光伏发电系统MPPT固定频率滑模控制

基于光伏电池的数学模型,采用Buck电路作为实现电路,以开关周期平均状态概念为基础,建立光伏发电系统的平均状态数学模型.基于滑模控制理论和光伏电池的工作特性,设计了光伏发电系统最大功率点跟踪固定频率滑模控制器,对控制器的固定频率滑模控制算法采用Lyapunov方法进行了存在性和稳定性分析.在理论分析基础上,对光伏发电系统及固定频率滑模控制器进行了数字仿真和实际物理系统实验.仿真和实验结果表明,所设计的固定频率滑模控制器抖振很小,能很好地实现光伏发电系统最大功率点跟踪,控制算法实用有效.     

带二重积分滑模面的PWM电压滑模控制器设计

通过将PWM(脉冲宽度调制)控制与滑模变结构控制的优点结合起来,设计了一种带二重积分滑膜面的滑模控制器来控制二阶交错并联Boost开关功率变换器.滑模面附加积分项使滑模控制系统的运动方程与原阶数相同,改善系统的稳态性能.设计仿真电路对该控制器在Boost变换器连续工作模式下进行PSIM仿真,得出该控制器与传统控制器相比具有更好的动态特性:Boost的电压和电流纹波较小;输出电压对输入电压和输出负载有较强的鲁棒性;输出电压不随开关频率的变化而变化.     

光伏电池的最大功率跟踪以及并网逆变

光伏并网系统成本昂贵是阻碍其市场应用的重要原因,采用无直流传感器的光伏电池最大功率跟踪,在一定程度上降低了控制系统的成本,成为目前研究的热点内容。但目前文献提出的无传感器的光伏电池输出电流、电压的估算方法在估算精度、实时性、以及动态响应能力方面都具有一定的缺陷,使光伏电池的最大跟踪难以达到满意的效果,从而影响到光伏并网系统的输出性能。针对以上问题,提出了基于自适应滑模观测器实现的光伏电池输出电压的估算。该算法对外来干扰,模型参数误差具有良好的抑制能力和对光伏电池输出电压的跟踪具有良好的实时性、精确度。仿真和实验结果均验证了的通过该自适应滑模观测器实现的光伏电池最大功率跟踪和系统的输出具有良好的性能。     

基于变幂次趋近律的滚珠丝杠进给系统滑模控制

为了解决滚珠丝杠进给系统滑模控制的抖振问题并提高系统跟踪性能,提出了一种基于变幂次趋近律的滑模控制方法.所设计的非线性干扰观测器能精确地观测出是否满足匹配条件的干扰.采用改进的变幂次趋近律提高了滑模函数的收敛速度,改善了运动品质.在控制律中设计积分补偿项消除了匀速段的稳态误差.仿真及实验结果表明:基于指数趋近律方法的最大跟踪误差仿真值与实验值分别为3.40和17.77μm,基于改进的变幂次趋近律方法的最大跟踪误差仿真值与实验值降低至2.79和11.00μm.控制电压信号中的抖振明显削弱,且增加外部干扰后仍能维持高精度.仿真及实验结果证明了基于变幂次趋近律的滚珠丝杠进给系统滑模控制方法能够有效消除抖振及匀速段的稳态误差,提高跟踪精度,且对外部干扰具有强鲁棒性.     

电导增量-滑模控制最大功率点跟踪的研究

针对传统方法在光伏发电系统最大功率跟踪中难以同时满足稳定性和响应速度的问题,提出一种基于电导增量-滑模控制最大功率点跟踪的方法,并设计相应的滑模控制器。该方法选择的滑动面使系统渐进稳定同时具有良好的动态品质,并且采用一条直线滑动线,所选滑动线能够改变升压斩波电路的切换模式,迫使光伏阵列工作点在光伏特性曲线上的最大功率点附近移动,从而光伏阵列产生最大功率。仿真结果表明:该方法与传统的电导增量法和滑模控制法相比,能够快速实现最大功率点的跟踪,提高系统的响应速度,并增强系统在最大功率附近的稳定性。     

滑模变结构在风光发电系统中的应用

针对风力发电系统和光伏发电系统高度非线性的特点下如何准确响应负荷变化的问题,提出了基于滑模控制器的风力发电系统和光伏发电系统。采用滑模变结构作为光伏和风力发电系统的控制器,进行最大功率点跟踪控制(Maximum Power Point Tracking)。实验结果表明,滑模控制器能很好地切换光伏发电系统和风力发电系统的两种发电模式,能准确响应负荷变化,起到了好的控制效果。     

光伏最大功率点跟踪变步长电导增量法的算法优化

根据光伏(photovoltaic,PV)系统输出电压-功率(U-P)曲线在最大功率点(maximum power point,MPP)两侧斜率变化的规律有所不同,MPP左侧曲线变化舒缓,右侧相对陡直的特点,在光伏最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)控制方法的研究基础之上,结合现有一些变步长电导增量法,提出了一种在MPP左侧利用指数函数来调整跟踪电压步长;在MPP右侧利用对数函数来调整跟踪电压步长的分段式变步长电导增量优化算法。仿真实验结果表明该方法良好地实现了对光伏系统最大功率点的跟踪,有效地降低了跟踪过程中MPP附近由步长振荡引起的功率损耗,提高了PV系统的功率输出效率。     

Z源光伏系统MPPT模块的Matlab仿真设计

对Z源光伏系统采用一种复合最大功率点跟踪(MPPT)控制方法,即在外界环境或负载突变时,采用固定电压法将光伏阵列的工作点调整到最大功率点附近,以保证跟踪的快速性;工作在最大功率点附近时以扰动观察法进行干扰,以提高系统跟踪效率。结合Z源逆变器前级的X型LC网络对固定电压法和扰动观测法相结合的MPPT方法进行了仿真研究。仿真结果表明,该方法响应速度快,稳态精度高。     

光伏并网发电系统最大功率输出控制研究

针对光伏并网发电系统功率输出低的问题,提出从优化最大功率点跟踪和并网控制2个方面综合考虑的方案。对于光伏阵列的最大功率输出,提出一种改进的模拟退火-粒子群优化算法(PSO-SA);对于并网功率控制,提出多参数逆变器复合控制以及直流侧电压和幅值稳定的控制策略,通过Matlab/Simulik软件搭建相关模型并进行仿真。研究结果表明:模拟退火-粒子群优化算法(PSO-SA)能够解决遮荫情况下全局最大功率点跟踪问题,避免光伏阵列陷入局部最大功率点,减少光电转换系统的能量损失;多参数逆变器复合控制以及直流侧电压和幅值稳定的控制策略能实现光伏并网发电最大功率稳定输出,使能源利用率最高。仿真结果验证了这些方案的可行性和有效性。     

基于DSP的光伏并网系统的设计

以DSP为控制平台设计光伏并网系统,在改进型单纯形加速法的基础上,采用电压型全控桥为逆变结构,设计新型光伏阵列最大跟踪控制优化算法,跟踪光伏阵列最大输出功率点．在线调节步长改变电压收敛速度,设计锁相控制电路,自动同步跟踪电网频率和相位．测试数据表明：结合优化技术的变步长MPPT算法能快速准确跟踪最大功率点,系统波动小,稳定性高,逆变器电流和电网电压同频同相馈送电网,从而有效提高系统逆变效率及可靠性．     

光伏系统最小二乘法的MPPT追踪

为了克服传统固定电压法和扰动法存在的缺陷,提出了基于三点最小二乘法的最大功率点跟踪方法.该方法将定步长与变步长相结合,提高了追踪最大功率点的准确性、快速性以及输出电压的稳定性.利用Simulink建立仿真模型,在不同的起始电压和步长的情况下,追踪光伏电池的最大功率点.仿真及实验结果表明:三点最小二乘在最大功率点跟踪控制过程中跟踪精确,系统工作稳定,输出功率有明显提高.     

模糊控制的占空比扰动观察法在光伏MPPT中的应用

本文针对传统的光伏发电最大功率点跟踪(MPPT)技术需要检测光伏电池的输出电压、电流两个变量,研究了一种只需检测输出电流实现MPPT的算法。同时,由于传统占空比扰动观察法会使系统在最大功率点附近振荡而造成功率损耗,研究将模糊控制器应用于占空比扰动观察法中。通过理论分析及仿真研究结果表明,新的算法能快速、准确地实现光伏电池MPPT,并减少了系统成本和功率损耗。     

单级式功率解耦光伏逆变器研究

研究了单级式光伏逆变器,改进后得到单级式功率解耦光伏逆变器,可在单级中兼顾完成最大功率点跟踪(MPPT)控制和输出电压控制。利用状态空间平均法建立了系统数学模型。提出了改进的单级式功率解耦逆变器,有效增大直流侧输入电压范围。根据拓扑特性,提出了改进的SPWM控制方法。解决了MPPT和输出电压之间的协调问题。最后通过仿真和实验,证实该拓扑的合理性和可行性。     

基于线控技术的四轮转向全滑模控制

针对具有线控技术的四轮转向车辆,设计了一种全滑模控制器用于提高车辆的操纵稳定性.以前、后车轮转角作为控制输入,设计全滑模控制器使实际的质心侧偏角和横摆角速度跟踪理想的质心侧偏角和横摆角速度,通过在滑模面中加入跟踪误差积分项来消除稳态跟踪误差不为零的现象,并运用Lyapunov定理给出了全滑模控制器的稳定条件.最后通过2种车辆模型下不同工况的仿真分析,对比了传统前轮转向、常规滑模控制的四轮转向和全滑模控制的四轮转向的动力学响应,结果表明所设计的全滑模控制器不仅消除了稳态跟踪误差不为零的现象,而且提升了车辆抵抗外界干扰和系统参数摄动的鲁棒性.     

光伏并网系统的大脑情感控制器设计方法

温度、光照等因素的影响使光伏阵列的输出呈间歇性，而光伏并网系统采用传统的PI控制方法无法快速跟踪其变化易造成较大的能量损失，并对电网产生一定干扰。针对此问题，文中模拟大脑的情感学习、记忆和调节机制，提出一种基于大脑情感的光伏并网系统电压外环控制器设计方法，通过选取直流电压误差的比例和积分作为感官输入信号并获得相应的控制结构，再利用学习率来改变控制器参数自动调整的范围。与传统PI控制方法相比，该控制器具有自适应校正能力，可以根据直流侧电压误差的大小来调整电压误差跟踪步长，实现系统电压的快速跟踪，具有较强的鲁棒性。通过仿真及dSPACE实验结果分析可知，情感控制器具有自适应校正能力、较快的响应速度和较强的抗干扰能力，有效减少系统的能量损失。     

三相电压型逆变器的鲁棒跟踪双环控制器

为了保证三相逆变器在负载变化及参数摄动时输出电压动态响应快、稳态精度高、波形失真率小,基于αβ模型设计一种电感电流内环电压外环的双闭环控制器.电压外环采用离散积分滑模控制以改善系统的稳态性能并增强系统的鲁棒性.进行了正弦波跟踪的仿真实验,结果是突加纯阻性负载时调整时间为2 ms, 暂态过程中输出电压总谐波畸变率为3.46%; 当参数缓慢变化时总谐波畸变率为 0.13%.仿真结果表明: 当系统参数和负荷有较大变化时系统能很好的跟踪参考电压,控制策略是可行的.     

一种新型滑模控制器的设计及其应用

针对非线性不确定系统的控制,设计了一种新的基于高阶积分的滑模控制器。这种控制器集成了积分和高阶滑模控制的优点,具有抑制抖振、实用于非最小相位系统和有较强的鲁棒性特点,并且为了进一步减少控制抖振问题引入了饱和函数对控制器进行改进。在系统的不确定性和干扰鲁棒控制方面,提出的滑模控制器能够使系统稳定工作;只需要满足干扰有界的条件,其稳定性利用李雅普诺夫方法得到了验证。最后通过在干扰环境下在无人机的轨迹跟踪上仿真研究,验证了提出的滑模算法的有效性。     

有刷直流电机自适应滑模控制器设计与实验

为了提高有刷直流电机低速控制的精确性,设计了基于扰动补偿的有刷直流电机转速自适应滑模控制器。首先,针对转速模型中摩擦力在转速快速变化过程中体现的快变特性和在线估计困难的特点,采用Stribeck稳态摩擦力模型,通过离线辨识模型参数的方式计算摩擦力;其次,针对负载扭矩等扰动的慢变特性,设计了扰动观测器对其进行在线估计,并证明了估计误差的有限时间收敛性及有界性;最后,设计了自适应滑模控制器对扰动进行补偿和误差反馈校正,进而实现精确的转速跟踪控制,并在Lyapunov稳定性框架下证明了闭环系统的稳定性。该控制器的开关增益仅与扰动观测器估计误差的上界相关,避免了一般滑模控制方法采用高增益来提高控制精度的问题,从而能够大大减小系统输入抖振现象,有利于工程实现。所提方法的稳态误差分别为PI、传统滑模控制器稳态误差的46%、63%,响应时间在0.15s以内,远小于PI、传统滑模控制器的响应时间,通过正弦参考信号跟踪实验,验证了所提方法在瞬态工况下具有很好的控制效果。实验结果表明,所设计的控制器能有效抑制摩擦力及负载扰动对电机控制带来的影响,能显著改善电机控制的稳态和瞬态性能,并且该方法能大大减小控制输入的抖振问题。     

结合智能数据库的电导增量MPPT系统研究

本文针对太阳能光伏发电系统的功率输出非线性特点,提出一种结合数据库,利用电导增量实现最大功率跟踪的系统。论文根据光伏阵列的特性,建立光伏系统数学模型,采用电导增量法建立历史和实时数据库,通过数据库查询尽快跟踪功率变化,调整占空比,达到实时最大功率跟踪。系统采用MSP430作为控制器,定时方式产生PWM控制变换器开关。研究结果表明,系统可以快速跟踪最大功率变化,提高跟踪精度和输出功率,相对传统电导增量法本文方法跟踪速度提高5%-20%。     

一类不确定非线性系统的改进积分滑模跟踪控制

针对一类不确定非线性系统的滑模跟踪控制,在切换函数中引入跟踪误差的积分项,并用各状态变量代替各误差项,消除了传统滑模跟踪控制所需的被跟踪信号的一阶及高阶导数己知的假设.同时为了防止在初始误差较大的条件下积分饱和引起的超调较大的问题,设计了一种改进积分型滑模面.在边界层外,通过调节因子对积分项进行削弱;在边界层内,采用传统积分以减小系统稳态误差.仿真研究表明,此滑模控制方法具有良好的控制性能及较强的鲁棒特性.