發(fā)布時間：2020-11-16 16:27

　　 相比于模擬控制,數(shù)字控制具有可重復(fù)編程,抗噪聲能力強(qiáng),對使用年限和環(huán)境因素的敏感性低等優(yōu)點。在眾多數(shù)字方法當(dāng)中,基于離散方程的預(yù)測控制算法具有建模簡單,穩(wěn)態(tài)精度高和動態(tài)響應(yīng)速度快的卓越優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注。但是,延時問題和預(yù)測控制對系統(tǒng)參數(shù)敏感的缺點制約預(yù)測控制的進(jìn)一步發(fā)展。如何解決延時和魯棒性差的缺點成為預(yù)測控制算法研究熱點。而且,目前提出的先進(jìn)數(shù)字控制算法基本只應(yīng)用于內(nèi)環(huán)控制,外環(huán)控制還是采用數(shù)字PID控制。內(nèi)環(huán)控制一般只能改善系統(tǒng)性能,外環(huán)控制才是決定系統(tǒng)整體性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。所以,如何同時結(jié)合內(nèi)環(huán)和外環(huán)控制進(jìn)行研究成為提高系統(tǒng)整體性能的重要突破口。本文首先介紹電壓源逆變器常用的數(shù)字控制策略,分析目前預(yù)測控制算法優(yōu)缺點,總結(jié)中外學(xué)者對預(yù)測控制的改進(jìn)方案,并針對外環(huán)控制普遍采用PI控制的研究現(xiàn)狀,提出把預(yù)測控制運用在外環(huán)控制的必要性和優(yōu)越性。其次,以單相電壓源逆變器為研究對象,分析單相電壓源逆變器的工作模態(tài),計算其離散數(shù)學(xué)模型,根據(jù)無差拍控制原理,推導(dǎo)雙環(huán)預(yù)測控制算法控制率。通過對比雙環(huán)預(yù)測控制算法與外環(huán)PI-內(nèi)環(huán)無差拍控制算法在穩(wěn)態(tài)誤差、帶寬和輸出阻抗三個方面的區(qū)別,證明外環(huán)控制采用無差拍控制能有效降低穩(wěn)態(tài)誤差、輸出阻抗和提高動態(tài)響應(yīng)能力。然后,分析實際應(yīng)用的延時問題會導(dǎo)致雙環(huán)預(yù)測控制算法不穩(wěn)定,為了保證雙環(huán)預(yù)測控制算法穩(wěn)定性,在原控制率中,創(chuàng)新性地分別引進(jìn)兩種誤差校正項進(jìn)行補(bǔ)償并對比分析。另外,為了避免繁雜的誤差系數(shù)選取過程,首次結(jié)合李雅普諾夫穩(wěn)定性原理提出動態(tài)誤差系數(shù)。為了結(jié)合最優(yōu)開關(guān)狀態(tài)模型預(yù)測控制的優(yōu)越動態(tài)性能,提出在電流內(nèi)環(huán)控制中采用切換型預(yù)測控制算法。最后,本文設(shè)計了單相電壓源逆變器硬件系統(tǒng)的功率電路、控制電路、采樣調(diào)理電路和驅(qū)動電路等,完成整套實驗平臺的搭建,并利用此平臺分別進(jìn)行外環(huán)PI-內(nèi)環(huán)無差拍控制算法與本文所提控制算法在不同負(fù)載條件下的穩(wěn)態(tài)性能,阻性負(fù)載下動態(tài)性能以及魯棒性等相關(guān)實驗,結(jié)果驗證了本文所提雙環(huán)預(yù)測控制算法的有效性及優(yōu)越性。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM464
【部分圖文】：

第一章 緒論第一章 緒論1.1 課題研究背景及意義生活和工業(yè)使用的大量電源產(chǎn)品，主要包含以下兩種變換器：電壓源和電流源變換器。其中，電壓源變換器在各種需要控制輸出電壓的電能變換應(yīng)用中扮演著重要的角色[1]，在這些電壓源變換器當(dāng)中，在輸出端都會添加 LC 濾波器來減少變換器開關(guān)過程產(chǎn)生的紋波，具體的結(jié)構(gòu)圖如圖 1-1 所示。例如，有源濾波器[2-4]，分布式能源系統(tǒng)[5-7]，變頻驅(qū)動[8-9]，不間斷電源系統(tǒng)（Uninterrupted Power Supply，UPS）[10]。

下面將針對阻性負(fù)載和非線性負(fù)載下的穩(wěn)態(tài)性能、空載與滿載之間切換的動態(tài)性能進(jìn)行比較。搭建的仿真模型如圖2-18 所示。-200-150-100-50050100150200Mangitdue(Bd)10-1100101102103104105-90090180270Pahse(ed)gBode DiagramFrequency (rad/s)雙環(huán)預(yù)測控制算法外環(huán) PI-內(nèi)環(huán)無差拍控制算法法

阻性負(fù)載下輸出電壓波形
【參考文獻(xiàn)】

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1 楊立永;楊爍;張衛(wèi)平;陳智剛;徐龍;;單相PWM整流器改進(jìn)無差拍電流預(yù)測控制方法[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;2015年22期

2 陳燕東;羅安;周樂明;謝寧;金國彬;呂志鵬;;一種功率前饋的魯棒預(yù)測無差拍并網(wǎng)控制方法[J];中國電機(jī)工程學(xué)報;2013年36期

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 黃麗萍;基于無差拍控制的PWM整流器研究[D];東北大學(xué);2013年

本文編號：2886435