多约束永磁同步电机稳定模型预测控制策略

针对多变量约束条件的永磁同步电机(PMSM)调速问题,提出一种稳定模型预测控制(MPC)策略.采用更加简单、精确的PMSM线性化模型设计一个线性MPC控制器;在线性MPC策略中引入终端函数和终端多面体不变集概念,通过构造包含多变量约束条件的线性规划问题,使线性MPC控制器能够保证系统的闭环稳定性.与传统抗饱和(Anti...     

基于时滞模型预测控制算法的网络化AGC研究

针对网络化自动发电控制(AGC)系统通信延迟的不确定性和数据丢包问题,提出一种基于时滞模型预测控制(MPC)算法的网络化AGC系统,该方法采用计及通信延时的互联电网时滞动态状态方程作为MPC的原始预测模型,以最优加权算法预测通信延时;并在MPC滚动优化目标函数中增加输出量预测值变化量,以减少发电机组调节次数。利用MPC多步超前预测控制功能,在执行机构信号接收端设置缓存器存储控制量预测序列,作为网络偶发数据包丢失时的备用次优控制信号。通过对两区域互联电网网络化AGC系统的仿真分析,仿真结果表明该方法能确保在随机通信延迟下网络化AGC具有优异的动态响应性能,该系统对通信延迟变化具有良好的适应性和较强的鲁棒性。     

基于改进动态潮流的DFIG风电系统层级频率模型预测控制

电力系统原有同步发电机(SG)负责的调频可由双馈感应发电机(DFIG)提供。评估调频效果时,相较详细时域仿真分析,可采用动态潮流(DPF)算法减少运算量。提出包含上层频率预测与下层DFIG控制的层级频率控制。双层控制中皆引入模型预测控制(MPC),通过预估控制效果确定控制目标。上层控制在DPF中引入SG调速器,以提升频率预测精度,基于此确定DFIG有功参考值,在其中计及了DFIG机械暂态的变化率约束。下层控制提出采用基于MPC的直接转子电流控制,追踪调频过程中的DFIG有功参考值,并在频率预测中计及其控制响应。     

CLLLC谐振变换器的分级寻优模型预测控制

针对CLLLC谐振变换器提出了一种基于分级寻优模型预测的混合控制策略。通过结合变频控制与移相控制的优点,在实现软开关的同时,能拓宽变换器的电压增益范围。该策略不仅减小了普通有限集模型预测控制(MPC)策略的计算量,还改善了PI控制存在的电压超调大和动态响应慢的问题,在稳态性能相近的情况下提升了变换器系统的动态性能。最后通过Matlab/Simulink仿真和实验证明了分级寻优MPC策略的有效性。     

基于改进算法MRAS观测器的异步电动机模型预测控制

模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)是近年来在交流调速领域逐渐受到关注的一种优化控制算法。针对预测控制所需的转速和磁链参数,提出了将基于改进算法的转子磁链观测器作为参考模型的模型参考自适应(MRAS)观测器,该观测器消除了积分环节普遍存在的初始相位和直流偏置的影响,提高了转子磁链观测的准确性和转速辨识的可靠性。最后在Matlab/Simulink环境下搭建了基于无速度传感器的MPC仿真模型,仿真结果验证了MPC的优越性和MRAS观测器的准确性。     

基于模型预测控制理论的风电场自动电压控制

风电场电压受风力影响容易快速波动,传统基于当前时间断面进行决策的方法易出现无功控制滞后、多种设备不协调等问题。为此,基于模型预测控制(model predictive control,MPC)理论,提出了一种旨在协调风力机和静止无功发生器(static var generator,SVG)的风电场电压控制方法。区别于传统电压控制方法,所提出方法的目标是实现未来时间窗内电压控制曲线和无功调节动态过程的优化。利用自回归滑动平均方法预测风力机的有功出力,并分别以一阶惯性环节和比例积分环节模拟风力机和SVG无功控制的动态过程,在此基础上利用灵敏度预测求解风电场内各母线(含风力机机端母线)的未来电压曲线。由此建立了以目标函数为未来时间窗内并网点电压偏移最小和SVG动态无功储备最大的优化模型,并采用对偶单纯形法求解。在基于DIgSILENT建立的风电场仿真系统上进行了仿真验证。时域仿真结果表明,所提出的方法通过预测不同设备未来一段时间的控制动态过程,能合理安排快、慢无功出力,提前响应系统中可预见变化,保证风力机机端电压安全,并维持并网点电压平稳。     

基于SOC的五相电机模型预测控制系统研究

由于五相电机调速系统包含25=32个有效电压矢量,当采用模型预测控制(MPC)方法进行系统控制时,存在滚动优化次数过多、耗时严重等问题,造成电流内环跟踪品质的大幅降低。研究了一种基于片上系统(SOC)的电机模型预测控制系统,在建立五相电机调速系统离散预测模型的基础上,结合SOC并行处理的特点,进行MPC价值函数优化设计。样机实验结果表明SOC应用于五相电机MPC系统的可行性和有效性。对比顺序执行的数字处理系统可知,SOC有效提升了系统执行速度和控制精度,为价值函数中加入更多复杂优化指标提供了可能。     

基于极端天气情况的风-储系统平抑控制策略

提出了一种储能系统的功率控制方法,实现了极端天气情况下风电场出力波动的快速平抑。该控制框架融合了机器学习算法与模型预测控制方法,由基于在线序贯极限学习机的神经网络模型预测优化时域范围的风电功率,储能的充放电功率指令通过MPC进行滚动优化,保证储能系统的运行约束得到满足。仿真实验表明该方法能够实现储能系统的快速充、放电管理,利用准确的风电功率预测,降低了极端天气下风电场功率陡降对电网的不利影响,使得风-储联合系统注入电网的功率更接近给定值。     

两阶段频率和电压协调校正方法

该文提出了利用模型预测控制(modelpredictive control,MPC)进行频率和电压协调校正的方法,以应对大规模直流馈入受端系统频率和电压失稳交织问题。在故障下利用模型仿真预测频率电压响应,同时利用数值法和直接法进行轨迹灵敏度的计算,基于轨迹灵敏度建立协调滚动优化模型,并将控制量反馈回电网,形成闭环控制。提出了两阶段频率和电压协调校正方法,在第一阶段投入辅助决策,在第二阶段利用基于MPC的协调校正,通过闭环控制增加控制量直至频率和电压恢复至稳定运行水平。利用实际系统仿真数据对所提方法进行了测试。结果表明,基于MPC的协调校正方法能够通过对灵敏控制集的切负荷控制使频率和电压协调恢复至稳定运行水平。两阶段校正方法利用辅助决策快速投入加快了恢复速度,利用基于MPC的闭环控制有效的使频率和电压恢复至稳定运行水平。     

基于模型预测控制的单位功率因数电流型PWM整流器

传统的模型预测控制(model predictive control,MPC)采用基于脉冲响应的非参数模型作为预测控制模型,计算复杂,很难直接应用到快速的实时控制系统领域。该文提出了一种改进的MPC,并将此改进的MPC技术成功地引入到电流型PWM整流器(current source PWM rectifiers,PWM-CSR)的功率因数校正系统中。改进的方法从PWM-CSR控制量与被控制量的传递函数入手,得出整流器的一阶差分方程作为预测控制模型,同时省略传统模型预测控制(MPC)中参考轨迹这一不确定因素,因而克服了传统MPC计算量大,实现困难的缺点,并保留了传统MPC反馈校正、滚动优化的优点。在用DSPTMS320LF2407A为开发平台的实验样机结果表明:改进的MPC用于PWM-CSR的功率因数校正系统中,具有优良的稳定控制性能和快速的动态响应性能。     

基于模型预测控制的电解铝负荷参与电网频率稳定控制策略

新型电力系统“双高”运行特性给电网频率稳定控制带来严峻挑战,电解铝负荷属于温控负荷,具备功率可调容量大、热惯量大及调节时间快等特性,是一种较好的调频资源。为此,提出了一种基于模型预测控制(model predictive control, MPC)的电解铝负荷参与电网频率稳定控制策略。首先,对电解铝负荷进行了精确建模,为电解铝负荷参与频率控制奠定基础;其次,计及发电机速率限制和负荷调节深度约束,提出了模型预测频率响应模型;最后,基于模型预测控制策略,在考虑不同电解铝可调容量参与系统调频中进行仿真分析。仿真结果表明,电解铝负荷可以提升系统抗扰动能力。所提MPC策略具有良好的控制效果,表现出较强的鲁棒性,能够有效缩短调频时间,提升系统调频的动态性能。     

基于受控微分—代数系统灵敏度分析的紧急控制

基于时域仿真得到的系统受扰轨迹给出了暂稳紧急控制的非线性规划模型，该模型采用一种启发式的功角积分型指标构成稳定约束。通过引入受控非线性微分-代数系统灵敏度分析求出所定义的功角积分型指标对控制变量的梯度后，给出了所建立的暂稳紧急控制非线性规划模型的2种求解方法：近似规划算法和拟贪婪算法。所提出的暂稳紧急控制模型与时域仿真具有同等的模型适应性。对多机系统切机／切负荷暂稳紧急控制的数值仿真表明，该方法是有效的。     

基于模型预测控制的分散式空调两阶段优化调度

近年来，空调负荷急剧增长，如何保证电网的安全、稳定运行是当前亟须解决的重要难题。针对含分散式空调的楼宇微网，提出一种基于模型预测控制（Model Predictive Control,MPC）两阶段优化调度策略。日前阶段，考虑楼宇微网设备间电能的互济互补能力，以系统运行经济性、环保性以及设备损耗作为综合成本目标，兼顾自身利益的同时最大限度地消纳可再生能源。在日内阶段，基于MPC方法建立融合分散式空调的楼宇微网预测模型，并反复滚动优化，以解决可再生能源出力、负荷预测精度随时间尺度增加而下降的问题。通过算例分析得出：分散式空调两阶段优化调度方法能够有效解决预测误差较大的问题，在平滑联络线的同时使系统鲁棒性得以提升。     

光储系统中双向变换器的模型预测控制方法北大核心

针对光储系统中双向Buck/Boost DC-DC变换器,提出了新的基于模型预测控制(MPC)的方法。该方法通过建立系统模型来预测下一时刻变换器中所有可能的开关状态所对应的目标函数值,然后通过最小化目标函数值确立下一时刻的开关状态,使系统控制目标达到最优。将所提出的新的控制方法与原有的传统PI控制方法进行了仿真比较,仿真结果表明模型预测控制方法不仅实现了母线电压的稳定,使其超调控制在1.25%以内,而且使双向DC-DC变换器工作模式之间的切换时间缩短。     

开绕组永磁同步电机系统有限集模型预测控制研究

提出了一种用于开绕组永磁同步电机(OW-PMSM)的快速模型预测控制方法,与传统模型预测电流控制(MPCC)相比,在不影响性能的情况下减少了预测的次数和时间.为了提高OW-PMSM的转速响应和抗负载扰动性,提出了单环模型预测控制(MPC),将速度环MPC和电流环MPC组合一起同时进行模型预测控制.仿真结果表明所提出方法能够有效降低算法复杂度和改善系统控制性能.     

计及不确定性的电力系统时域仿真的区间算法

由于模型参数的近似处理和量测误差的存在，电力系统仿真模型参数的数值具有不确定性，特引入区间分析方法来处理电力系统仿真计算中的不确定性问题，并采用区间数来描述模型参数的不确定性，将方程变量取为区间变量。这样，计及不确定性的电力系统时域仿真计算变成了对区间微分方程组的求解，需要采用区间积分方法。文中采用区间泰勒级数法进行区间微分方程组的求解，提出和实现了计及不确定性的电力系统时域仿真的区间方法。该方法只需一次仿真计算，就可以严格分析单个或多个模型参数的不确定性对仿真结果的影响，相比于另一种进行不确定性分析的蒙特卡罗方法，具有计算时间节省的优点。采用WSCC 3机9节点算例系统的计算结果与传统时域仿真的点值法和蒙特卡罗方法的结果比较，也验证了方法的有效性和应用价值。 关键词：；；；；     

级联多电平并网逆变器简化模型预测控制研究

传统的模型预测控制(MPC)策略在实时控制过程中需要较多的时间进行预测和优化,因此在采样和输出之间具有一定的延时,故此处提出一种简化MPC策略。采用TMS320F28335型DSP作为控制器,以级联H桥多电平并网逆变器为控制对象,分析了该简化MPC策略下并网电流的稳态与动态性能。仿真和实验结果验证了该简化MPC策略应用在级联H桥多电平并网逆变器中的可行性。     

用于海上风电的准Z源逆变器并网功率控制

为了克服传统模型预测控制(MPC)的缺陷并获得更好性能,针对并网准Z源逆变器(qZSI)提出了一种低计算量的模型预测功率控制。所提MPC应用多个矢量来实现并网qZSI的预期性能。通过计算ST矢量的最佳占空比,可以大大降低电感电流纹波。为了消除加权因子,提出了一种改进的滑模控制方法,用于同时控制电容电压和电感电流。此外,给出了一种快速有效的最优扇区选择方法,大大减少了MPC的计算量。因此,所提MPC的计算负担显著降低。仿真和实验结果都证明了该方法的有效性和优势。     

基于TS模糊模型的稳定预测控制及其在机炉协调系统中的应用

针对TS模糊系统,提出一种基于模糊李亚普诺夫函数的稳定预测控制方法,通过构造模糊李普诺夫函数并最小化预测控制中无穷时域或拟无穷时域性能指标的上界,来设计满足系统闭环稳定、输入约束以及控制性能最优的平行分配补偿控制律.该控制律最终归结为求解一组线性矩阵不等式约束下的凸优化问题.模糊李亚普诺夫函数的使用减少了公共李亚普诺夫函数及分段李亚普诺夫函数的保守性,增加了可行解的范围.数值仿真和火电厂非线性机炉协调系统中的仿真试验,证明了这种方法的优越性和有效性.     

电力系统电压崩溃的显式模型预测控制

由于电力系统不仅包含非线性动态,还包含了离散事件以及一些离散的操纵变量,因此电力系统本质上是一个复杂的混杂系统。利用混合逻辑动态（MLD）模型和分段仿射模型（PWA）描述电力系统的非线性动态特性、离散事件和变量,建立电力系统的混杂系统模型。针对电力系统的混杂模型,将显式模型预测控制技术应用于电力系统,并对电力系统的电压进行稳定控制。数值仿真研究表明,所提方法能够预测和防止电压崩溃,并对于故障情况能够迅速地做出响应,表明该方法是有效的。