具有共模电压抑制能力的PMSM混合模型预测转矩控制

模型预测控制(MPC)动态性能优越、抗扰动能力强,但零电压矢量的使用可引起较大的共模电压,产生轴电流、电磁干扰等问题。基于等效零矢量的多矢量合成MPC虽可抑制共模电压,但需在同一周期使用多个有效矢量,导致开关频率高、系统效率低。因此,提出一种用于永磁同步电机(PMSM)的混合模型预测转矩控制(MPTC)策略,针对不同幅值的参考电压,分别使用虚拟矢量和多矢量合成2种电压矢量生成方式,可用较低的平均开关频率实现共模电压抑制,并保证良好的动、静态转矩控制性能。此外,通过改变控制模式的切换条件,可实现开关频率和转矩脉动的灵活切换。最后,仿真验证了所提方法的有效性。     

永磁同步直线电动机的改进双矢量MPC电流控制

由于单矢量模型预测控制(MPC)与占空比MPC电流控制在电压矢量选择上的局限,将双矢量MPC应用于直线电动机电流环控制。该控制策略在一个采样周期内选择2个电压矢量,扩大了实际作用电压的范围,因而电压矢量的选择更准确。鉴于该算法的计算量较大,对电压矢量的选择方法进行改进,以缩小矢量选择范围,简化计算。实验结果表明,改进的双矢量MPC算法提高了电流环的调节能力与跟踪性能,有效抑制直线电动机推力波动,增强了直线电动机运行的稳定性。     

AC/DC变换器模型预测低频控制策略

针对传统的模型预测控制(MPC)方法因零矢量的使用而导致共模电压较大、开关频率较高等问题,在弃用零矢量的基础上,提出一种基于AC/DC变换器的模型预测低频控制方法,通过设计指标函数,控制电流快速跟踪并降低平均开关频率实现多目标优化控制。将开关状态变换次数作为最优矢量选择的一个标准,在确保电流控制精度的同时保持开关状态少量变化。该方法可降低功率变换开关损耗、提高整流器的工作效率。实验结果验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于无谐波检测三相四开关APF模型预测控制

提出一种基于无谐波检测技术的三相四开关并联有源电力滤波器(TFSAPF)模型预测控制(MPC),该控制取代了传统四开关逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,无需扇区判断和电压基矢量作用时间计算,避免了因母线中点电位偏移导致扇区误判断及合成零电压矢量存在误差。分析了传统SVPWM算法和MPC对系统的补偿效果,得出在预测允许误差范围内,提前预测两个采样周期的指令信号具有更好的补偿性能。新型控制方案省略了谐波检测相关运算,简化了调制算法。仿真结果验证了该方法的有效性与实用性。     

一种新型有源电力滤波器的SVPWM算法

揭示三相四开关逆变器输出平衡电压的基本控制规律,在此基础上提出一种改进型空间矢量脉宽调制算法,可应用于三相四开关并联型有源电力滤波器。该算法采用新型坐标变换,使基本电压空间矢量位于两相静止坐标系的坐标轴上,从而使电压空间矢量的选择及其作用时间的计算只需通过两个线电压的四则运算即可完成。与传统方法相比,该算法具有检测环节少、计算量小、精度高等优点。针对三相四开关有源电力滤波器输出电压矢量中不含零矢量的特点,通过使一对幅值相同、方向相反的基本电压空间矢量作用相同时间的方法进行零矢量合成,提出一种五段式SVPWM算法,该方法控制逻辑简单,逆变器输出谐波含量低。仿真和实验结果证明了所提算法的有效性。     

模型预测控制三相逆变器的研究

模型预测控制利用系统离散模型预测负载电流,根据评估函数选择电压矢量,进而选择最优开关状态。评估函数用来判断最优电压矢量和开关状态,以达到最佳预测效果。本文在静止坐标系下分析三相逆变器的模型预测控制(MPC)原理,讨论了评估函数、参数误差、采样频率对模型预测控制的影响,最后通过dSPACE/DS1104作为控制器搭建了MPC实验平台。结果显示,相比于其他控制策略,模型预测控制具有控制简单、动态响应好、效率高等优点。     

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。     

基于复合控制的有源滤波器电流控制新方法

为提高有源滤波器的电流跟踪性能,提出一种改进的基于电压空间矢量的双滞环电流控制新方法,该方法利用电流误差矢量与参考电压矢量的空间分布,基于内环的开关状态选择减少高次谐波分量,外环的开关状态选择加快响应速度原则,给出最佳的电压矢量切换,从而有效控制电流误差。电压空间矢量的引入可以提高直流电压利用率,降低开关频率,改善滤波器性能。仿真结果证明了该方法的可行性和有效性。     

具有共模电压减小和电容电压平衡的五电平有源中点钳位型变换器SVPWM算法

针对五电平有源中点钳位型(ANPC)变换器共模电压和电容电压平衡问题,提出一种基于gh坐标系的改进空间电压矢量调制(SVPWM)算法。所提SVPWM算法能够减小共模电压,同时实现悬浮电容电压和直流侧电容电压的平衡控制。首先,通过选取合适的冗余开关状态减小共模电压。其次,根据各相悬浮电容电压偏差和输出电流方向,选取合适的冗余开关组合,实现悬浮电容电压平衡。同时,提出一种中点电压模型预测控制(MPC)策略,根据目标函数对所有五段式开关序列进行滚动寻优,选取最优开关序列。最后,实验验证了所提SVPWM算法的有效性。     

基于PWM整流器的改进模型预测控制策略

传统有限状态-模型预测控制(FCS-MPC)由于控制方式直接、控制性能优越而广泛应用于功率变换系统,但其在指标函数寻优时需考虑所有开关状态所对应的电压矢量,计算量较大。针对该问题,提出一种改进的MPC算法,与传统FCS-MPC方法相比,该方法无需循环寻优,预测耗时少,易于数字化实现。在两电平脉宽调制(PWM)整流器样机上的实验结果表明了所提方法的有效性和优越性。     

一种改进的永磁同步发电机模型预测共模电压抑制方法

模型预测控制因具有实现简单、控制灵活等优点而在大功率电压源逆变器控制领域受到广泛关注。然而,传统的模型预测控制方法因采用零矢量而导致共模电压较大。直接弃用零矢量的模型预测控制方法虽然可以减小共模电压,但仍然存在计算量较大、开关频率较高等问题。因此,提出了一种改进的永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)模型预测共模电压抑制方法。所提出的方法每个周期采用4个非零矢量进行优化运算,包含3个相邻非零矢量和1个不相邻非零矢量,从而降低了开关频率,且不影响电流控制。此外,文中还通过实验研究了所提出的共模电压抑制算法对PSMG转速控制的影响。实验结果表明,所提方法可以降低共模电压和开关频率,减小计算量,且不影响PMSG的电流和转速控制性能。     

一种改进的单相九电平逆变器FCS-MPC方法

针对多电平逆变器悬浮电容电压传感器成本高、易受噪声影响、使系统设计复杂化的问题,提出了一种改进的模型预测控制方法.该算法可分为两步:第1步根据母线电容电压、当前的开关状态、输出电压在线估算出飞跨电容电压;第2步根据价值函数代入13个电压矢量,计算各个电压矢量的价值函数值,选择一个最小的值作为输出电压矢量.该方法无需昂贵的飞跨电容电压传感器,省去了传感器及其调理电路,降低了逆变器的体积和成本,实现了对电容电压和负载电流的跟踪控制.最后,通过仿真和实验验证了该算法的可行性.     

一种三相四开关有源电力滤波器SVPWM方法

三相四开关逆变器具有结构简单、硬件成本低的特点,且可作为三相六开关逆变器的容错拓扑结构。但三相四开关逆变器只有4个长度不完全相等的有效电压矢量,且无零矢量。针对上述问题,提出一种三相四开关有源电力滤波器(APF)的空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法。该方法首先利用2个空间位置相邻的有效电压矢量合成参考电压矢量;并利用2个方向相反的有效电压矢量合成零矢量,为合理选择合成零矢量所需的电压矢量,对电压矢量的扇区进行重新划分。该方法可应用于APF的容错控制,从而提高其工作可靠性。仿真和实验结果证明了该方法有助于提高谐波补偿的精度。     

一种优化的永磁同步电动机直接转矩控制开关表

分析了零电压矢量在永磁同步电机在直接转矩控制系统中的作用,零电压矢量减小定子磁链幅值和转矩。基于开关次数最小提出了一种选择零电压矢量的策略,给出了一种新型含零电压矢量开关表。仿真结果表明,在新型开关表控制下永磁同步电机直接转矩控制系统能正常驱动。相比于传统开关表,使用新型开关表永磁同步电机直接转矩控制系统的开关次数降低了近56%,进而显著降低了开关损耗。     

基于PWM占空比优化的PMSM预测直接转矩控制

针对PMSM传统直接转矩控制存在开关频率不规则、开关噪声的频率范围太宽和死区补偿算法复杂等问题,本文提出了一种基于优化脉宽调制(PWM)和死区补偿的PMSM预测直接转矩控制(DTC)方法。该方法首先在已知零电压矢量的基础上,根据预测转矩和磁通误差来选择两个其他有效电压矢量,与此同时,也考虑反电动势和磁通-转矩耦合器;接着,利用零电压矢量和两个其他有效电压矢量预测每个采样周期的转矩和磁通变化量,其中,三个电压矢量的开关周期由转矩和磁通误差以及在上一步中计算出的预测转矩和磁通变化共同决定;然后,采用死区补偿算法和改进的PWM来减小死区效应,以提高预测效果;最后,通过仿真和实验验证了所提方法的有效性和优越性,研究结果表明,所提方法在转矩控制和磁通控制效果要明显优于其他方法,且极大降低了开关损耗。     

表贴式永磁同步电机磁链和转矩无差拍控制系统

建立了基于定子磁链坐标系的表贴式永磁同步电机(SPMSM)下一时刻的磁链和转矩计算简化模型,验证了可以采用简化模型来计算下一时刻的磁链和转矩,从而降低无差拍控制计算复杂程度,提高系统实时性能,并得到实现磁链和转矩无差拍控制的理想输出电压矢量。采用模型预测控制(MPC)选择最接近理想电压矢量的基本电压矢量作为输出电压矢量。仿真验证了所提SPMSM磁链和转矩无差拍控制系统的可行性。为了进一步提高系统实时性能,提出2种无需MPC的基本电压矢量简化选择方法。仿真结果表明所提出的电压矢量简化选择方法控制效果与传统MPC非常接近,但省却了MPC计算,减小了系统计算负担。     

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。     

共模电压减小的五电平ANPC快速模型预测控制

针对三相五电平有源中点箝位型(ANPC)逆变器共模电压和电容电压平衡问题,提出了一种具有共模电压减小的快速模型预测控制(MPC)策略。首先,通过建立变换器输出共模电压的数学模型,舍去对共模电压影响较大的电压空间矢量,有效抑制了共模电压的脉动;在此基础上通过扇区划分,减少了控制集内的电压矢量数;然后根据悬浮电容电压采样值选择合适的开关状态,控制了悬浮电容电压的平衡。最后,将负载电流和上、下直流母线电容电压值作为预测模型的输入,选择价值函数最小的开关状态作为控制器的输出。此方法在平衡电容电压和减小共模电压脉动的基础上,降低了价值函数构建的复杂性,减小了控制器的计算量,提高了计算效率。     

基于九开关变换器的非对称六相电机集成车载驱动系统研究

在电动汽车充电、驱动一体化系统上进行改进，提出一种基于九开关变换器的SVPWM算法。该算法给出了九开关变换器27种电压矢量及其在矢量图中对应位置。为了最大程度的提高电压利用率，将矢量图划分为15个扇区，并且选择距离参考矢量最近的四个不同层电压矢量。每个扇区九个开关管共通断八次，尤其降低了中间开关管的通断频率，且有些功率管一直处于导通状态，无需定时器控制，有利于数字化实现。仿真表明，该算法能够有效的应用于双Y移30°永磁同步电机。     

低共模干扰的永磁同步电机驱动系统模型预测控制

为了解决永磁同步电机驱动系统中传导共模干扰问题,本文提出一种降低系统共模电压的主动抑制方案。在传统的模型预测控制方法基础上提出一种新型改进方法,该方法避免使用零矢量,并且从系统延时和开关频率方面做了相应的优化措施。针对系统延时引起的控制性能下降现象,采用了延时补偿策略以改善传统模型预测控制的预测精度。设计了优化的矢量选择方法,仅允许特定的电压矢量参与代价函数的计算与比较,可以降低控制器的运算负担,同时也避免了因任意开关状态之间的切换造成的开关频率增加。时域及频域的仿真结果表明,该方法能有效降低永磁同步电机系统中三相逆变器输出侧的共模电压,实现开关频率和定子电流纹波的减小。