电工技术学报  2022, Vol. 37 Issue (8): 2030-2039    DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.210197
电力电子 |
单相五电平整流器滑模模型预测控制
朱艺锋, 赵海龙, 张国澎, 陶海军, 李绍令
河南理工大学电气工程与自动化学院 焦作 454003
Sliding Mode Model Predictive Control of Single-Phase Five-Level Rectifier
Zhu Yifeng, Zhao Hailong, Zhang Guopeng, Tao Haijun, Li Shaoling
School of Electrical Engineering and Automation Henan Polytechnic University Jiaozuo 454003 China
全文: PDF (4364 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 五电平整流器由于具有大功率输出能力、网侧电流谐波小的特性而被广泛应用于高压电力传输变换场合。该文以耦合电感五电平整流器为研究对象,针对传统模型预测外环采用PI控制存在的动态性能差、抗扰动能力差的问题,提出滑模模型预测控制(SMMPC)算法。首先,分析整流器的五电平产生原理,在此基础上建立外环与内环控制所需的动态方程。然后,针对该整流器详细设计滑模模型预测控制算法。最后,仿真和实验结果均表明,该滑模模型预测算法不仅保留了模型预测固定开关频率、延时误差小的优点,同时与PI模型预测控制相比,其动态响应速度与抗扰动能力更加优异。
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朱艺锋
赵海龙
张国澎
陶海军
李绍令
关键词 五电平整流器耦合电感滑模控制模型预测控制    
Abstract:Five level rectifier is widely used in high voltage power transmission and transformation because of its high power output capacity and low harmonic current at the grid side. The traditional model with PI control has poor dynamic performance and poor disturbance resistance when predicting the outer ring. Therefore, this paper proposes a sliding-mode model-predictive control (SMMPC) algorithm. Firstly, the working principle of the rectifier is analyzed, and the mathematical models for outer ring and inner ring control are established. Then, a sliding mode model predictive control algorithm is designed in detail for the rectifier. Both simulation and experimental results show that the sliding mode model prediction algorithm not only retains the advantages of fixed switch frequency and small delay error, but also has faster dynamic response and stronger anti-disturbance ability than PI model prediction control.
Key wordsFive-level rectifier    coupled inductance    sliding mode control    model predictive control   
收稿日期: 2021-02-05     
PACS: TM461  
基金资助:国家自然科学基金项目(U1504518, U1804143)、河南省矿山电力电子装置与控制创新型科技团队项目(CXTD2017085)和河南省科技攻关计划项目(192102210228)资助
通讯作者: 赵海龙 男,1998年生,硕士研究生,研究方向为功率变流器的建模与控制。E-mail: zhaohailong0829@163.com   
作者简介: 朱艺锋 男,1979年生,博士,副教授,研究方向为功率变流器的建模与控制。E-mail: zyfny@hpu.edu.cn
引用本文:   
朱艺锋, 赵海龙, 张国澎, 陶海军, 李绍令. 单相五电平整流器滑模模型预测控制[J]. 电工技术学报, 2022, 37(8): 2030-2039. Zhu Yifeng, Zhao Hailong, Zhang Guopeng, Tao Haijun, Li Shaoling. Sliding Mode Model Predictive Control of Single-Phase Five-Level Rectifier. Transactions of China Electrotechnical Society, 2022, 37(8): 2030-2039.
链接本文:  
https://dgjsxb.ces-transaction.com/CN/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.210197          https://dgjsxb.ces-transaction.com/CN/Y2022/V37/I8/2030