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GFTSM-based Model Predictive Torque Control for PMSM Drive System With Single Phase Current Sensor
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作者 Qingfang Teng Yuxing Jin +2 位作者 Shuyuan Li Jianguo Zhu Youguang Guo 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期1644-1655,共12页
A global fast terminal sliding mode(GFTSM)-based model predictive torque control(MPTC)strategy is developed for permanent magnet synchronous motor(PMSM)drive system with only one phase current sensor.Generally two pha... A global fast terminal sliding mode(GFTSM)-based model predictive torque control(MPTC)strategy is developed for permanent magnet synchronous motor(PMSM)drive system with only one phase current sensor.Generally two phase-current sensors are indispensable for MPTC.In response to only one phase current sensor available and the change of stator resistance,a novel adaptive observer for estimating the remaining two phase currents and time-varying stator resistance is proposed to perform MPTC.Moreover,in view of the variation of system parameters and external disturbance,a new GFTSM-based speed regulator is synthesized to enhance the drive system robustness.In this paper,the GFTSM,based on sliding mode theory,employs the fast terminal sliding mode in both the reaching stage and the sliding stage.The resultant GFTSM-based MPTC PMSM drive system with single phase current sensor has excellent dynamical performance which is very close to the GFTSM-based MPTC PMSM drive system with two-phase current sensors.On the other hand,compared with proportional-integral(PI)-based and sliding mode(SM)-based MPTC PMSM drive systems,it possesses better dynamical response and stronger robustness as well as smaller total harmonic distortion(THD)index of three-phase stator currents in the presence of variation of load torque.The simulation results validate the feasibility and effectiveness of the proposed scheme. 展开更多
关键词 Adaptive observer current sensorless global fast terminal sliding mode(GFTSM) model predictive torque control(MPTC) permanent magnet synchronous motor(PMSM)
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基于矢量分类的NPC型三电平双三相PMSM的改进模型预测电压控制 被引量:2
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作者 袁庆庆 步凡 +1 位作者 谢晓彤 夏鲲 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第2期758-768,I0030,共12页
多电平多相电机驱动系统存在电压矢量数目多、冗余复杂及多目标非线性约束等问题。以二极管钳位型三电平六相逆变器驱动双三相永磁同步电机为研究对象,以电机谐波电流抑制和逆变器直流侧中点电位平衡控制为目标,提出一种基于电压矢量三... 多电平多相电机驱动系统存在电压矢量数目多、冗余复杂及多目标非线性约束等问题。以二极管钳位型三电平六相逆变器驱动双三相永磁同步电机为研究对象,以电机谐波电流抑制和逆变器直流侧中点电位平衡控制为目标,提出一种基于电压矢量三角区域分类的改进模型预测电压控制策略。首先,以基波子平面大投影幅值为原则,对729个电压矢量进行初筛;接着,基于三角区域分类方法对筛选后的电压矢量进行分类,并对期望电压进行所属三角区域定位、确定候选矢量。设计满足电机定子电流谐波抑制及逆变器中点电位平衡控制的目标函数;根据电机数学模型和逆变器特征研究多目标控制权重因子的理论设计方法。不同工况下的有效性及对比实验表明,所研究的控制策略不仅能改善多电平多相电机驱动系统的多目标控制性能,还能有效降低控制器计算负担。 展开更多
关键词 二极管钳位型三电平六相逆变器 双三相永磁同步电机 矢量分类 谐波电流 中点电位 模型预测电压控制 权重因子
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基于变指数滑模的三相混合变流器模型预测电流控制研究
3
作者 马辉 陈伟涛 +2 位作者 余本领 赵军波 席磊 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第7期75-84,共10页
为降低三相混合变流器输入电流畸变率并提高系统对负载变化的鲁棒性,提出一种基于变指数趋近律滑模控制的模型预测电流控制方法。首先,在无源变流器前端串联滤波电感,以抑制总输入电流中的周期性畸变。其次,基于系统数学模型,为电压外... 为降低三相混合变流器输入电流畸变率并提高系统对负载变化的鲁棒性,提出一种基于变指数趋近律滑模控制的模型预测电流控制方法。首先,在无源变流器前端串联滤波电感,以抑制总输入电流中的周期性畸变。其次,基于系统数学模型,为电压外环设计变指数趋近律滑模控制器,显著提升了系统应对负载扰动的鲁棒性。在内环控制中,为有源变流器设计了快速最优三矢量模型预测控制器,仅需两次寻优即可确定最优矢量组合,大幅降低了计算复杂度;为无源变流器设计了一种基于三阶扩展状态观测器的输入电压观测方法,减少了传感器使用数量,同时有效提升了输入电流质量。最后,将有源变流器的预测目标设定为总输入电流,实现了三相混合变流器总输入电流的高质量控制。 展开更多
关键词 三相混合变流器 模型预测控制 滑模控制 变指数趋近律 电流畸变
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基于xy平面闭环电流控制的双三相永磁同步电机改进多矢量模型预测控制
4
作者 徐奇伟 易良武 +2 位作者 夏波 苗轶如 蔡华祥 《电工技术学报》 北大核心 2025年第14期4506-4521,共16页
双三相永磁同步电机(DTP-PMSM)多矢量模型预测电流控制(MPCC)可以解决单矢量MPCC存在的电流和转矩谐波问题。但是传统DTP-PMSM多矢量MPCC仍然具有计算负担重、易受非理想因素影响和xy平面电流谐波大的问题。为此,该文提出一种基于xy平... 双三相永磁同步电机(DTP-PMSM)多矢量模型预测电流控制(MPCC)可以解决单矢量MPCC存在的电流和转矩谐波问题。但是传统DTP-PMSM多矢量MPCC仍然具有计算负担重、易受非理想因素影响和xy平面电流谐波大的问题。为此,该文提出一种基于xy平面闭环电流控制的DTP-PMSM改进多矢量MPCC策略。首先采用广义比例积分观测器(GPIO)观测集总扰动并更新预测模型,提高αβ平面电流的控制性能。然后采用αβ平面最外层基本电压矢量合成xy平面的虚拟电压矢量,在不引入额外电压矢量的前提下,实现对xy平面电流的闭环控制,并推导得到脉冲信号的开关序列以及各矢量的作用时间。实验结果表明,所提方法不仅能够减少控制算法的计算时间,提升αβ平面电流的控制性能,还能抑制xy平面谐波电流。同时,该文所提出的xy平面闭环电流控制策略不影响αβ平面MPCC的性能。 展开更多
关键词 双三相永磁同步电机 模型预测电流控制 谐波电流抑制 多虚拟电压矢量优化
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永磁同步电机双矢量模型预测控制的计算量优化方法研究
5
作者 徐奇伟 龙学汉 +3 位作者 苗轶如 王益明 涂郁潇颖 汤梦阳 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第5期19-30,共12页
双矢量模型预测控制策略可同时兼顾开关损耗与稳态性能,但是其矢量确定方法与占空比计算过程相对复杂,需要较大的计算量。因此,本文面向电压源型PMSM驱动系统,提出一种可降低计算量的双矢量模型预测电流控制方法。在电机稳态运行时,将... 双矢量模型预测控制策略可同时兼顾开关损耗与稳态性能,但是其矢量确定方法与占空比计算过程相对复杂,需要较大的计算量。因此,本文面向电压源型PMSM驱动系统,提出一种可降低计算量的双矢量模型预测电流控制方法。在电机稳态运行时,将第一最优矢量备选范围缩小至上一控制周期所采用的第一有效矢量及其相邻的两个矢量,再依次代入代价函数确定第一有效矢量,从而将比较次数从六次减小至三次。然后将剩余两个矢量与零矢量作为第二备选矢量,分别以q轴电流无差拍为条件计算占空比,再依次代入代价函数,确定使代价函数最小的矢量组合与占空比。最后,分别搭建仿真模型与实验平台,对所提方法的稳定性、可行性与有效性进行验证。结果表明,所提模型预测控制在平均计算时间仅为15.3μs的前提下,可取得6.57%的电流总谐波畸变率,以及±0.4 N·m的转矩脉动,与其他模型预测控制方法相比,具有最优的稳态性能。 展开更多
关键词 模型预测电流控制 低计算量 永磁同步电机 矢量选择 占空比计算
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基于理想电压矢量位置的永磁同步电机模型预测电流控制
6
作者 程勇 颜宇尧 杜光辉 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第4期135-146,共12页
针对永磁同步电机采用传统三矢量模型预测电流控制时存在的运算复杂、延时较高等问题,提出一种基于理想电压矢量位置的模型预测电流控制策略。首先,根据矢量合成和扇区划分原理,在线寻优选择第一最优电压矢量,接着通过引入额外电压矢量... 针对永磁同步电机采用传统三矢量模型预测电流控制时存在的运算复杂、延时较高等问题,提出一种基于理想电压矢量位置的模型预测电流控制策略。首先,根据矢量合成和扇区划分原理,在线寻优选择第一最优电压矢量,接着通过引入额外电压矢量,对原基本电压矢量所在扇区进行细分并结合理想电压矢量位置选择第二最优电压矢量,最后由开关切换次数最少原则确定零矢量。其次,为进一步减小计算量,所选电压矢量的作用时间基于直交轴分量误差最小原则算出。此外,为确保系统控制性能在不同工况下均能保持良好,根据电机的运行状态优化设计了价值函数结构。仿真和实验结果表明,所提算法减少了电压矢量的寻优次数和控制器的计算时间,提高了系统的响应速度和跟踪能力,降低了控制延时,减小了电流和转速脉动,具有良好的动态响应和稳态性能。 展开更多
关键词 永磁同步电机 模型预测电流控制 矢量位置 矢量作用时间 价值函数 响应速度
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双有源桥变换器无电流传感器调制模型预测控制
7
作者 尹政 邓富金 +1 位作者 詹昕 黄堃 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第1期49-57,共9页
针对双有源桥(DAB)变换器传统模型预测控制(MPC)负载电压性能对系统采样噪声较为敏感以及输出纹波较大的问题,提出一种DAB变换器无电流传感器调制模型预测控制方法。所提方法通过使用全阶滑模观测器,构建系统观测模型,在每个控制周期实... 针对双有源桥(DAB)变换器传统模型预测控制(MPC)负载电压性能对系统采样噪声较为敏感以及输出纹波较大的问题,提出一种DAB变换器无电流传感器调制模型预测控制方法。所提方法通过使用全阶滑模观测器,构建系统观测模型,在每个控制周期实时观测系统负载电流和电压,抑制了采样噪声的影响,消除了电流传感器的使用,降低了硬件成本;此外,所提方法将传统MPC方法与无差拍控制思想相结合,实时计算每个控制周期的最优移相角,提高了移相角计算准确性,降低了负载电压纹波。所提方法可以实时观测DAB系统负载电流和电压,消除了电流传感器,抑制了采样噪声的影响,降低了电压预测误差,改善了电压性能。最后,通过实验和仿真验证了所提方法的有效性和优越性。 展开更多
关键词 双有源桥变换器 模型预测控制 无电流传感器 滑模观测器 调制控制 电压纹波
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基于解耦模型预测控制的三相交错并联三电平DC-DC变换器均流控制策略
8
作者 孙曙光 徐永海 +2 位作者 袁敞 宋昕一 陈怡薇 《电力系统保护与控制》 北大核心 2025年第14期13-26,共14页
针对三相交错并联三电平DC-DC变换器相间电流易受参数失配影响而不均衡的问题,提出一种基于解耦模型预测控制的均流控制策略。基于虚拟电压源对变换器进行拓扑等效,建立了变换器的平均状态方程。在此基础上,引入扩张状态观测器补偿相间... 针对三相交错并联三电平DC-DC变换器相间电流易受参数失配影响而不均衡的问题,提出一种基于解耦模型预测控制的均流控制策略。基于虚拟电压源对变换器进行拓扑等效,建立了变换器的平均状态方程。在此基础上,引入扩张状态观测器补偿相间电流差值中的耦合扰动,并基于控制环路的解耦关系提出一种具有间接控制变量与归一化代价函数的解耦模型预测控制。所提均流控制策略通过多控制环节的独立寻优,在实现变换器相间均流的同时可兼顾输入电压均压与平均输出电流跟踪的控制目标。同时,对解耦电流内环进行降阶等效,简化电压外环控制参数设计。最后,通过实验验证了所提均流控制策略的有效性。 展开更多
关键词 三相交错并联三电平DC-DC变换器 均流 扩张状态观测器 解耦模型预测控制 降阶等效
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单相NPC逆变器三矢量模型预测电流控制 被引量:1
9
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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基于逆变器非线性在线补偿的永磁同步电机模型预测电流控制
10
作者 杨公德 陈宇翔 颜朝斌 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第7期3254-3265,共12页
驱动永磁同步电机的电压源型逆变器存在死区时间、导通/关断延迟以及开关管导通压降等非线性因素,导致电机定子电流发生畸变,影响电机运行性能。为此,根据模型预测电流控制特点,在电压源型逆变器模型参数未知且无需额外硬件电路的情况下... 驱动永磁同步电机的电压源型逆变器存在死区时间、导通/关断延迟以及开关管导通压降等非线性因素,导致电机定子电流发生畸变,影响电机运行性能。为此,根据模型预测电流控制特点,在电压源型逆变器模型参数未知且无需额外硬件电路的情况下,提出一种基于逆变器非线性在线补偿的永磁同步电机模型预测电流控制方法。首先,分析逆变器非线性因素与电机相电压之间的关系,构建直、交轴扰动电压补偿模型;其次,采用三相静止坐标系中参考电流准确判别定子电流极性,解决电流过零点附近极性不易判断的问题;然后,基于逆变器非线性因素引起的平均扰动电压理论,通过交轴电流误差直接提取逆变器非线性因素引起的扰动电压,并对电压矢量进行在线补偿,以减小逆变器非线性对模型预测电流控制性能的影响;同时,根据电流无差拍控制原则,采用三矢量调制策略,降低电流纹波;最后,搭建仿真模型和实验平台进行算法验证。结果表明,在不同负载工况下,所提方法有效抑制了永磁同步电机运行时相电流中的5次、7次电流谐波,改善了定子电流总谐波畸变率,提高了电流正弦度,且有效避免了谐波平面下的复杂计算过程,具有实现方式简单、成本低等优点,为永磁同步电机牵引驱动系统的研究提供一定借鉴。 展开更多
关键词 逆变器非线性 在线补偿 模型预测电流控制 扰动电压 交轴电流误差
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并网变换器电流传感器故障模型预测容错控制策略
11
作者 金楠 刘家熙 +1 位作者 李海龙 郭磊磊 《电力系统保护与控制》 北大核心 2025年第15期27-35,共9页
针对并网变换器交流电流传感器故障以及在模型预测容错控制中电流重构存在不可测区域和并网电流总谐波畸变较高等问题,提出了一种基于直流母线电流重构的模型预测容错控制策略。首先,根据并网变换器系统结构建立电流预测模型。其次,推... 针对并网变换器交流电流传感器故障以及在模型预测容错控制中电流重构存在不可测区域和并网电流总谐波畸变较高等问题,提出了一种基于直流母线电流重构的模型预测容错控制策略。首先,根据并网变换器系统结构建立电流预测模型。其次,推导不同电压矢量下直流母线电流与相电流的关系,分析了三相电流的重构原理,阐明模型预测控制在并网电流采样过程中存在的不可测区域。然后,考虑电压矢量作用时间与最小采样时间的关系,设计了能消除不可测区域的虚拟电压矢量集,提出了一种并网变换器故障容错模型预测控制策略。从虚拟矢量中选择最优矢量实现电流传感器故障模型预测容错控制,降低了并网电流总谐波畸变。最后,实验验证了所提出控制策略的有效性。 展开更多
关键词 并网变换器 电流传感器故障 模型预测控制 电流重构 虚拟矢量
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不平衡电网下开关频率可控的双馈电机模型预测电流控制
12
作者 李胜男 何鑫 +4 位作者 李俊鹏 孟贤 陈勇 陈晗 张永昌 《电气工程学报》 北大核心 2025年第1期99-107,共9页
传统的有限状态集双馈电机模型预测电流控制在不同的工作点下具有变化的开关频率,不利于散热管理和滤波器设计。在模型预测电流控制的基础上,采用一个PI控制器可以实现目标函数中的权重系数自适应调节,使得开关频率可以跟踪参考值,在输... 传统的有限状态集双馈电机模型预测电流控制在不同的工作点下具有变化的开关频率,不利于散热管理和滤波器设计。在模型预测电流控制的基础上,采用一个PI控制器可以实现目标函数中的权重系数自适应调节,使得开关频率可以跟踪参考值,在输出功率和转速变化时,开关频率能够保持恒定。此外在电网电压不平衡时,通过信号延迟法获取电网电压正负序分量并计算转子电流参考值的正负序分量,同时实现定子侧电流正弦对称和开关频率恒定的控制目标。在双馈电机平台开展试验并验证了所提方法的有效性,结果表明所提方法并不因开关频率的控制而牺牲稳态性能,并且开关频率能够在工作点变化以及不平衡电网下保持恒定,便于滤波器的设计。 展开更多
关键词 双馈电机 模型预测电流控制 开关频率控制 不平衡电网
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九开关变换器分时协同模型预测电流控制
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作者 王贵峰 马一鸣 +1 位作者 祝莘莘 刘战 《电力自动化设备》 北大核心 2025年第7期114-120,共7页
针对九开关变换器(NSC)有限集模型预测电流控制(FCS-MPCC)中存在计算量较大、输出电流跟踪精度较差等不足,在分时控制基础上引入协同控制思想,充分利用NSC开关管的冗余性,提出一种可使上、下侧变换器同时工作的分时协同FCS-MPCC方法。... 针对九开关变换器(NSC)有限集模型预测电流控制(FCS-MPCC)中存在计算量较大、输出电流跟踪精度较差等不足,在分时控制基础上引入协同控制思想,充分利用NSC开关管的冗余性,提出一种可使上、下侧变换器同时工作的分时协同FCS-MPCC方法。该方法以2个控制周期为一个循环,前一个控制周期以上侧变换器的输出电流最优为控制目标确定最优矢量,然后基于协同思想与NSC拓扑特点实现下侧变换器输出电流跟随的协同最优控制;后一个控制周期以下侧变换器的输出电流控制最优为目标确定最优矢量,同理实现上侧变换器的协同控制,以此循环往复。与传统矢量寻优方法相比,分时协同控制思想的引入,在NSC上、下侧变换器独立控制基础上实现了电流跟随性能的协同最优控制,有效提高了输出电流跟踪精度;同时,该方法将寻优次数从27次降至8~16次,大幅降低了预测运算量。仿真与实验验证了所提控制策略的有效性与可行性。 展开更多
关键词 九开关变换器 模型预测电流控制 分时协同控制 预测运算量
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列车牵引变流器无偏模型预测控制及采样噪声抑制策略
14
作者 舒立三 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第22期9363-9370,共8页
列车牵引变流器高压直流母线电压存在电压波动,对牵引系统输出电能质量存在较大影响,因此需提高中间级DC/DC变换器的响应速度以减小高低压侧功率耦合。以列车牵引变流器中间级DC/DC变换器为研究对象,针对模型预测控制存在的对电路参数... 列车牵引变流器高压直流母线电压存在电压波动,对牵引系统输出电能质量存在较大影响,因此需提高中间级DC/DC变换器的响应速度以减小高低压侧功率耦合。以列车牵引变流器中间级DC/DC变换器为研究对象,针对模型预测控制存在的对电路参数高敏感性和易受噪声干扰的固有问题,提出了一种无偏模型预测控制及采样噪声抑制策略。首先对双有源桥串联谐振变换器的工作原理及稳态误差产生原因进行分析,设计了基于递归最小二乘算法的控制目标反馈校正方法以消除其稳态误差。其次,引入噪声抑制系数,通过简单有效的方法降低了控制量对控制目标的敏感度。进而,采用虚拟电流代替实际电流采样值,进一步降低系统成本。最后搭建实验平台,验证了所提控制策略在稳态和动态性能上的提升。 展开更多
关键词 隔离式DC/DC变换器 模型预测控制 递归最小二乘算法 采样噪声 无电流传感器控制
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双三相永磁同步发电机扩展虚拟矢量模型预测电流控制
15
作者 许德志 王凤洋 +1 位作者 和阳 王少卿 《电气工程学报》 北大核心 2025年第3期28-39,共12页
模型预测控制因其原理简单、响应速度快以及处理非线性约束方便等优势,广泛应用于多相电机控制系统。但由于电机气隙磁场畸变及整流器开关器件死区时间等非线性因素引起的谐波电流,特别是映射到谐波子空间的谐波电流会增加系统损耗,影... 模型预测控制因其原理简单、响应速度快以及处理非线性约束方便等优势,广泛应用于多相电机控制系统。但由于电机气隙磁场畸变及整流器开关器件死区时间等非线性因素引起的谐波电流,特别是映射到谐波子空间的谐波电流会增加系统损耗,影响发电系统性能。为抑制双三相永磁同步发电机定子绕组中的谐波电流,在现有的十二虚拟矢量的基础上进一步扩展,虽然增加了控制集中候选电压矢量的数量,但运算量并未增大。所提扩展虚拟矢量模型预测电流控制不仅可以有效减少定子电流谐波,而且可以提高发电系统运行性能。最后,通过试验验证了所提控制策略的可行性和优越性。 展开更多
关键词 双三相永磁同步发电机 谐波抑制 模型预测电流控制 扩展矢量
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低频工况下基于桥臂能量补偿的MMC模型预测控制策略
16
作者 杨兴武 杨振文 +3 位作者 王雅妮 江友华 张宇华 宋晋峰 《电力系统自动化》 北大核心 2025年第12期162-170,共9页
针对模块化多电平换流器(MMC)启动或低频运行时,桥臂功率瞬时波动,导致子模块电容电压波动急剧增加这一问题,提出了一种基于桥臂能量补偿的MMC模型预测控制策略,直接从桥臂能量角度抑制电容电压波动。首先,通过分析低频下的桥臂能量波... 针对模块化多电平换流器(MMC)启动或低频运行时,桥臂功率瞬时波动,导致子模块电容电压波动急剧增加这一问题,提出了一种基于桥臂能量补偿的MMC模型预测控制策略,直接从桥臂能量角度抑制电容电压波动。首先,通过分析低频下的桥臂能量波动规律,在直流电流中补偿与能量波动量相反的功率分量,保障上、下桥臂之间的能量平衡。其次,基于能量补偿后的桥臂电流参考值,建立离散时间模型,逆推导出最优桥臂电压,并建立含高频循环电流的桥臂内电压差预测模型,在有限集内进行二次滚动寻优,进一步抑制子模块电容电压波动。仿真和实验结果验证了所提方法在低频工况下具有良好的电容电压波动抑制性能。 展开更多
关键词 模块化多电平换流器 模型预测控制 低频工况 能量补偿 桥臂电流控制 均压控制 有限控制集 高频注入
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面向电流源型PWM整流器的双矢量模型预测直接功率控制 被引量:2
17
作者 王森 杨奕 +2 位作者 郭强 马雯 黄勇军 《电气工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期216-225,共10页
电流源型脉宽调制(Pulse width modulation,PWM)整流器因其网侧存在LC滤波器,系统的控制难度增加。传统直接功率控制策略下的整流器功率波形存在脉动,因模型预测控制具有卓越的动态特性以及直观的控制规律,采用模型预测直接功率控制(Mod... 电流源型脉宽调制(Pulse width modulation,PWM)整流器因其网侧存在LC滤波器,系统的控制难度增加。传统直接功率控制策略下的整流器功率波形存在脉动,因模型预测控制具有卓越的动态特性以及直观的控制规律,采用模型预测直接功率控制(Model predictive direct power control,MPDPC)对传统控制策略进行改进。首先建立了三相PWM整流器的数学模型,给出了每个采样周期内的功率变化率,并推导出相邻采样周期之间的功率关系,然后给出基于单矢量的模型预测直接功率控制策略,提出了基于双矢量的模型预测直接功率控制策略,并优选出两个电流矢量,计算在一个采样周期内的作用时间,并对其进行修正。最后,在Matlab/Simulink仿真软件验证了所提控制策略的可行性和有效性。 展开更多
关键词 电流源型整流器 模型预测控制 双矢量 功率控制
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计及采样扰动抑制的电压源逆变器三矢量无模型预测电流控制方法 被引量:2
18
作者 胡存刚 尹政 +3 位作者 芮涛 陆格野 曹文平 唐曦 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期2408-2417,I0027,共11页
针对传统电压源逆变器无模型预测电流控制(model-free predictive current control,MFPCC)方法存在电流纹波大、电流梯度更新停滞以及预测性能易受采样扰动影响的问题。该文提出一种计及采样扰动的三矢量MFPCC方法。在一个控制周期应用... 针对传统电压源逆变器无模型预测电流控制(model-free predictive current control,MFPCC)方法存在电流纹波大、电流梯度更新停滞以及预测性能易受采样扰动影响的问题。该文提出一种计及采样扰动的三矢量MFPCC方法。在一个控制周期应用3个基本矢量,并根据价值函数计算矢量作用时间,降低了输出电流纹波;其次,通过建立不同矢量作用下的电流梯度方程组,实现电流梯度数据的实时更新,消除了停滞现象;再次,分析采样扰动对MFPCC的影响,采用扩张状态观测器估计采样扰动以补偿预测电流控制,抑制其对输出电流的影响。最后,通过仿真和实验,对所提方法的有效性进行了验证。 展开更多
关键词 电压源逆变器 无模型预测电流控制 三矢量 电流梯度更新 采样扰动
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多变运行工况下混合励磁轴向磁场永磁电机自适应模型预测电流控制 被引量:2
19
作者 徐磊 刘浩 +2 位作者 朱孝勇 张超 范文杰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期725-736,I0025,共13页
针对多变运行工况下混合励磁轴向磁场永磁(hybrid excited axial field permanent magnet,HE-AFPM)电机中电励磁磁场与电枢磁场之间矢量耦合、端部漏磁等导致的电机参数非线性变化问题,该文提出一种混合励磁轴向磁场永磁电机自适应模型... 针对多变运行工况下混合励磁轴向磁场永磁(hybrid excited axial field permanent magnet,HE-AFPM)电机中电励磁磁场与电枢磁场之间矢量耦合、端部漏磁等导致的电机参数非线性变化问题,该文提出一种混合励磁轴向磁场永磁电机自适应模型预测电流控制方法。详细分析HE-AFPM电机拓扑结构及参数变化特性;引入多矢量模型预测电流控制,理论推导分析HE-AFPM电机参数对控制系统的敏感性。在此基础上,将多矢量预测模型作为自适应控制的可调模型,降低了控制算法的复杂度和控制系统的计算负荷,提高了控制系统响应速度;依据波波夫(Popov)超稳定理论,引入3个不等式稳定判据设计各参数的自适应律,可实现多变运行工况下的HE-AFPM电机磁链、自感、互感等参数的有效识别,提高了控制模型的准确性和电流跟踪性能。最后,通过实验验证所提出的自适应模型预测电流控制的有效性。 展开更多
关键词 混合励磁 轴向磁场永磁 参数自适应 模型预测电流控制
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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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