单相NPC逆变器三矢量模型预测电流控制

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作者 徐岸非 蔡玉华 +1 位作者 袁雷 梅加伟 《太阳能学报》 北大核心 2025年第2期175-183,共9页

针对单相三电平中点钳位型(NPC)逆变器有限集模型预测电流控制(FCS-MPCC)无调制器、频率不固定、开关频率高的缺点,提出一种优化的三矢量多目标预测电流控制。该方法将电压矢量分成固定开关动作的若干扇区,通过计算占空比,从而实现开关... 针对单相三电平中点钳位型(NPC)逆变器有限集模型预测电流控制(FCS-MPCC)无调制器、频率不固定、开关频率高的缺点,提出一种优化的三矢量多目标预测电流控制。该方法将电压矢量分成固定开关动作的若干扇区,通过计算占空比,从而实现开关频率固定的脉冲调制。其代价函数应用多目标预测控制,实现中点电位均衡和降低开关频率。此外,该文还考虑了延迟补偿。利用DSP-TMS320F28374D在单相NPC逆变器实验平台上实现所提策略,验证该方法的有效性。 展开更多

关键词 三电平NPC逆变器 模型预测电流控制 固定开关频率 中点电位平衡 延时补偿

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基于FPGA的PMLSM三矢量模型预测电流控制IP核设计及硬件在环验证 被引量：1

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作者 谭会生 卿翔 肖鑫凯 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第11期988-997,共10页

为了提升永磁直线同步电机(PMLSM)电流控制的稳态性能和执行速度,同时降低资源消耗,基于现场可编程门阵列(FPGA)设计了一个三矢量模型预测电流控制(TV-MPCC)知识产权(IP)核,并利用FPGA在环可视化验证方法,建立了一个PMLSM的TV-MPCC IP... 为了提升永磁直线同步电机(PMLSM)电流控制的稳态性能和执行速度,同时降低资源消耗,基于现场可编程门阵列(FPGA)设计了一个三矢量模型预测电流控制(TV-MPCC)知识产权(IP)核,并利用FPGA在环可视化验证方法,建立了一个PMLSM的TV-MPCC IP核验证系统。通过Simulink对TV-MPCC策略进行算法级仿真,并优化了基本电压矢量的作用顺序;采用并行与资源共享硬件优化技术设计并封装了一个TV-MPCC IP核,并对其进行了功能仿真;将设计部署在FPGA芯片XC7Z020CLG400-2上,利用FPGA在环可视化验证平台进行实验研究。结果表明,TV-MPCC策略下d、q轴电流跟踪误差和电流脉动均降低90%以上;FPGA工作在100 MHz下,实现一次算法的时间为0.62μs,仅为软件PyCharm执行时间的0.414%。 展开更多

关键词 永磁直线同步电机(PMLSM) 三矢量模型预测电流控制(TV-MPCC) 现场可编程门阵列(FPGA) 电流跟踪误差 电流脉动

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基于滑模理论的轧机异步电机模型预测电流控制 被引量：1

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作者 方毅芳 吴达远 +2 位作者 刘涛 杨盼盼 李文博 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期3382-3390,共9页

小型热连轧机异步传动电机具有生产效率高、操作简单等特点,但由于其经常处于高温、高压、粉尘等恶劣的工作环境中,对控制器的抗干扰性要求较高。针对小型热连轧机异步传动电机,结合滑模控制理论和模型预测控制,运用自适应滑模控制器(AS... 小型热连轧机异步传动电机具有生产效率高、操作简单等特点,但由于其经常处于高温、高压、粉尘等恶劣的工作环境中,对控制器的抗干扰性要求较高。针对小型热连轧机异步传动电机,结合滑模控制理论和模型预测控制,运用自适应滑模控制器(ASMC)作为转速外环控制器,且运用全阶滑模磁链观测器(SMRFO)观测并计算转子磁链,设计控制系统。仿真结果表明:该系统能够有效地控制小型热连轧机异步传动电机,相较于传统的模型预测电流控制系统,其响应速度和精度得到显著提升;当电机负载转矩突变时,该系统能够快速重新追踪给定速度,进一步提升抗干扰能力。 展开更多

关键词 小型热连轧机异步传动电机 自适应滑模控制 滑模转子磁链观测器 电流预测 模型预测电流控制 负载转矩突变

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基于六相静止坐标系的永磁容错轮缘推进电机模型预测电流控制

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作者 朱景伟 李想 +2 位作者 安达 陈思 刘咏涵 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1469-1475,共7页

针对六相永磁容错轮缘推进电机在应用传统模型预测电流控制策略时存在计算量大、容错控制策略复杂、电机转矩脉动大的问题,本文提出一种基于六相静止坐标系的模型预测电流控制策略。在固定采样频率下,通过当前时刻转子位置、转速和故障... 针对六相永磁容错轮缘推进电机在应用传统模型预测电流控制策略时存在计算量大、容错控制策略复杂、电机转矩脉动大的问题,本文提出一种基于六相静止坐标系的模型预测电流控制策略。在固定采样频率下,通过当前时刻转子位置、转速和故障容错控制策略计算出六相定子电流给定值,进而在六相静止坐标系下对六相电流独立地进行2轮预测,通过价值函数寻优确定六相H桥逆变电路的最优开关状态组合,实现对六相永磁容错轮缘推进电机的模型预测电流控制。结果表明:本文提出的基于六相静止坐标系的模型预测电流控制策略具有算法简单、无故障和开路故障下电机转矩脉动小的优点,同时兼顾了传统模型预测电流控制算法动态响应快的特点。 展开更多

关键词 永磁容错轮缘推进电机 六相静止坐标系 模型预测电流控制 H桥逆变器 容错控制 转矩脉动 对比分析 StarSim

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六相全桥逆变器驱动PMSM的简化模型预测电流控制

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作者 袁庆庆 吴瑞麒 +1 位作者 马婷 谢晓彤 《电子科技》 2024年第3期34-43,共10页

全桥逆变器电机驱动或称开绕组结构虽然兼具相间电气隔离、容错性能好及器件开关频率低等优点,但存在逆变器输出电压矢量多、冗余严重且控制约束等问题。文中以共直流母线供电的六相全桥逆变器驱动六相永磁同步电机为研究对象,提出了一... 全桥逆变器电机驱动或称开绕组结构虽然兼具相间电气隔离、容错性能好及器件开关频率低等优点,但存在逆变器输出电压矢量多、冗余严重且控制约束等问题。文中以共直流母线供电的六相全桥逆变器驱动六相永磁同步电机为研究对象,提出了一种基于二级矢量优化的简化模型预测电流控制算法,在实现电机定子基波电流有效跟踪控制的同时有效抑制了定子电流的谐波及零序分量。文中基于矢量空间解耦理论对六相全桥逆变器的输出电压矢量进行了分层分析,以定子基波电流控制、谐波及零序电流抑制为准则对逆变器输出的729个电压矢量进行二级优化,得到候选的12个电压矢量,以此为基础设计了模型预测电流控制算法。实验结果表明,该简化模型预测电流控制方法具有良好的动静态性能,能在基波电流控制的同时有效抑制谐波及零序电流分量,可为多相电机驱动系统研究提供一定的理论支撑。 展开更多

关键词 六相全桥逆变器 六相永磁同步电机 矢量空间解耦 二级矢量优化 模型预测电流控制 基波电流控制 谐波电流抑制 零序电流抑制

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基于MRAS观测器的PMSM无速度传感器模型预测电流控制 被引量：31

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作者 柏建勇 刘雨佳 《新型工业化》 2015年第9期52-58,共7页

针对永磁同步电机无速度传感器控制系统中定子电阻随温升发生变化的问题,提出了基于定子电阻在线辨识的模型参考自适应观测器。该观测器不仅准确估计出转速,而且在线跟踪辨识定子电阻,降低了定子电阻对模型参考自适应观测器的影响;将辨... 针对永磁同步电机无速度传感器控制系统中定子电阻随温升发生变化的问题,提出了基于定子电阻在线辨识的模型参考自适应观测器。该观测器不仅准确估计出转速,而且在线跟踪辨识定子电阻,降低了定子电阻对模型参考自适应观测器的影响;将辨识出的定子电阻用于电流预测模型当中,提高了模型预测电流控制器的控制精度。经仿真实验验证,基于模型参考自适应观测器的永磁同步电机无速度传感器模型预测电流控制系统具有较好的动静态性能和较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 无速度传感器 模型参考自适应 模型预测电流控制

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三电平有源电力滤波器模型预测电流控制方法研究 被引量：3

7

作者 刘涛涛 黄落成 张晓 《工矿自动化》 北大核心 2013年第9期100-103,共4页

针对现有有源电力滤波器大多使用数字化控制器实现,存在系统延时的问题,提出了一种模型预测电流控制方法,并将其应用于三电平有源电力滤波器控制系统中。该方法根据实际有源电力滤波器控制系统模型设计质量函数,在每个采样周期内,对变频... 针对现有有源电力滤波器大多使用数字化控制器实现,存在系统延时的问题,提出了一种模型预测电流控制方法,并将其应用于三电平有源电力滤波器控制系统中。该方法根据实际有源电力滤波器控制系统模型设计质量函数,在每个采样周期内,对变频器27个电压矢量分别进行评估,选取使质量函数取值最小的电压矢量来控制下一周期开关导通,使有源电力滤波器的补偿电流快速跟踪参考值。仿真结果表明,该方法不仅能使有源电力滤波器实现高性能补偿,而且极大地减小了数字系统的固有延时。 展开更多

关键词 有源电力滤波器 三电平变频器 模型预测电流控制 质量函数

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基于单相Heric并网逆变器的模型预测电流控制 被引量：1

8

作者 张世胜 滕青芳 潘浩 《兰州交通大学学报》 CAS 2020年第3期75-83,110,共10页

针对单相Heric并网逆变器,为了提高并网电流的电能质量,提出一种基于虚拟电压的模型预测电流控制系统策略.首先,通过分析单相Heric逆变器的工作模态,建立了单相并网系统的数学模型;其次,由于常规Heric逆变器在开关转换过程中只能输出V d... 针对单相Heric并网逆变器,为了提高并网电流的电能质量,提出一种基于虚拟电压的模型预测电流控制系统策略.首先,通过分析单相Heric逆变器的工作模态,建立了单相并网系统的数学模型;其次,由于常规Heric逆变器在开关转换过程中只能输出V dc、0、-V dc三种基本电压值,使其输出电压跳变幅度较大,从而导致并网电流谐波含量高,因此,提出了基于伏秒平衡原理增加Heric逆变器输出虚拟电压的解决方法;最后,仿真实验验证了该控制策略的正确性和有效性.仿真实验结果表明:所提出的基于虚拟电压的MPCC策略能够改善单相Heric并网逆变器的输出电压波形,能够保证并网电流快速、准确地跟踪其电流参考值,降低了并网电流的总谐波失真率. 展开更多

关键词 Heric并网逆变器 模型预测电流控制 虚拟电压

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基于滑模MRAS的无直流母线电压传感器PMSM模型预测电流控制 被引量：1

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作者 田杰 滕青芳 《兰州交通大学学报》 CAS 2018年第5期34-42,共9页

为了提升三相永磁同步电机(PMSM)控制系统的性能,针对PMSM控制系统中直流母线电压传感器故障的问题,基于自适应技术与滑模变结构理论,提出了一种无直流母线电压传感器的PMSM模型预测电流控制(MPCC)策略.采用自适应技术与滑模变结构方法... 为了提升三相永磁同步电机(PMSM)控制系统的性能,针对PMSM控制系统中直流母线电压传感器故障的问题,基于自适应技术与滑模变结构理论,提出了一种无直流母线电压传感器的PMSM模型预测电流控制(MPCC)策略.采用自适应技术与滑模变结构方法相结合构造直流母线电压滑模变结构模型参考自适应(MRAS)观测器,以实现对直流母线电压值的准确实时估计;利用模型预测电流控制策略,以达到减小电流和转矩脉动的目的.用滑模控制技术,在滑模面中引入速度误差积分项,并同时采用非线性指数函数和指数趋近律,设计转速控制器,以提高系统鲁棒性.仿真结果表明:所设计基于滑模MRAS观测器的无直流母线电压传感器MPCC控制策略不仅能够快速准确的估计直流母线电压值,而且能够保证PMSM系统在直流母线电压传感器故障时稳定运行,进一步提高了系统的可靠性. 展开更多

关键词 无直流母线电压传感器 滑模变结构模型参考自适应观测器 模型预测电流控制 永磁同步电机 滑模变结构控制

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矿用永磁同步电机改进模型预测电流控制研究 被引量：3

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作者 李华 杨荣 《煤炭工程》 北大核心 2023年第10期125-130,共6页

为了进一步改善矿用电机作为动力源时的可靠性和控制性能,研究了使用永磁同步电机来代替传统矿用泵中的异步电机,为了保证电机在矿井中安全长效运行,提出了一种新型不连续脉冲宽度调制技术,该技术可降低开关器件损耗,同时保证其控制性... 为了进一步改善矿用电机作为动力源时的可靠性和控制性能,研究了使用永磁同步电机来代替传统矿用泵中的异步电机,为了保证电机在矿井中安全长效运行,提出了一种新型不连续脉冲宽度调制技术,该技术可降低开关器件损耗,同时保证其控制性能。在电机的控制策略中,使用改进模型预测电流控制,并在价值函数中引入转速预测误差,优化了预测控制的性能,使用DPWM3算法降低了开关次数;考虑到提高转矩控制特性,引入了扩张状态观测器观测负载转矩,进一步提高了系统转矩控制特性。最后,通过仿真和实验证明了所提出方法,相比较传统的预测控制方法,在速度响应、开关次数、转矩控制、电流谐波方面有了改善。 展开更多

关键词 矿用泵 永磁同步电机 模型预测电流控制 价值函数 扩张状态观测器

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基于非线性扰动补偿的超局部无模型永磁同步电机电流预测控制 被引量：3

11

作者 陈桂明 许令亮 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1129-1140,共12页

在电机运转过程中,电机参数会发生变化,产生参数漂移,同时电机会受到内外部未知扰动,导致控制性能下降,抗干扰性和鲁棒性较差。为解决这些问题,提出非线性扰动补偿的超局部无模型电流预测控制方法。只利用电流环的输入和输出,建立超局... 在电机运转过程中,电机参数会发生变化,产生参数漂移,同时电机会受到内外部未知扰动,导致控制性能下降,抗干扰性和鲁棒性较差。为解决这些问题,提出非线性扰动补偿的超局部无模型电流预测控制方法。只利用电流环的输入和输出,建立超局部无模型电流预测控制模型,不涉及任何电机参数,解决了因参数变化导致的模型失配问题。针对系统总扰动,建立非线性扰动补偿模型,能够较为准确和稳定地估计系统总扰动,并进行前馈补偿,实时更新控制信息,仅需调节两个控制参数。为防止产生较大的电流,建立电流限幅控制,提高电机控制性能。仿真和实验结果表明,提出的控制方法对于参数变化和外部扰动,具有较强的鲁棒性、抗干扰能力,能够实现较快的动态响应,减小电流纹波,降低电流静差,获得较优的电流环动静态性能;抑制转速脉动和超调量,稳定跟踪额定转速,有利于电机的平稳运行。 展开更多

关键词 永磁同步电机 超局部 无模型电流预测控制 电流限幅 非线性扰动补偿

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基于参数扰动估计的双三相永磁同步电机鲁棒模型预测控制

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作者 张长征 丁怡丹 袁雷 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2024年第8期127-136,共10页

双三相永磁同步电机因其损耗小、效率高、容错能力强等特点,广泛应用于航空航天技术、电动汽车等领域。为优化双三相永磁同步电机控制性能,采用双d-q坐标变换对双三相永磁同步电机进行数学建模,为减小电流纹波,在传统模型预测电流控制... 双三相永磁同步电机因其损耗小、效率高、容错能力强等特点,广泛应用于航空航天技术、电动汽车等领域。为优化双三相永磁同步电机控制性能,采用双d-q坐标变换对双三相永磁同步电机进行数学建模,为减小电流纹波,在传统模型预测电流控制策略基础上,增加延时补偿;考虑电机参数扰动的影响,提出一种能够对参数进行在线估计的滑模观测器,以提高控制系统鲁棒性,最后在MATLAB/Simulink中进行系统抗负载扰动与鲁棒性能仿真分析。仿真结果表明,改进后的控制策略提高了电机的响应速度,超调减小,系统对电机参数扰动的敏感性减弱,系统抗负载能力和鲁棒性增强。 展开更多

关键词 双三相永磁同步电机 双d-q数学模型 模型预测电流 滑模观测器 参数扰动

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永磁同步电机驱动系统的鲁棒预测电流控制算法研发

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作者 赵忠志 段云森 马世杰 《电子工业专用设备》 2024年第6期63-69,共7页

电流环参数鲁棒性差是制约传统预测电流控制(MPCC)成为高性能控制方法的主要因素。在针对这一问题的各种改进方法中,增量模型预测电流控制(IMPCC)作为一种简单可行的消除磁通量参数的方法成为研究热点。在此基础上,提出了一种基于参数... 电流环参数鲁棒性差是制约传统预测电流控制(MPCC)成为高性能控制方法的主要因素。在针对这一问题的各种改进方法中,增量模型预测电流控制(IMPCC)作为一种简单可行的消除磁通量参数的方法成为研究热点。在此基础上,提出了一种基于参数自适应增量的MPCC(PAIMPCC);与其他基于增量模型的方法不同,该方法以IMPCC的预测误差为目标函数,结合有限时间梯度下降法(FGD)实时自适应更新电感,实现了对所有参数的鲁棒性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 模型预测电流控制 鲁棒控制

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基于模型预测的船舶推进电机缺相故障容错控制研究 被引量：1

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作者 谢嘉令 施伟锋 施裕奇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期447-456,共10页

针对船舶电力推进系统中推进电机缺相故障,提出一种基于模型预测的容错控制方法。根据单相开路后推进电机故障状态方程,重新构建新解耦矩阵得到新坐标系下解耦电流,以此提高预测控制性能。仿真结果表明,模型预测容错电流控制方法在缺相... 针对船舶电力推进系统中推进电机缺相故障,提出一种基于模型预测的容错控制方法。根据单相开路后推进电机故障状态方程,重新构建新解耦矩阵得到新坐标系下解耦电流,以此提高预测控制性能。仿真结果表明,模型预测容错电流控制方法在缺相故障下,可降低0.15%转矩稳态误差,削减0.24%转矩脉动,且定子电流具有更好的正弦性,在螺旋桨负载下,船舶电力推进系统转速输出更稳定,具有更强的容错能力,可以实现断相后的稳定运行,提升船舶航行安全可靠性。 展开更多

关键词 船舶电力推进系统 模型预测电流控制 缺相故障 容错控制 解耦矩阵重构

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三电平辅助变流器寿命优化控制 被引量：3

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作者 向超群 杜京润 +3 位作者 孙士杰 李佳怡 范子寅 于天剑 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期328-341,共14页

辅助变流系统是动车组车辆上关键的电气组成部分,主要为空调机组、风机、照明等交流负载提供稳定的三相电源。结温是影响动车组三电平辅助变流器IGBT(Insulated-gate Bipolar Transistor)模块寿命的主要因素。为了提高动车组三电平中点... 辅助变流系统是动车组车辆上关键的电气组成部分,主要为空调机组、风机、照明等交流负载提供稳定的三相电源。结温是影响动车组三电平辅助变流器IGBT(Insulated-gate Bipolar Transistor)模块寿命的主要因素。为了提高动车组三电平中点钳位(Neutral-Point Clamped,NPC)型辅助变流器寿命,提出一种降低结温的模型预测电流控制(Model Predictive Current Control,MPCC)策略。首先,考虑传统MPCC在每个采样周期需要代入27个电压矢量循环计算,计算量较大,因此将三电平基本电压矢量划分在间隔60°的6个扇区中,通过计算电压矢量在两相静止坐标下的相角,进而判断参考电压矢量所处扇区,将备选矢量数目从27缩减至10,减少了计算量;其次,传统MPCC直接应用于动车组辅助变流器会使IGBT模块的结温较高,老化速度加快,对变流器安全稳定运行产生不可预测的损害,本文对IGBT模块的开关损耗和导通损耗进行近似等效,得到了和集射极电压、集电极电流相关的功率损耗因子。通过预测每相电流的方向,进而预测IGBT模块的开关和导通情况,动态加入功率损耗因子,并在代价函数中约束每相IGBT及其续流二极管(Free Wheeling Diode,FWD)的功率损耗,使得最优电压矢量在降低功率损耗的同时保证一定的控制性能。通过仿真与实验验证,本文所提方法相比传统MPCC策略降低了功率器件的结温,提高了变流器寿命。 展开更多

关键词 三电平中点钳位型辅助变流器 功率损耗 模型预测电流控制 损耗因子 变流器寿命

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基于比例谐振扩张状态观测器的周期扰动抑制方法

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作者 段倩文 朱进聪 +3 位作者 孙杭 邓久强 毛耀 包启亮 《指挥与控制学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期569-576,共8页

由于逆变器非线性及绕组非对称性,双三相同步电机驱动系统含有大量周期扰动。其以谐波电流的形式存在于定子绕组中,引起电流失真及系统损耗。针对该问题,提出基于比例谐振扩张状态观测器的谐波抑制方法。叠加比例谐振模块的扩张状态观... 由于逆变器非线性及绕组非对称性,双三相同步电机驱动系统含有大量周期扰动。其以谐波电流的形式存在于定子绕组中,引起电流失真及系统损耗。针对该问题,提出基于比例谐振扩张状态观测器的谐波抑制方法。叠加比例谐振模块的扩张状态观测器除观测总扰动外,旨在放大谐波电流幅值;针对改善后的被控对象,引入模型预测电流控制提升系统动态响应特性。实验结果表明该方法可有效降低系统损耗,提升电流正弦度。 展开更多

关键词 周期扰动抑制 双三相同步电机 比例谐振扩张状态观测器 模型预测电流控制

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