基于CRAIMA模型的核反应堆功率广义预测控制

为控制反应堆功率负荷跟踪变化,基于预测控制的原理设计了一种适用于核反应堆功率非线性过程的预测控制方法.以点堆动力学方程为基础建立了核反应堆功率数学模型,为方便广义预测控制器的设计,将此数学模型转换成受控自回归积分滑动平均模型(CARIMA).采用广义预测控制方法设计了反应堆功率控制器,对所设计的控制器性能进行了仿真验证.仿真结果表明,在功率观测期间存在1%额定功率的观测噪声的情况下,功率输出能够快速跟踪期望功率,并且功率观测带来的扰动对于功率实际运行影响较小,说明此控制器能够消除不确定干扰和非线性因素对系统的影响,保证反应堆功率系统的稳态精度和动态品质,能够应用于核反应堆功率控制系统中,并且具有优良的控制效果.     

基于DSP的永磁同步电动机交流伺服控制系统的设计

提出一种基于最新高性能DSP芯片TMS320F2812的永磁同步电动机交流伺服控制系统的设计方案.系统由TMS320F2812芯片、外围接口电路和功率驱动单元组成,讨论了空间矢量脉宽调制(SVPWM)的控制方法.系统采用以位置和转速调节做控制外环,以电流调节为内环的三闭环控制.在C200平台CCS3.1环境下进行软件设计实现系统的控制.该系统具有响应快、稳态精度高等特点.     

永磁直驱风力发电系统控制策略仿真研究

风力发电系统是一个复杂的能量转换系统,有效地控制是系统安全、稳定运行的关键.针对永磁直驱风力发电系统(PMSG),机侧变流器采用功率外环、电流内环双闭环控制;网侧变流器采用电压外环、电流内环双闭环控制;最大功率点跟踪(MPPT)控制采用变步长爬山搜索法.建立了基于该控制策略的永磁直驱风力发电系统MATLAB仿真模型.仿真结果表明,采用该控制策略,系统能跟踪风能最大功率点安全、稳定运行,验证了该控制策略的有效性.     

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.     

无速度传感器永磁同步电机预测电流控制策略

针对传统控制中电流环采用PI调节器存在的延时,基于永磁同步电机数学模型推导无差拍预测电流控制模型,利用预测电流控制提高系统暂、稳态性能.在此基础上,针对预测电流控制对于电机参数变化高敏感性的特点以及机械传感器测速成本高、精度低的问题,引入鲁棒因子,并利用波波夫稳定理论推导了控制系统模型参考自适应转速估算模型,设计了无速度传感器永磁同步电机预测电流控制系统.搭建控制系统Matlab仿真模型和电机对拖实验平台,仿真与实验结果的一致验证了所采用控制策略的有效性,表明该系统具有较高的转速辨识精度以及良好的动稳态特性.     

三相电压型PWM整流器的反馈线性化和滑模控制

建立了同步旋转坐标系下的三相电压型脉宽调制(PWM)整流器(VSR)的非线性数学模型,针对有功电流和无功电流强耦合的特点,提出一种基于该坐标系的电压和电流双闭环控制算法,其中电压外环采用滑模控制算法,电流内环采用状态反馈精确线性化控制策略,最后建立了仿真模型并与传统PI控制进行了仿真对比.结果表明,该复合控制方案结合了两者的优点,使VSR既具有良好的鲁棒性,又能实现无功电流和有功电流的解耦控制,系统能保证很高的功率因数,输出电压恒定,能适应负载的扰动和非线性变化,具有很好的静动态性能.     

采用功率内环和电压平方外环的电压型PWM整流器

根据电压型PWM整流器在同步旋转dq坐标系中建立的整流器功率控制数学模型,基于功率前馈解耦,解决了有功功率和无功功率互为耦合问题.为克服整流器电流控制策略、直接功率控制策略及非线性控制策略的不足,提出了采用功率内环、直流电压平方外环电压型PWM整流器的新控制策略.由于采用直流电压平方外环,提高了整流器直流电压跟踪和功率跟踪能力,使系统具有响应快、稳定性好、抗负载扰动能力强及结构简单的优点.给出了系统控制器的设计方法.通过正常负载及负载扰动情况下的计算机仿真,证明了新控制策略的可行性.     

异步电机低开关频率的模型预测直接电流控制

针对二极管箝位型(neutral point clamped, NPC) 三电平逆变器驱动异步电机的低开关频率控制, 提出了一种新颖的模型预测直接电流控制(model predictive direct current control, MPDCC) 方法. 基于推导的传动系统离散时间内部预测模型, 控制器预测了每个容许开关位置对应的电流输出轨迹、外推输出轨迹, 并根据评估平均开关频率的价值函数在线滚动优化实时求取最优开关矢量, 使得逆变器平均开关频率最小化, 且保持电流轨迹在给定的滞环范围内. 相对于已有的单步预测电流控制方法, 该方法在保持基本相同谐波性能的同时显著降低了开关频率. 仿真结果表明, 低开关频率模型预测电流控制算法可将三电平逆变器的平均开关频率降低至500 Hz 以下, 并且具有较理想的电流谐波畸变和动态响应性能.     

基于模糊变结构控制设计一种鲁棒主动队列管理算法

基于模糊逻辑控制(FLC)提出了一种主动队列管理(AQM)算法.该算法将滑模控制器(SMC)和PI控制器相结合,综合了二者的优点,既对网络模型的不确定性、网络参数的时变性以及非TCP流所引起的网络抖动具有很强的鲁棒性,又可以通过PI控制使稳态误差最小.仿真结果表明该算法可以获得好的暂态和稳态响应,结果也表明在网络条件变化的情况下,该算法优于传统的PI控制和传统的变结构控制.     

三相光伏发电系统瞬时电流控制及其孤岛检测技术

以三相光伏并网系统为对象,研究了一种逆变器瞬时电流控制策略以及基于功率解耦控制和新型锁相环的孤岛检测方法.基于逆变器参数的瞬时电流控制作为内环控制器可以实现准确快速的电流跟踪,有功无功电流解耦控制作为外环控制器用来稳定逆变器直流电压稳定以及实现并网功率输出.还设计了一种基于无功-频率关系的锁相环,将该锁相频率作为正反馈...     

一种基于MFAC外环补偿的非线性LS-SVM逆系统数据驱动控制方法

针对直接逆模型控制系统的鲁棒性和抗干扰能力不足问题,提出一种无模型自适应控制(MFAC)外环补偿的非线性系统最小二乘支持向量机(LS-SVM)逆系统数据驱动控制方法.首先采用LS-SVM建立非线性系统的逆模型,并将其作为前馈控制器串联在原系统之前,构成一个伪线性系统,其次采用MFAC构成外环反馈补偿控制.仿真研究表明,LS-SVM逆模型/MFAC复合控制方案不仅具有良好的跟踪性能,而且具有较强的鲁棒及抗干扰性.     

三相电压型PWM整流器直接功率控制仿真研究

分析了三相PWM整流器的工作原理,介绍了基于定频电压空间矢量调制的直接功率控制方法,建立Matlab/Simulink环境下的仿真模型,对系统进行了仿真分析。仿真结果表明该方法实现了输入电流正弦化,单位功率因数整流,具有良好的动态和稳态性能。     

三相四线制APF电流预测控制策略仿真

针对三相四线制有源电力滤波器(APF)固有延时造成APF补偿性能下降问题,提出了一种基于神经网络的电流预测控制方法。研究了基于神经网络模型预测控制的基本原理。建立了三相四线制APF电流预测控制结构模型。在此基础上设计了神经网络预测控制器。实现了对三相四线APF电流的预测控制。仿真实验结果证明,基于神经网络的电流预测控制具有较好的跟踪能力,克服了网侧电流存有毛刺的现象。提高了APF补偿能力。     

储能型准Z源光伏发电系统级联模型预测控制

针对传统有限集模型预测控制(FCS-MPC)存在权重因子整定繁琐的问题,提出一种级联模型预测控制(SMPC)策略,实现了电池储能型准Z源逆变器(BES-qZSI)光伏并网系统的无权重因子模型预测控制.首先,建立了三相BES-qZSI光伏并网系统的离散化状态空间模型;其次,采用分层优化建立了级联的电抗器电流价值函数、并网电流价值函数和开关频率约束价值函数,通过对其逐级评估寻求最优开关状态,从而避免了传统FCS-MPC所需的综合价值函数及其权重因子,使得控制器设计大为简化.此外,将光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)与电抗器电流控制结合,将储能电池荷电状态(SOC)管理与其过流保护结合,进一步简化了控制结构,改善了控制性能.研究结果表明:SMPC策略控制的BES-qZSI光伏并网系统的控制器不仅设计简化,而且展现了良好的动、静态性能.     

基于模糊自适应PI控制和模型预测控制的MMC-HVDC控制方法

模块化多电平换流器的高压直流输电(modular multilevel converter-high voltage direct current, MMC-HVDC)系统包含外环控制器和内环控制器,是柔性直流输电系统的重要组成部分。传统的外环比例-积分(proportional-integral, PI)控制器的参数固定,没有自适应能力,稳定性和抗干扰性能较差;同时传统的内环控制器是在dq旋转坐标系下的解耦控制系统,其结构复杂,容易出现超调。因此,提出一种基于模糊自适应PI控制和模型预测控制(model predictive control, MPC)的MMC-HVDC控制方法,以简化系统结构,增强动态响应性能,进而使用准比例谐振(proportional resonance, PR)环流抑制控制器来替换传统环流抑制控制器,消除静差值。在Power Systems Computer Aided Design(PSCAD)仿真平台搭建MMC-HVDC系统模型,分别对比了改进前后内外环控制器的性能和环流抑制控制器的环流抑制效果,结果验证了所提方法的有效性和实用性。     

能量平衡控制的稳态误差和全局稳定性分析

能量平衡控制是从能量角度出发的一种控制策略。相比传统控制方法,能量平衡控制通过将电压电流归结为储能元件中的能量而达到协调统一控制多个目标;根据系统数学模型由能量或功率控制目标精确计算控制信号,从而达到控制性能的协调提升。但现有的能量平衡控制既没有稳态误差分析也没有减小稳态误差的方法,还缺少全局稳定性分析。该文针对能量平衡控制提出了稳态误差和全局稳定性分析,首先将现有的3种能量平衡控制等价为"外环滑模面+内环"的形式,在此基础上定量分析稳态误差并加入了全局Lyapunov稳定性分析,给出了能量平衡控制参数的设置方法。     

基于重复控制的无差拍光伏并网逆变器设计

传统无差拍电流预测控制依赖于精确的离散化电网数学模型,导致电流出现稳态误差,特别是电感变化超过一定范围会使系统不稳定,在全数字控制中存在采样延时,系统鲁棒性差。为此,提出了一种改进型无差拍预测控制方法结合重复控制,有效地消除并网电流的指令误差和扰动误差,提供高质量的稳态波形。经仿真验证,能有效抑制传统控制方法采样延时对其影响,具有响应快速、稳态精度高、电流畸变率(THD:Total Harmonic Distortion)小等优点,同时避免了超调与震荡的缺点。     

多功能并网逆变器的预测-等效滑模控制策略

为满足分布式发电系统中新能源消纳和电能质量治理的需求,对多功能并网逆变器（multifunctional grid-tied inverter,MTGTI）兼具电能质量治理功能的关键技术进行研究,针对传统控制方案中补偿电流检测方法精度不高、控制跟踪效果较差的问题,提出一种基于改进型滑模的整体控制方案。首先,将平均值算法引入基于FBD（Fryze-Buchholz-Depenbrock）功率理论的谐波及无功检测方法,提高了补偿电流检测的精度及响应速度,从而提升指令电流的准确度。然后,在滑模控制（sliding mode control,SMC）的基础上结合模型预测控制（mode predictive control,MPC）,提出预测-等效滑模控制策略,进一步提高了多功能并网逆变器对复杂指令电流的高精度快速跟踪的控制性能。最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台,在并网、负载不平衡、负载突变等不同状态下,验证所提整体控制方案的可行性及有效性。     

状态PI调节器在D-STATCOM双闭环控制中的应用

针对D-STATCOM的强耦合特性,分析D-STATCOM的系统构成,在构建dOq坐标系下D-STATCOM系统数学模型的基础上,将基于状态PI调节器的最优跟踪控制策略和模糊自适应PI控制分别应用于D-STATCOM系统的电流内环和电压外环控制.研究结果表明:该控制策略使系统的无功电流和有功电流都具有很好的动态和稳态响应,在3 ms内即可达到稳态,且稳态时电流误差为0 A;在无功负荷突加时系统时响应速度快,所需时间大约为3个工频信号周期;该控制策略性能优良,结构简单,容易实现,满足D-STATCOM电压补偿的要求.     

基于模型预测控制的三相四桥臂有源电力滤波器

针对现有有源电力滤波器数字化控制方法对模型依赖性较强的缺点, 在介绍了正负序系统和零序系统解耦控制的基础上, 提出了一种三相四桥臂有源电力滤波器的模型预测控制(MPC)方法, 以差分方程作为预测模型, 保留了常规MPC中的反馈校正和滚动优化环节, 推导出了最优控制率. 与常用的预测电流控制方法做了对比, 得出了带电源电压观测器的预测电流控制只是模型预测控制的一个特例的结论; 详细分析了参数对稳定性的影响, 修改MPC的参数, 可以在省略带通滤波器的情况下, 允许更大的连接电抗参数建模误差, 鲁棒性比预测电流控制更高.此外, MPC和重复控制相结合消除了MPC所固有的稳态误差. 仿真结果验证了所提方法的有效性和正确性.