PWM-Based Optimal Model Predictive Control for Variable Speed Generating Units

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PWM-Based Optimal Model Predictive Control for Variable Speed Generating Units

机译：基于PWM的变速发电机组最优模型预测控制

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This article investigates the dc-link voltage control of an active rectifier that is supplied by a variable speed permanent magnet synchronous generator. This configuration is commonly encountered in gearless wind energy conversion systems as well as in variable speed generating units. The proposed control strategy uses an optimal voltage vector based modulated model predictive control (MPC) to achieve direct power control. The studied scheme combines the advantages of finite control set MPC and control techniques that use pulsewidth modulator. The fast dynamics of the former are obtained during large transients, and the constant switching frequency operation, of the latter, is ensured in steady state. At each sampling instant, all the switching states are evaluated and the two adjacent states that give minimum error in the controlled variables are selected. The duty cycle of each of these vectors is computed through linear combination and appropriately limited for overmodulation. Simulations and cosimulation results presented in this article show interesting results. The control strategy has been developed on a field-programmable gate array control platform and experimental results at steady state are shown, with the aim to demonstrate the computational feasibility of the control strategy.

机译：本文研究了由变速永磁同步发电机提供的有源整流器的直流母线电压控制。在无齿轮风能转换系统以及变速发电机单元中通常会遇到这种配置。所提出的控制策略使用基于最优电压矢量的调制模型预测控制（MPC）来实现直接功率控制。所研究的方案结合了有限控制集MPC和使用脉宽调制器的控制技术的优势。前者的快速动态特性是在较大的瞬变过程中获得的，而后者的恒定开关频率操作可确保处于稳定状态。在每个采样时刻，将评估所有开关状态，并选择两个在控制变量中产生最小误差的相邻状态。这些向量中每个向量的占空比都是通过线性组合计算得出的，并针对过调制进行了适当的限制。本文介绍的仿真和协同仿真结果显示了有趣的结果。该控制策略是在现场可编程门阵列控制平台上开发的，并给出了稳态下的实验结果，旨在证明该控制策略的计算可行性。

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来源
《IEEE Transactions on Industry Applications》 |2020年第1期|541-550|共10页
作者

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作者单位

Roma Tre Univ Ctr Power Elect & Drives I-00146 Rome Italy;

Univ Nottingham Dept Elect & Elect Engn Nottingham NG7 2RD England;

Univ Nottingham Power Elect Machines & Control Res Grp Nottingham NG7 2RD England;

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收录信息美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
Voltage control; Inverters; Predictive control; Mathematical model; Rectifiers; Capacitors; Permanent magnets; Direct power control; modulated model predictive control (MPC); optimal voltage vectors; permanent magnet synchronous generator (PMSG);

机译：电压控制;逆变器;预测控制;数学模型;整流器;电容器;永磁体直接电源控制;调制模型预测控制（MPC）;最佳电压矢量;永磁同步发电机（PMSG）;

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