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基于双目标预测控制的有源功率解耦方法

Active Power Decoupling Method Based on Dual-objective Predictive Control
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摘要 针对单相逆变器直流侧的二次功率脉动问题,提出一种基于双目标预测控制的有源功率解耦方法。首先,分析降压型功率解耦电路的工作原理,并基于虚拟阻抗思想控制解耦电路模拟串联LC谐振器的阻抗特性,由此推导出解耦电感电流给定值表达式;其次,基于模型预测控制理论,构造解耦电感电流跟踪和解耦电容电压平均值稳压控制的双目标代价函数,将传统的双闭环功率解耦控制方法简化为单环控制问题;然后,对于预测控制带来的延时问题,提出一种延时补偿优化方法,改善系统动态特性。所提方法在主逆变电路中仅需采样直流母线电压,有利于有源功率解耦电路的模块化设计和即插即用。仿真和实验验证了所提方法的有效性和可行性。 Aimed at the secondary power pulsation problem on the DC side of single-phase inverters,an active power decoupling method based on dual-objective predictive control is proposed in this paper.First,the working principle for a buck power decoupling circuit is analyzed,the decoupling circuit is controlled to simulate the impedance characteris-tics of a series LC resonator based on the idea of virtual impedance,and an expression for a given value of decoupling inductor current is derived accordingly.Second,based on the model predictive control theory,a dual-objective cost function for decoupling inductor current tracking and decoupling capacitor voltage average voltage stabilization control is constructed,so as to simplify the traditional double-closed-loop power decoupling control method into a single-loop control problem.Third,for the delay problem caused by predictive control,a delay compensation optimization method is proposed to improve the dynamic characteristics of the system.The proposed method only needs to sample the DC bus voltage in the main inverter circuit,which is beneficial to the modular design and plug-and-play of the active power decou-pling circuit.Simulation and experimental results demonstrate the effectiveness and feasibility of the proposed method.
作者 王议锋 石怀栋 马小勇 周健 陶珑 王忠达 WANG Yifeng;SHI Huaidong;MA Xiaoyong;ZHOU Jian;TAO Long;WANG Zhongda(School of Electrical and Information Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China)
出处 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期1-10,共10页 Proceedings of the CSU-EPSA
基金 国家自然科学基金资助项目(51977146)。
关键词 单相逆变器 有源功率解耦 模型预测控制 虚拟阻抗 single-phase inverter active power decoupling model predictive control virtual impedance
作者简介 王议锋(1981-),男,博士,教授,研究方向为高频电能变换技术、磁集成技术、软开关技术及交直流微电网中的电力电子技术等。Email:wayif@tju.edu.cn;石怀栋(1998-),男,硕士研究生,研究方向为新能源变流器及控制技术。Email:shihuaidongtju@163.com;马小勇(1991-),男,博士,助理研究员,研究方向为高频大功率电能变换技术。Email:maxiaoyong1991@126.com。
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