针对Vienna整流器固有的中点电位波动问题,提出了一种基于冗余短矢量预判的模型预测电流控制MPCC(model predictive current control)方法。该方法可有效消除权重系数,进而解决MPCC权重系数调节困难的问题。首先,分析了Vienna整流器的...针对Vienna整流器固有的中点电位波动问题,提出了一种基于冗余短矢量预判的模型预测电流控制MPCC(model predictive current control)方法。该方法可有效消除权重系数,进而解决MPCC权重系数调节困难的问题。首先,分析了Vienna整流器的运行机理,并构建了其在稳态条件下基于同步旋转坐标系的数学模型。其次,详细分析了Vienna整流器直流侧电容中点电位波动的原因,并提出了抑制中点电位波动的方案。进一步,为了减小控制器计算负担,研究了MPCC的优化方案。最后,仿真及实验结果证明了所提控制方法的有效性与可行性。展开更多
该文将多步连续控制集模型预测电流控制(model predictive current control,MPCC)应用于永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)的电流控制。低权重系数MPCC理论上可实现高带宽的电流调节,但数控时延会造...该文将多步连续控制集模型预测电流控制(model predictive current control,MPCC)应用于永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)的电流控制。低权重系数MPCC理论上可实现高带宽的电流调节,但数控时延会造成低权重系数MPCC电流跟踪失稳,同时低权重系数导致的高增益会引起严重的稳态电流纹波。针对此问题,该文提出基于增广状态观测器的变权重系数多步MPCC方法。利用闭环极点研究多步MPCC的数控时延、权重系数和电流闭环稳定性的关系,并采用离散增广观测器超前估计电流及其增量以消除数控时延造成的权重系数选取范围受限的问题,从而提高MPCC的带宽。在此基础上,通过给定电流增量及电流反馈误差自适应地切换控制权重系数,以解决高动态性能与低纹波不能共存的问题。通过实验验证所提出的多步MPCC可实现高带宽、高精度和强鲁棒性的PMLSM电流控制。展开更多
为实现多变风况下直驱永磁风力发电系统的稳定、高效运行,提出一种模型预测电流控制MPCC(model predictive current control)与分数阶比例-积分-微分PIγDμ(fractional-order proportional-integral-derivative)相结合的策略。首先,利...为实现多变风况下直驱永磁风力发电系统的稳定、高效运行,提出一种模型预测电流控制MPCC(model predictive current control)与分数阶比例-积分-微分PIγDμ(fractional-order proportional-integral-derivative)相结合的策略。首先,利用MPCC两步预测法建立风力发电机组的电流预测模型,得到不同控制集下的电流预测值,评估确定出满足代价函数最小所对应的最优电流预测值。然后,设计PIγDμ控制器,将最优电流预测值和参考电流作为输入参数,经PIγDμ控制器输出得到最优控制电压矢量,实现对系统进行控制。最后,建立仿真模型,与双闭环PI和传统MPCC控制策略进行对比,验证所提控制策略的有效性和优越性。展开更多
相较于传统车载充电系统,集成型车载充电系统(integrated onboard charger system,IOCS)在成本、功率密度等方面具备显著优势。文中基于六相永磁电驱系统设计了一台IOCS,并研究了模型预测电流控制(model predictive current control,MP...相较于传统车载充电系统,集成型车载充电系统(integrated onboard charger system,IOCS)在成本、功率密度等方面具备显著优势。文中基于六相永磁电驱系统设计了一台IOCS,并研究了模型预测电流控制(model predictive current control,MPCC)算法在该系统并网模式下的应用。首先,分析所提IOCS的电路拓扑并建立数学模型,同时介绍传统MPCC的实施流程。然后,针对传统MPCC计算量大、稳态性能差等不足,提出一种基于占空比优化的MPCC(MPCC based on duty cycle optimization,DCO-MPCC)策略。一方面,减少备选电压矢量数量,降低电流预测环节带来的计算负担;另一方面,提出一种占空比优化技术,改善系统稳态性能。最后,通过实验验证了所提算法的有效性与优越性。实验结果表明,DCO-MPCC策略能够显著提升系统稳态性能并减少算法计算量。充电与车网互动(vehicle to grid,V2G)工况下,网侧电流总谐波畸变(total harmonic distortion,THD)分别降低6.18%与5.92%,算法运行时间减少17.54μs。展开更多
针对无轴承异步电机传统矢量控制中存在电流畸变的问题,提出一种基于电流误差限定的模型预测电流控制(model predictive current control,MPCC)策略。在建立无轴承异步电机离散数学模型的基础上,根据定子电流和定子磁链观测值,预测下一...针对无轴承异步电机传统矢量控制中存在电流畸变的问题,提出一种基于电流误差限定的模型预测电流控制(model predictive current control,MPCC)策略。在建立无轴承异步电机离散数学模型的基础上,根据定子电流和定子磁链观测值,预测下一时刻的定子磁链和定子电流。运用电流误差限定策略对每个电压矢量下的电流进行筛选,选取最优电压矢量对应的开关状态作为逆变器的输出状态,从而有效降低开关频率。同时,引入全阶观测器,提高参数观测值的精确度,加快电机的收敛速度。由于系统存在滞后性,对系统进行延时补偿,进一步提高了电机的控制性能。仿真和实验结果均表明,采用所提MPCC策略的无轴承异步电机控制系统,电流畸变有效改善,能实现稳定悬浮,具有良好的静态特性和动态响应特性。展开更多
针对永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)模型预测电流控制(Model prediction current control,MPCC)中因模型参数失配造成的控制性能下降问题,提出一种基于内模控制(Internal model control,IMC)观测器的PMSM强鲁...针对永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)模型预测电流控制(Model prediction current control,MPCC)中因模型参数失配造成的控制性能下降问题,提出一种基于内模控制(Internal model control,IMC)观测器的PMSM强鲁棒双矢量MPCC。首先,在同步旋转坐标系下搭建PMSM双矢量MPCC模型,将系统参数扰动引入到电机电压方程。其次,根据状态反馈理论设计d、q轴电流IMC观测器来估计系统扰动。最后,将观测器估计系统扰动引入到含参数扰动项的电机电压方程中,为双矢量MPCC算法提供实时补偿,实现对电流环的无稳态误差控制。仿真结果表明,所提出的设计方法避免了参数失配导致的电流静差及振荡问题,减小了转速稳态误差及转矩脉动,可以使PMSM控制系统在参数失配时稳定运行,提高了系统的鲁棒性能。展开更多
针对传统定频有限集模型预测电流控制FSF-FCS-MPCC(fixed switching frequency finite control set model predictive current control)方法不能实现IGBT器件结温均衡、降低其结温波动和平均温度等问题,以单相PWM整流器为研究对象,提出...针对传统定频有限集模型预测电流控制FSF-FCS-MPCC(fixed switching frequency finite control set model predictive current control)方法不能实现IGBT器件结温均衡、降低其结温波动和平均温度等问题,以单相PWM整流器为研究对象,提出了一种基于热管理的改进型模型预测电流控制。该方法在两矢量定频预测控制基础上,通过设计评价函数选取最优两矢量及动作序列;其次以采样周期为单位灵活选取2种零矢量交替使用;最后通过调制模块产生相应的开关状态进行控制。为了验证理论分析的正确性和有效性,在小功率实验平台上与传统FSF-FCSMPCC进行了对比研究,结果表明该方法不仅可以实现上述控制目标,而且可以进一步减小网侧电流谐波和稳态误差,提高了开关器件的使用寿命和变换器可靠性。展开更多
文摘针对Vienna整流器固有的中点电位波动问题,提出了一种基于冗余短矢量预判的模型预测电流控制MPCC(model predictive current control)方法。该方法可有效消除权重系数,进而解决MPCC权重系数调节困难的问题。首先,分析了Vienna整流器的运行机理,并构建了其在稳态条件下基于同步旋转坐标系的数学模型。其次,详细分析了Vienna整流器直流侧电容中点电位波动的原因,并提出了抑制中点电位波动的方案。进一步,为了减小控制器计算负担,研究了MPCC的优化方案。最后,仿真及实验结果证明了所提控制方法的有效性与可行性。
文摘该文将多步连续控制集模型预测电流控制(model predictive current control,MPCC)应用于永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)的电流控制。低权重系数MPCC理论上可实现高带宽的电流调节,但数控时延会造成低权重系数MPCC电流跟踪失稳,同时低权重系数导致的高增益会引起严重的稳态电流纹波。针对此问题,该文提出基于增广状态观测器的变权重系数多步MPCC方法。利用闭环极点研究多步MPCC的数控时延、权重系数和电流闭环稳定性的关系,并采用离散增广观测器超前估计电流及其增量以消除数控时延造成的权重系数选取范围受限的问题,从而提高MPCC的带宽。在此基础上,通过给定电流增量及电流反馈误差自适应地切换控制权重系数,以解决高动态性能与低纹波不能共存的问题。通过实验验证所提出的多步MPCC可实现高带宽、高精度和强鲁棒性的PMLSM电流控制。
文摘为实现多变风况下直驱永磁风力发电系统的稳定、高效运行,提出一种模型预测电流控制MPCC(model predictive current control)与分数阶比例-积分-微分PIγDμ(fractional-order proportional-integral-derivative)相结合的策略。首先,利用MPCC两步预测法建立风力发电机组的电流预测模型,得到不同控制集下的电流预测值,评估确定出满足代价函数最小所对应的最优电流预测值。然后,设计PIγDμ控制器,将最优电流预测值和参考电流作为输入参数,经PIγDμ控制器输出得到最优控制电压矢量,实现对系统进行控制。最后,建立仿真模型,与双闭环PI和传统MPCC控制策略进行对比,验证所提控制策略的有效性和优越性。
文摘相较于传统车载充电系统,集成型车载充电系统(integrated onboard charger system,IOCS)在成本、功率密度等方面具备显著优势。文中基于六相永磁电驱系统设计了一台IOCS,并研究了模型预测电流控制(model predictive current control,MPCC)算法在该系统并网模式下的应用。首先,分析所提IOCS的电路拓扑并建立数学模型,同时介绍传统MPCC的实施流程。然后,针对传统MPCC计算量大、稳态性能差等不足,提出一种基于占空比优化的MPCC(MPCC based on duty cycle optimization,DCO-MPCC)策略。一方面,减少备选电压矢量数量,降低电流预测环节带来的计算负担;另一方面,提出一种占空比优化技术,改善系统稳态性能。最后,通过实验验证了所提算法的有效性与优越性。实验结果表明,DCO-MPCC策略能够显著提升系统稳态性能并减少算法计算量。充电与车网互动(vehicle to grid,V2G)工况下,网侧电流总谐波畸变(total harmonic distortion,THD)分别降低6.18%与5.92%,算法运行时间减少17.54μs。
文摘针对无轴承异步电机传统矢量控制中存在电流畸变的问题,提出一种基于电流误差限定的模型预测电流控制(model predictive current control,MPCC)策略。在建立无轴承异步电机离散数学模型的基础上,根据定子电流和定子磁链观测值,预测下一时刻的定子磁链和定子电流。运用电流误差限定策略对每个电压矢量下的电流进行筛选,选取最优电压矢量对应的开关状态作为逆变器的输出状态,从而有效降低开关频率。同时,引入全阶观测器,提高参数观测值的精确度,加快电机的收敛速度。由于系统存在滞后性,对系统进行延时补偿,进一步提高了电机的控制性能。仿真和实验结果均表明,采用所提MPCC策略的无轴承异步电机控制系统,电流畸变有效改善,能实现稳定悬浮,具有良好的静态特性和动态响应特性。
文摘针对永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)模型预测电流控制(Model prediction current control,MPCC)中因模型参数失配造成的控制性能下降问题,提出一种基于内模控制(Internal model control,IMC)观测器的PMSM强鲁棒双矢量MPCC。首先,在同步旋转坐标系下搭建PMSM双矢量MPCC模型,将系统参数扰动引入到电机电压方程。其次,根据状态反馈理论设计d、q轴电流IMC观测器来估计系统扰动。最后,将观测器估计系统扰动引入到含参数扰动项的电机电压方程中,为双矢量MPCC算法提供实时补偿,实现对电流环的无稳态误差控制。仿真结果表明,所提出的设计方法避免了参数失配导致的电流静差及振荡问题,减小了转速稳态误差及转矩脉动,可以使PMSM控制系统在参数失配时稳定运行,提高了系统的鲁棒性能。
文摘针对传统定频有限集模型预测电流控制FSF-FCS-MPCC(fixed switching frequency finite control set model predictive current control)方法不能实现IGBT器件结温均衡、降低其结温波动和平均温度等问题,以单相PWM整流器为研究对象,提出了一种基于热管理的改进型模型预测电流控制。该方法在两矢量定频预测控制基础上,通过设计评价函数选取最优两矢量及动作序列;其次以采样周期为单位灵活选取2种零矢量交替使用;最后通过调制模块产生相应的开关状态进行控制。为了验证理论分析的正确性和有效性,在小功率实验平台上与传统FSF-FCSMPCC进行了对比研究,结果表明该方法不仅可以实现上述控制目标,而且可以进一步减小网侧电流谐波和稳态误差,提高了开关器件的使用寿命和变换器可靠性。
