法

模型预测控制易于协同控制多个参量,在模块化多电平换流器控制中体现出显著的优势,但传统的有限状态模型预测控制方法的权重因子难以精确设计,需要依赖大量的仿真和实验测试。文中提出一种有限状态分层模型预测控制方法,通过逆向预测交流电压以及桥臂内部不平衡电压降计算上/下桥臂导通子模块数,实现交流电流控制和环流抑制。所提方法不仅省去了权重因子的繁杂设计过程,且无须循环计算所有开关状态,简化了循环预测次数,还可确保2N+1电平输出;同时,提出了一种基于预测分组排序的子模块电容电压平衡控制方法,可有效降低电压排序次数和开关频率,从而降低控制器的计算量。最后,搭建了模块化多电平换流器平台,验证了所提方法的正确性和有效性。     

三电平双向直流变换器的模型预测电压控制研究

三电平双向直流变换器以其传输效率高和输出波形畸变率小等优点在储能系统等低压大电流场合得到了广泛应用.但由于其输出电平数量的增多,调制复杂度增加,可能在应用中出现中点不平衡问题.针对以上问题,提出模型预测电压控制MPC(model predictive control)方法,实施直流母线电压和输出侧分压电容均压的多目标优...     

基于占空比调制的模块化多电平换流器模型预测控制

近年来,模型预测控制因其原理简单、控制方式直接、多目标控制容易实现等优点被广泛应用于模块化多电平换流器(MMC).但当前的模型预测控制方法主要存在开关频率不固定、各模块功率损耗不均衡、平均开关频率较高等问题.文中提出一种基于占空比调制的模型预测控制方法.首先,根据交流输出电流和环流的控制目标,利用MMC离散数学模型,逆...     

基于MMC的PET中间隔离级DC-DC变换器的新型模型预测控制策略

针对三级式电力电子变压器(power electronic transformer,PET)中间隔离级DC-DC变换器双侧的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)控制存在的问题,提出了基于价值函数独立的模型预测控制(model predictive control,MPC...     

模块化多电平换流器的快速电压模型预测控制策略

针对传统模型预测控制策略用于模块化多电平换流器(MMC)时存在运算量庞大的问题,在分析MMC离散数学模型的基础上,通过优化控制目标实现方式、简化滚动优化过程,提出一种结合排序均压思想的快速电压模型预测控制策略。该控制策略针对三相MMC系统,基于电压矢量预测模型进行设计,可在保留传统模型预测控制算法优点的同时令运算量得到大幅度减小,使其应用不受MMC电平数量限制。通过在MATLAB/Simulink软件中搭建双端21电平的基于MMC的柔性高压直流输电(MMC-HVDC)系统模型进行了仿真验证,证明了所提控制策略的正确性和有效性。