双三相永磁同步电机改进型模型预测电流控制

针对双三相永磁同步电机模型预测共模电压抑制方法存在寻优计算量大、开关频率较高、稳态性能不佳的问题,提出一种改进型模型预测电流控制.首先,改进六相两电平逆变器,降低零矢量共模电压幅值;其次,选择小共模电压矢量构造虚拟电压矢量,简化价值函数的同时减小共模电压和电流谐波含量;再次,通过计算参考电压矢量直接选择最优电压矢量以减少寻优次数,并引入占空比控制提升电机控制精度,改善电机稳态性能.最后,仿真对比传统模型预测电流控制、RCMV（Reduced Common Mode Voltage）-1、RCMV-2和所提控制方法.结果表明,所提控制方法在减小共模电压的同时,降低了转矩脉动和谐波电流,且较RCMV-2方法开关频率明显降低;此外,寻优代码执行时间相较于RCMV-1和RCMV-2分别降低了约91%和65%,减小了计算量.     

感应电机低复杂度三矢量预测电流控制

针对传统感应电机模型预测电流控制转矩脉动和电流谐波大、预测寻优计算复杂的问题,在多矢量控制思想的基础上,提出一种低复杂度三矢量模型预测电流控制策略。通过判断零矢量单独作用时产生的电流误差矢量的位置,只需一次预测即可获得最优电压矢量,在一个控制周期内同时作用三个基本电压矢量,通过非常简单有效的几何规则获得各个电压矢量的作用时间。相比于传统单矢量MPCC策略,所提方法在理论上能保证电流误差最小化,与现有多矢量策略相比,减少了电压矢量组合的寻优次数,避免了复杂的电流斜率计算过程,计算复杂度大大减小。实验结果表明:低复杂度三矢量模型预测电流控制能有效的抑制转矩脉动和电流谐波,具有快速的动态响应速度和良好的稳态性能。     

一种改进的异步电机模型预测直接转矩控制方法

提出一种改进的模型预测直接转矩控制方法,通过磁链和转矩方程设计出一种优化矢量选择器,能够根据转矩和定子磁链的给定值得到给定的电压矢量.该方法只需对给定电压矢量所在扇区的3个电压矢量进行价值函数评估,使得在线优化计算量得到有效降低.针对由控制延时导致的定子电流在参考值附近振荡并增加电流纹波和转矩脉动,采用延时补偿提高了控制系统的性能.通过在模型预测直接转矩控制的价值函数中加入开关切换次数约束,能够在兼顾转矩和磁链偏差的同时进一步降低逆变器开关频率.最后,通过仿真和实验验证了所提出方法的有效性和可行性.     

三相并网逆变器减少开关损耗定频模型预测控制方法

针对三相并网逆变器传统模型预测控制输出电压、电流频谱比较分散以及提高三相并网逆变器的效率,提出一种减少开关损耗定频模型预测控制方法。该方法在每一个开关周期采用三个电压矢量,各电压矢量的作用时间与目标函数成反比,实现三相并网逆变器输出电压、电流集中开关频率的整数倍(定频控制);同时,在每一个开关周期有一相的电力电子开关管一直开通或关断,减少了逆变器开关损耗。最后,建立起10 kW三相并网逆变器仿真模型,对所提方法进行了稳态、动态仿真实验。仿真结果表明:所提方法实现逆变器输出电压、电流频谱特性类似空间脉冲宽度调制方法;同时,系统具有很好动态性能。     

弱电网下模型预测并网逆变器控制策略

针对有限控制集模型预测控制系统在弱电网并网时存在电网阻抗无法忽略、电网电压突变、系统有延时、电流跟踪精度低的问题,提出了利用参考电流矢量角补偿的方法加以开关权重系数约束方式。首先搭建传统三相并网逆变器有限控制集模型预测电流控制模型;其次运用参考电流矢量角补偿方法,对预测电流参考值存在误差进行补偿来弥补因电网阻抗与系统电流波动产生的误差,并加入开关函数优化权重系数,使得系统具备两目标兼顾优化的特点,同时在电网电压发生突变时,系统符合并网要求,动态电流跟踪精度准确;最后通过Matlab/Simulink仿真验证了方法的合理性以及有效性。     

改善共模电压和中点电位的虚拟SVPWM策略

中性点箝位式(NPC)三电平逆变器的拓扑结构以及空间矢量脉宽调制的技术特点决定了逆变器存在中点电位波动和共模电压问题.为此,提出一种改进的虚拟空间矢量脉宽调制策略,可以兼顾中点电位波动抑制和降低共模电压.在分析传统虚拟空间矢量脉宽调制策略原理基础上通过优化基本电压矢量构成和基本矢量的作用顺序达到降低共模电压的目标;同时采用闭环控制策略,监测中点电位和中点电流流向,动态调整中矢量形式,将中点电位波动控制在目标范围内.为验证改进调制策略的实用性和有效性,搭建了仿真和实验平台,仿真和实验结果均表明该策略相较于传统虚拟空间矢量脉宽调制技术,共模电压可降低50％,且稳定状态下中点电位波动范围可控制在5V内.     

基于模型预测策略的永磁同步电机最大转矩电流比控制优化

针对当前在采用最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)控制策略的永磁同步电机双闭环矢量控制系统中,因外在负载或电机转矩突变,造成电流调节器因积分饱和而导致电机实际定子交-直轴电流无法快速跟踪给定的MTPA电流问题,提出一种基于模型预测控制原理的两矢量模型预测控制策略,来取代传统双闭环电机控制系统中的电流内环调节器。在分析永磁同步电机MTPA控制原理、电流内环调节器饱和原因的基础上,利用模型预测控制的非线性约束处理能力在每个采样周期内通过两电压矢量模型预测控制策略,获得更加准确的电压矢量。实现系统实时动态跟踪永磁同步电机MTPA轨迹的目标。仿真和实验结果表明,该控制策略在电机给定转矩或外在负载转矩突变情况下可实时跟踪MTPA给定电流的变化,电机定子电流未出现较大波动。     

链式STATCOM直流电压预测与专家控制

从功率平衡的角度分析了链式STATCOM直流侧电容电压波动,建立电容电压波动模型,基于该模型提出了一种积分复位预测方法,可准确预测直流侧电容电压波动.将电压波动预测结果从电容电压检测值中分离,得到电容电压的直流分量进行反馈控制,有效降低了有功电流指令中的三倍频谐波分量.为改善无功突变时系统的动态性能,对电压波动预测结果进行限幅,引入专家PI控制进行电容电压调节.在Powersim仿真环境下搭建了链式STATCOM仿真模型,验证了所提电压波动预测方法的准确性,对比了专家PI控制与传统PI控制的仿真结果,验证了所提控制方法对暂态电容过电压的抑制效果.     

基于DSVM异步电动机直接转矩控制系统

针对传统的直接转矩控制系统采用纯积分的电压模型作为磁链观测器,存在着误差积累以及直流偏移,导致电流和转矩的波动问题,提出了一种改进的磁链观测器,该观测器由两个模型组成,开环电流模型用于低速范围内观测磁链,自适应电压模型用于全速范围内观测磁链．对电压模型观测的定子磁链引入一个反馈量,用PI调节器进行误差校正,大大提高了观测的精度．并采用离散空间矢量调制(DSVM)的方法,提高异步电机的直接转矩控制动态性能．在保留传统直接转矩控制(DTC)动态性能的情况下,提高了电机的低速转矩,并减小了转矩脉动和电磁噪声,仿真和试验结果验证了该策略的可行性．     

改进的永磁同步电机模型预测直接转矩控制策略

针对永磁同步电机直接转矩控制逆变器开关频率不固定、转矩和定子磁链脉动大等问题,以及模型预测直接转矩控制计算工作量大的缺点,提出了改进的模型预测直接转矩控制策略.该策略只需预测零电压矢量作用下的转矩和定子磁链,当转矩和定子磁链误差在阈值以内时,零电压矢量为最优电压矢量;否则,基于传统直接转矩控制理论中定子磁链的分区和电压矢量选择表确定最优非零电压矢量.由于只有零电压矢量作用下的转矩和定子磁链需要预测并取消了评价函数,因此计算工作量大大降低.最后,基于MATLAB建立了仿真模型.仿真结果表明,永磁同步电机采用改进的模型预测直接转矩控制策略时,电机转矩和定子磁链均能快速准确地跟踪参考值.