Phương pháp FS-MPC dựa trên quyết định mờ đa mục tiêu với hiệu suất cải thiện cho các bộ chuyển đổi nối lưới

Springer Science and Business Media LLC - Tập 100 - Trang 2439-2456 - 2018
Xing Liu1, Dan Wang1, Zhouhua Peng1
1School of Marine Electrical Engineering, Dalian Maritime University, Dalian, China

Tóm tắt

Trong bài báo này, một phương pháp điều khiển dự đoán trạng thái hữu hạn (FS-MPC) dựa trên quyết định mờ đa mục tiêu (MO-FDM) được đề xuất nhằm cải thiện cả hoạt động ổn định và quá độ của các bộ chuyển đổi nối lưới (GCCs). Các mục tiêu chính của phương pháp được đề xuất là đạt được hiệu suất theo dõi trạng thái ổn định xuất sắc và động lực học cao mà không cần bất kỳ yếu tố trọng số nào trong bộ điều khiển đã thiết kế. Đầu tiên, một kỹ thuật điều khiển lặp lại được nhúng trong bộ điều khiển dự đoán, và một thành phần sai số tích phân được đưa vào hàm chi phí chuẩn được sử dụng trong GCCs. Thứ hai, một quy trình đơn giản và hệ thống, dựa trên kỹ thuật MO-FDM, được áp dụng để tránh việc chọn các yếu tố trọng số. Như vậy, sơ đồ này có tiềm năng tốt để tránh công việc tinh chỉnh phức tạp trong khi hiệu suất điều khiển không bị ảnh hưởng. Hơn nữa, nhằm nâng cao phản ứng động và cải thiện hiệu quả tính toán, một thiết kế tham chiếu động với chiến lược FS-MPC không có chuỗi đơn giản được nhúng vào bộ điều khiển dự đoán. Cuối cùng, kết quả mô phỏng được trình bày để chứng minh hiệu quả của chiến lược điều khiển được đề xuất.

Từ khóa

#quyết định mờ #điều khiển dự đoán trạng thái hữu hạn #bộ chuyển đổi nối lưới #hiệu suất điều khiển #động lực học.

Tài liệu tham khảo

Cortés P, Rodríguez J, Antoniewicz P, Kazmierkowski M (2008) Direct power control of an AFE using predictive control. IEEE Trans Power Electron 23(5):2516–2523 Fischer JR, González SA, Carugati I, Herrán MA, Judewicz MG, Carrica DO (2014) Robust predictive control of grid-tied converters based on direct power control. IEEE Trans Power Electron 29(10):5634–5643 Song W, Ma J, Zhou L, Feng X (2016) Deadbeat predictive power control of single-phase three-level neutral-point-clamped converters using space-vector modulation for electric railway traction. IEEE Trans Power Electron 31(1):721–732 Guzman R, de Vicun̂a LG, Morales J, Castilla M, Matas J (2016) Sliding-mode control for a three-phase unity power factor rectifier operating at fixed switching frequency. IEEE Trans Power Electron 30(1):758–769 Eskandari TH, Arab KD, Eskandari TV (2015) Control of three phase PWM rectifier using virtual flux-based predictive direct power control and SVM under harmonic conditions. Int J Numer Model Electron Netw Devices Fields 29(2):205–221 Zhang ZB, Wang FX, Sun TJ, Rodríguez J, Kennel R (2016) FPGA-based experimental investigation of a quasi-centralized model predictive control for back-to-back converters. IEEE Trans Ind Electron 31(1):662–674 Cho Y, Lee KB (2016) Virtual-flux-based predictive direct power control of three-phase PWM rectifiers with fast dynamic response. IEEE Trans Power Electron 31(4):3348–3359 Rodríguez J, Pontt J, Silva CA, Correa P, Lezana P, Cortés P, Ammann U (2007) Predictive current control of a voltage source inverter. IEEE Trans Ind Electron 54(1):495–503 Cortés P, Ortiz G, Yuz JI, Rodríguez J, Vazquez S, Franquelo LG (2009) Model predictive control of an inverter with output LC filter for UPS applications. IEEE Trans Ind Electron 56(6):1875–1883 Song ZF, Tian YJ, Chen W, Zou ZB, Chen Z (2016) Predictive duty cycle control of three-phase active-front-end rectifiers. IEEE Trans Ind Electron 31(1):698–710 Habibullah M, Lu DDC, Xiao D, Rahman MF (2016) A simplified finite-state predictive direct torque control for induction motor drive. IEEE Trans Ind Electron 63(6):3964–3975 Davari SA, Khaburi DA, Kennel R (2012) An improved FCS-MPC algorithm for an induction motor with an imposed optimized weighting factor. IEEE Trans Power Electron 27(3):1540–1551 Aguilera RP, Lezana P, Quevedo DE (2013) Finite-control-set model predictive control with improved steady-state performance. IEEE Trans Ind Inf 9(2):658–667 Guo X, Guerrero JM (2016) General unified integral controller with zero steady-state error for single-phase grid-connected inverters. IEEE Trans Smart Grid 7(1):74–83 Ahmed KH, Massoud AM, Finney SJ, Williams BW (2011) A modified stationary reference frame-based predictive current control with zero steady-state error for LCL coupled inverter-based distributed generation systems. IEEE Trans Ind Electron 58(4):1359–1370 Kwak S, Kim SE, Park JC (2015) Predictive current control methods with reduced current errors and ripples for single-phase voltage source inverters. IEEE Trans Ind Inf 11(5):658–667 Choi DK, Lee KB (2015) Dynamic performance improvement of AC/DC converter using model predictive direct power control with finite control set. IEEE Trans Ind Electron 62(2):757–767 Rodríguez J, Kazmierkowski MP, Espinoza JR, Zanchetta P, Abu-Rub H, Young HA, Rojas CA (2013) State of the art of finite control set model predictive control in power electronics. IEEE Trans Ind Inf 9(2):1003–1016 Gambier A (2008) MPC and PID control based on multi-objective optimization. In: American control conference, pp 4727–4732 da Costa Sousa J M, Kaymak U (2001) Model predictive control using fuzzy decision functions. IEEE Trans Syst Man Cybern Part B (Cybern) 31(1):54–65 Coello CAC (1999) An updated survey of evolutionary multi-objective optimization techniques: state of the art and future trends. Evol Comput 1:3–13 Yu M, Wang Y, Li Y (2015) A novel sorting-based multi-objective model predictive control for PMSG wind turbines. In: Industrial electronics society, pp 267–272 Xia CL, Liu T, Shi TN, Song ZF (2014) A simplified finite-control-set model-predictive control for power converters. IEEE Trans Ind Electron 8(1):16–31 Xie W, Wang XC, Wang FX, Xu W, Kennel RM, Gerling D, Lorenz RD (2015) Finite control set-model predictive torque control with a deadbeat solution for PMSM drives. IEEE Trans Ind Electron 62(9):5402–5410 Bouafia A, Gaubert JP, Krim F (2010) Predictive direct power control of three-phase pulsewidth modulation (PWM) rectifier using space-vector modulation (SVM). IEEE Trans Power Electron 25(1):228–236 Quevedo DE, Aguilera RP, Péerez MA, Cortées P, Lizana R (2012) Model predictive control of an AFE rectifier with dynamic references. IEEE Trans Power Electron 27(7):3128–3136 Davari SA, Khaburi DA, Kennel R (2012) Using a weighting factor table for FCS-MPC of induction motors with extended prediction horizon. In: IEEE industrial electronics society on IECON 2012—38th annual conference, pp 2086–2091 Zanchetta P (2011) Heuristic multi-objective optimization for cost function weights selection in finite states model predictive control. In: Predictive control of electrical drives and power electronics conference, pp 70–75 Peng FZ, Lai JS (1996) Generalized instantaneous reactive power theory for three-phase power systems. IEEE Trans Instrum Meas 45(1):293–297 Yan Q, Wu X, Yuan X, Geng Y (2016) An improved grid-voltage feedforward strategy for high-power three-phase grid-connected inverters based on the simplified repetitive predictor. IEEE Trans Power Electron 31(5):3880–3897 Rojas CA, Rodríguez J, Kouro S, Villarroel F (2017) Multiobjective Fuzzy-Decision-Making Predictive Torque Control for an Induction Motor Drive. IEEE Trans Power Electron 32(8):6245–6260