该文以电力电子变压器中的输出端并联双有源（dual active bridge,DAB）全桥DC-DC变换器为研究对象,针对其动态响应慢及传输功率不均衡问题,提出一种模型预测控制策略及其功率均衡方法。同时,为了增强控制算法的灵活性,借鉴于直接电流...该文以电力电子变压器中的输出端并联双有源（dual active bridge,DAB）全桥DC-DC变换器为研究对象,针对其动态响应慢及传输功率不均衡问题,提出一种模型预测控制策略及其功率均衡方法。同时,为了增强控制算法的灵活性,借鉴于直接电流控制的思想,提出无负载电流传感器的模型预测控制策略。最后,搭建以TMS320F28335＋FPGA6SLX45为核心控制器三单元输出并联DAB的实验样机,对所提出的模型预测控制及其功率均衡方法和传统闭环电压制以及负载电流前馈控制进行对比实验验证。实验结果表明：该方法不仅可实现各个DAB模块的传输功率均衡,同时可显著地提高变换器对于输入电压突变和负载突变时的动态特性。此外,当负载电流传感器损坏或缺省时,变换器仍然可以保持良好的动态特性并实现传输功率均衡。展开更多
传统集中式的风电场有功控制策略在风电场规模较大时面临中央控制器计算负担重、鲁棒性差等问题,完全分布式控制的收敛性受通信延迟和迭代次数的影响显著。为此,提出了一种双层分布式的控制结构。上层控制基于分布式一致性算法进行设计...传统集中式的风电场有功控制策略在风电场规模较大时面临中央控制器计算负担重、鲁棒性差等问题,完全分布式控制的收敛性受通信延迟和迭代次数的影响显著。为此,提出了一种双层分布式的控制结构。上层控制基于分布式一致性算法进行设计,降低通信系统的建设投资和缓解集中控制器的求解负担。下层控制采用基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)和交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)的垂直分布式控制策略,提高收敛速度。实验证明,所提方法将大规模带约束的优化问题分解成多个可并行求解的小规模问题,最终实现了最优的控制效果。展开更多
有限控制集模型预测直接功率控制（finite control set model predictive direct power control,FCS-MPDPC）在每个采样周期中仅输出单一离散电压矢量,功率控制精度差,而且需要大量的计算来选择最优电压矢量。针对上述问题,该文在研究...有限控制集模型预测直接功率控制（finite control set model predictive direct power control,FCS-MPDPC）在每个采样周期中仅输出单一离散电压矢量,功率控制精度差,而且需要大量的计算来选择最优电压矢量。针对上述问题,该文在研究脉冲宽度调制（pulse width modulation,PWM）整流器功率预测模型的基础上提出一种基于三矢量的三相PWM整流器低复杂度模型预测直接功率控制（low complexity model predictive direct power control,LC-MPDPC）方法。该方法以同步旋转坐标系下的负共轭复功率作为控制变量,通过计算直接获得目标电压矢量扇区位置;然后采用有功、无功功率误差最小的原则来计算各离散电压矢量作用时间;最后将其转换为开关状态作用于PWM整流器。为了验证所提控制方法的控制效果,与FCS-MPDPC方法进行对比分析,表明该文所提LC-MPDPC方法较FCS-MPDPC具有更好的功率控制精度。展开更多
模型预测控制在脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器上的应用既降低了直接功率控制中的脉振又提高了动态响应速度,但是传统的模型预测功率控制(model predictive power control,MPDPC)中对未来时刻状态量的预测仅依靠模型,对模...模型预测控制在脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器上的应用既降低了直接功率控制中的脉振又提高了动态响应速度,但是传统的模型预测功率控制(model predictive power control,MPDPC)中对未来时刻状态量的预测仅依靠模型,对模型参数变化较为敏感,功率预测精度受电压传感器的测量精度和网侧谐波变化的影响明显。为实现整流侧参数的实时辨识和提高整体的预测精度,以实现对功率的精准控制,文中在模型预测功率控制(model predictive power control,MPDPC)的基础上引入自适应神经网络电压观测器,提出基于自适应神经网络观测的无电压传感器PWM整流器功率预测控制(adaptive neural model predictive power control,ANMPDPC)策略。通过构建包含自适应神经网络辨识器和自适应神经网络滤波器的自适应电压观测器,实现网侧电压估计的同时滤除电压高次谐波对其的影响,并将电压观测器与功率二步预测相结合,进一步降低功率脉振,提高系统的响应速度和控制精度。仿真和实验结果表明,所提出的改进策略既实现了无电压传感器下的模型预测控制,又有效抑制了网侧谐波的高频干扰及参数变化对预测精度的影响。展开更多
以三相储能型准Z源并网逆变器为研究对象,以提高逆变器的响应速度,实现多目标协同控制为研究目标。首先,推导了三相储能型准Z源并网逆变器的离散化数学模型;然后,介绍了传统的有限集模型预测直接功率控制(finite control set model pred...以三相储能型准Z源并网逆变器为研究对象,以提高逆变器的响应速度,实现多目标协同控制为研究目标。首先,推导了三相储能型准Z源并网逆变器的离散化数学模型;然后,介绍了传统的有限集模型预测直接功率控制(finite control set model predictive direct power control, FCS-MPDPC)策略。为了克服传统FCS-MPDPC策略开关频率不固定,电流谐波分布无规律,控制精度依赖于高采样频率的缺点,提出了一种有限开关序列模型预测直接功率控制(finite switching sequence model predictive direct power control,FSS-MPDPC)策略;最后,通过实验对FCS-MPDPC策略和FSS-MPDPC策略进行了对比验证,结果证明了所提控制策略的有效性。展开更多
不对称电网电压下采用传统定义的瞬时有功和无功实现直接功率控制时,会产生较多的电流谐波,导致交流电流波形发生严重的畸变。为此,引入新型无功代替传统无功。对比了分别采用传统无功和新型无功时的区别,并定性分析了采用传统无功产生...不对称电网电压下采用传统定义的瞬时有功和无功实现直接功率控制时,会产生较多的电流谐波,导致交流电流波形发生严重的畸变。为此,引入新型无功代替传统无功。对比了分别采用传统无功和新型无功时的区别,并定性分析了采用传统无功产生电流谐波的原因。基于有功和新型无功建立了三电平电压源换流器高压直流输电(high voltage direct current transmission based on voltage source converter,VSC-HVDC)功率模型,提出模型预测直接功率控制策略(model predictive direct power control,MPDPC),实现了不对称电网电压下有功和新型无功波动的有效抑制和直流侧电容电压平衡,并保证了良好的电流波形质量。基于新型无功的MPDPC可以适应对称和不对称电网电压,实现了功率的直接控制,避免了电压、电流的正负序分解和功率补偿策略。在PSCAD/EMTDC中搭建两端三电平VSC-HVDC仿真系统,仿真结果验证了所提策略的正确性和有效性。展开更多
文摘该文以电力电子变压器中的输出端并联双有源（dual active bridge,DAB）全桥DC-DC变换器为研究对象,针对其动态响应慢及传输功率不均衡问题,提出一种模型预测控制策略及其功率均衡方法。同时,为了增强控制算法的灵活性,借鉴于直接电流控制的思想,提出无负载电流传感器的模型预测控制策略。最后,搭建以TMS320F28335＋FPGA6SLX45为核心控制器三单元输出并联DAB的实验样机,对所提出的模型预测控制及其功率均衡方法和传统闭环电压制以及负载电流前馈控制进行对比实验验证。实验结果表明：该方法不仅可实现各个DAB模块的传输功率均衡,同时可显著地提高变换器对于输入电压突变和负载突变时的动态特性。此外,当负载电流传感器损坏或缺省时,变换器仍然可以保持良好的动态特性并实现传输功率均衡。
文摘传统集中式的风电场有功控制策略在风电场规模较大时面临中央控制器计算负担重、鲁棒性差等问题,完全分布式控制的收敛性受通信延迟和迭代次数的影响显著。为此,提出了一种双层分布式的控制结构。上层控制基于分布式一致性算法进行设计,降低通信系统的建设投资和缓解集中控制器的求解负担。下层控制采用基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)和交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)的垂直分布式控制策略,提高收敛速度。实验证明,所提方法将大规模带约束的优化问题分解成多个可并行求解的小规模问题,最终实现了最优的控制效果。
文摘有限控制集模型预测直接功率控制（finite control set model predictive direct power control,FCS-MPDPC）在每个采样周期中仅输出单一离散电压矢量,功率控制精度差,而且需要大量的计算来选择最优电压矢量。针对上述问题,该文在研究脉冲宽度调制（pulse width modulation,PWM）整流器功率预测模型的基础上提出一种基于三矢量的三相PWM整流器低复杂度模型预测直接功率控制（low complexity model predictive direct power control,LC-MPDPC）方法。该方法以同步旋转坐标系下的负共轭复功率作为控制变量,通过计算直接获得目标电压矢量扇区位置;然后采用有功、无功功率误差最小的原则来计算各离散电压矢量作用时间;最后将其转换为开关状态作用于PWM整流器。为了验证所提控制方法的控制效果,与FCS-MPDPC方法进行对比分析,表明该文所提LC-MPDPC方法较FCS-MPDPC具有更好的功率控制精度。
文摘模型预测控制在脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器上的应用既降低了直接功率控制中的脉振又提高了动态响应速度,但是传统的模型预测功率控制(model predictive power control,MPDPC)中对未来时刻状态量的预测仅依靠模型,对模型参数变化较为敏感,功率预测精度受电压传感器的测量精度和网侧谐波变化的影响明显。为实现整流侧参数的实时辨识和提高整体的预测精度,以实现对功率的精准控制,文中在模型预测功率控制(model predictive power control,MPDPC)的基础上引入自适应神经网络电压观测器,提出基于自适应神经网络观测的无电压传感器PWM整流器功率预测控制(adaptive neural model predictive power control,ANMPDPC)策略。通过构建包含自适应神经网络辨识器和自适应神经网络滤波器的自适应电压观测器,实现网侧电压估计的同时滤除电压高次谐波对其的影响,并将电压观测器与功率二步预测相结合,进一步降低功率脉振,提高系统的响应速度和控制精度。仿真和实验结果表明,所提出的改进策略既实现了无电压传感器下的模型预测控制,又有效抑制了网侧谐波的高频干扰及参数变化对预测精度的影响。
文摘以三相储能型准Z源并网逆变器为研究对象,以提高逆变器的响应速度,实现多目标协同控制为研究目标。首先,推导了三相储能型准Z源并网逆变器的离散化数学模型;然后,介绍了传统的有限集模型预测直接功率控制(finite control set model predictive direct power control, FCS-MPDPC)策略。为了克服传统FCS-MPDPC策略开关频率不固定,电流谐波分布无规律,控制精度依赖于高采样频率的缺点,提出了一种有限开关序列模型预测直接功率控制(finite switching sequence model predictive direct power control,FSS-MPDPC)策略;最后,通过实验对FCS-MPDPC策略和FSS-MPDPC策略进行了对比验证,结果证明了所提控制策略的有效性。
文摘不对称电网电压下采用传统定义的瞬时有功和无功实现直接功率控制时,会产生较多的电流谐波,导致交流电流波形发生严重的畸变。为此,引入新型无功代替传统无功。对比了分别采用传统无功和新型无功时的区别,并定性分析了采用传统无功产生电流谐波的原因。基于有功和新型无功建立了三电平电压源换流器高压直流输电(high voltage direct current transmission based on voltage source converter,VSC-HVDC)功率模型,提出模型预测直接功率控制策略(model predictive direct power control,MPDPC),实现了不对称电网电压下有功和新型无功波动的有效抑制和直流侧电容电压平衡,并保证了良好的电流波形质量。基于新型无功的MPDPC可以适应对称和不对称电网电压,实现了功率的直接控制,避免了电压、电流的正负序分解和功率补偿策略。在PSCAD/EMTDC中搭建两端三电平VSC-HVDC仿真系统,仿真结果验证了所提策略的正确性和有效性。
