基于双环控制的BuckDC—AC逆变器

为了提高Buck DC-AC逆变器的动态特性,改善系统的鲁棒性及抗负载扰动的能力,提出一种带电流前馈的双环控制器.该控制器采用全状态反馈的电压和电流双环控制策略,改善了逆变器系统的动态响应性能,提高了稳态性能;另外,电流前馈环的使用也使系统的抗负载扰动能力显著提高.实验结果表明,双环控制中的内环增大了逆变器控制系统的带宽,加快了逆变器的动态响应,提高了稳态精度,对负载扰动也有较高的抑制能力.     

基于Buck DC-AC逆变器的双环控制

针对Buck DC-AC逆变器,提出一种带电流前馈的双环控制器。此控制器设计简单,由于采用全状态反馈的双环控制策略,改善了逆变器系统动态响应性能,提高了稳态性能。此外,电流前馈环的使用提高抗负载扰动的性能。实验结果表明,双环控制中内环扩大逆变器控制系统的带宽,使逆变动态响应加快,同时也有较高的稳态精度,对负载扰动有较高的抑制能力。     

多负载IPT系统效率分析与控制

针对感应电能传输(inductive power transfer,IPT)系统多负载条件下能量传输效率问题研究频率与效率的关系,并从系统能量流动的角度解释效率特性.为了验证最大传输效率结论的正确性,采用双工作模式切换的电流调节方法和离散准滑模控制策略来维持原边谐振电流(激磁电流)的恒定.基于系统能量平衡函数关系,建立关于激磁电流峰值包络的系统离散变结构模型,构建具有重置积分环节的切换函数来改善系统的稳态响应.实验结果表明,当工作频率偏离副边固有谐振频率时,系统效率最大,合理的积分增益可以使系统具有较好的控制性能,对于负载大范围变化具有较强的鲁棒性,如当负载完全拿开时,控制器经过时长约为5 ms的调节,激磁电流最终稳定在参考值,表现出较好的抗扰动性,且系统效率均保持90％以上.     

双馈调速系统网侧PWM变换器前馈控制策略分析

为保持输出直流电压的快速稳定,减小电容容量,并提高系统的可靠性、抗扰动性能,本文主要根据变换器的输入、输出功率平衡关系,分析了网侧PWM变换器前馈控制策略提高系统的抗负载扰动和电网电压波动能力。     

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.     

用于磁悬浮系统的一种复合控制结构

为减小扰动对磁悬浮系统的影响,提出一种前馈-串级复合控制结构。利用前馈控制减小负载扰动对系统的影响,利用串级系统的内环P调节器适应负载和条件变化、利用外环PI调节器消除稳态误差,从而提高了磁悬浮系统的性能。     

多通道并联无线岸电系统扰动抑制技术研究

输入输出均并联型多通道无线岸电系统可通过模块化叠加实现舰船岸电大功率传输，解决单通道功率受限问题. 但在模块生产、安装及运行过程中难免产生参数差异和扰动，进而将引起岸电输出电压不稳定，影响无线岸电系统可靠运行. 为此，首先给出多通道并联无线岸电系统电路拓扑，建立了以逆变器移相角为输入、目标负载功率为输出的多通道并联无线岸电系统模型，采用能量?相角的方法降低系统阶数，建立系统小信号模型，基于Trapezoidal阶梯双线性逼近法设计了系统控制器，分别研究通道耦合器参数差异、系统直流输入电压扰动、负载扰动三种工况，通过Matlab仿真和实验验证了参数差异及参数扰动下控制器效果，结果表明控制器在三种扰动工况下均有较好的控制效果，保证了多通道岸电系统的稳定运行，该技术对大功率无线岸电系统的设计与应用提供了技术支撑.      

风力发电机组优化控制器的设计

风力发电机组是一种复杂时变非线性系统,当风在额定值以上时,机械载荷能力和功率波动的范围是影响风电机组稳定性的重要因素.在风轮、传动系统、风力电机基础上建立风速双频环模型;并且通过低频环PI控制变浆距系统来实现额定功率控制;高频环设神经网络控制器以减少系统的机械振荡和保持系统运行的稳定性.仿真结果表明该双频环优化控制器能够实现的功率稳定输出,有效减少负载的扰动,同时为神经网络控制器在风能转换系统中的应用提供了一种新的思路.     

永磁同步电机的改进模型预测自抗扰前馈控制

针对永磁同步电机无差拍电流预测控制系统受参数扰动后会引起稳态误差和剧烈抖振的问题,采用一种前馈控制与无差拍控制相结合的改进控制策略,降低了参数扰动引起的电流和转矩脉动。在前馈通路中采用滑模扰动观测器与分数阶积分补偿相结合的快速响应控制策略,解决引入普通前馈控制带来的稳态误差增大问题。滑模观测器的滑模面采用以sgn函数为基础的二阶趋近律,进一步抑制除参数扰动外的干扰项。对传统的无差拍电流预测模型,引入普通前馈控制策略的电流预测模型以及在前馈通路中添加滑模扰动观测器与分数阶补偿策略的改进预测模型进行仿真对比。仿真结果表明:所提策略在不同工况下均可有效消除参数扰动引起的稳态误差并降低电流抖动,永磁同步电机调速系统的鲁棒性和动态性能得到了有效提高。     

不平衡电网条件下的电网前馈量优化方法

分析了对风电变流器控制时的电网平衡与不平衡两种情况下的电网前馈策略。指出了在电网不平衡情况下,电网电压采样电路的延迟会导致电网扰动量引入到系统前馈项中,使得采样值无法与不平衡电网完全吻合,因而不能实现对电流的有效控制并且影响转换器的实际控制效果,必须采用对负序分量延迟的相位补偿方法来解决。通过优化电网不平衡条件下的电网前馈量可以解决此问题。利用Matlab对该方法进行了仿真研究,仿真结果表明该方法能有效优化电网前馈量,从而使变流器的电流能得到有效控制,提高了系统的控制性能。     

永磁同步电机的改进无差拍预测抗扰前馈控制

针对永磁同步电机无差拍预测电流控制在实际运行中,由于所依赖的电机模型参数随负载的变化存在不匹配缺陷从而限制系统电流环性能的问题,提出一种无差拍预测电流控制与扰动前馈补偿相结合的改进控制策略。首先,以转速与负载转矩为状态变量,选取积分滑模面作为滑模切换面,与传统指数趋近律结合,设计一种滑模负载转矩观测器以实现对负载转矩的实时辨识;然后,设计一种可快速收敛的自适应系数指数趋近律以提高负载转矩观测器性能,实现速度误差的快速收敛与负载转矩的快速观测,减小观测转矩的抖振;最后,将观测所得负载转矩前馈补偿至电流控制器,以实现对模型参数不匹配及负载变化等扰动的有效补偿,同时进一步提升电流与电磁转矩对参考值的趋近速度、并减小系统抖振。数值仿真结果表明：该策略在标称参数下可使系统稳定运行,当模型参数不匹配和负载变化发生时系统仍能稳定运行;相对传统策略,若电感衰减,加载超调减小约5%,减载超调减小约10%,加速时间减少约0.02 s;电感衰减与电阻增大时,加载超调减小约6.31%,减载超调减小约10.67%,加速时间减少约0.02 s,且有更小的抖振,系统抗扰性能进一步提升。     

基于新型直流牵引供电系统的变下垂控制策略

与传统交流制式牵引供电系统相比,基于模块化多电平换流器的中压直流(medium voltage direct current based on modular multilevel converter, MMC-MVDC)牵引供电系统具有电能品质高、供电距离远以及便于分布式可再生能源系统和储能系统接入等诸多优势。针对传统下垂控制下MMC-MVDC牵引供电系统中存在的输出电压跌落、功率分配不平衡问题,提出一种变下垂控制策略。该方法在传统下垂控制中引入下垂扰动量和电压补偿量,利用一致性算法根据各所输出电流得到下垂扰动量实时动态调节下垂系数实现负载功率在各所之间的均匀分配,同时各所输出电压的平均值稳定在额定值附近且偏移量较小。该策略在保证电能质量的同时提高了牵引变电所容量的利用率,在负荷突变时该系统也能较快地重新达到稳态,具备良好的动态特性。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了两牵引变电所模型,将提出的控制策略与传统下垂控制进行对比,仿真结果验证了该策略具备较好均流特性的同时能够基本无差地跟踪输出电压参考值,保证MMC-MVDC牵引供电系统的安全、稳定运行。     

蓄电池超级电容混合储能双重解耦控制策略

蓄电池-超级电容器混合储能系统既可充分应用功率型储能器件的物理特性,又可优化蓄电池的充放电过程,是储能技术未来发展方向之一。本研究中提出了一种主从结构双重解耦控制策略,利用功率前馈解除了母线电压与扰动输入间的耦合关系,也抑制了耦合扰动输入对超级电容端电压的影响,将端电压有效维持在一定范围,解决了传统控制策略下超级电容的过充过放问题,简化了控制过程;而且在保证微电网稳定运行的同时,使得蓄电池的充放电电流变化平滑,降低其变化率,延长其使用寿命,并提高了微电网孤岛运行储能系统运行的可靠性。最后通过仿真分析,验证了所提控制策略的正确性。     

基于混合储能的功率前馈稳压控制策略研究

针对独立光伏发电系统中直流母线电压易受光伏输出变化和负载功率波动等因素的影响而使系统稳定性变差的这一问题,文中采用超级电容—蓄电池混合储能来抑制直流母线电压的波动,并提出采用功率前馈补偿的控制方法来对系统进行控制,即将光伏输出功率的变化趋势和负载功率的变化趋势前馈到双向变换器的发波环节,通过前馈条件来实现扰动误差的全补偿。仿真实验结果表明,混合储能+功率前馈控制策略能更好地抑制光伏输出变化和负载功率波动对母线电压的影响,系统稳定性得到了进一步的提高。     

带恒功率负载的Boost变换器非线性控制

针对Boost变换器在带恒功率负载的情况下可能会导致系统不稳定的问题,采用基于端口受控耗散哈密顿模型的无源控制方法对带恒功率负载的Boost变换器进行控制,从而可以实现系统的大信号稳定.同时,本文引入自抗扰控制技术与无源控制相结合,以此来消除无源控制在系统受到扰动时产生的电压稳态误差问题.在Matlab/Simulink中搭建系统仿真模型,与PI结合无源控制、PI控制相比,本文所提控制策略下的系统动、稳态性能更好,有效增强了系统的鲁棒性,为带恒功率负载的变换器控制设计提供了新的思路.     

带PID调节器的高性能直流电动机双闭环调速系统

转速反馈控制系统用PI调节器实现了无静差调节,并用电流环限制了电枢电流,消除了负载转矩扰动对稳态转速的影响,实现较好的动态过程.虽然其动态性能可以满足一般工业需求,但是对于最动态性能要求高的场合,传统的双闭环就无法满足要求.结合内模控制原理,提出了一种新型PID转速调节器,使系统具有更好的动态性能.经过MATLAB/SIMULINK仿真,结果表明控制系统能稳定运行在目标工作点,并且相比于传统的双闭环调速系统具有更好的动态性能和抗扰动性能.     

混合母线微电网的功率平衡控制策略

为提高微电网在模式切换等暂态条件下的动态响应性能,提出一种基于交直流混合母线拓扑的微电网功率平衡控制策略.将直流母线和交流母线分别作为瞬态和稳态的两级功率平衡点,使分布式电源组群与储能装置经直流母线相结合进行联合供电.在暂态条件下,通过稳定直流母线电压迅速地匹配供需双方的功率,相应地调整逆变控制策略来稳定系统电压、频率及调节电能质量.仿真结果表明:在微电网运行模式切换和受扰动时,该方法均能使微电网实时满足负载的功率需求;电压幅值和频率稳定在额定值,相对误差小于1％;电能质量符合国家标准,总畸变率(THD)小于2％;电压和功率参数响应时间仅为0.02 s左右.     

三相混合整流器直流电压控制与能效优化策略

三相混合整流器电压控制方法通常采用传统PI控制,其控制参数依赖精确的数学模型,自适应能力差,鲁棒性低,影响整流器稳态与动态性能,对此,提出一种改进的基于二次型性能指标单神经元自适应PID算法,并结合负载电流前馈控制的混合整流器电压控制策略。该电压控制策略在带载启动、突加或突减阻感性负载,系统稳态精度和抗干扰能力优于传统PI控制策略。为提高混合整流器电能变换效率,提出了调控整流器输入电流波形,改变功率配比,达到系统损耗最小的方法实现整流器运行能效最佳。计算机仿真结果表明,所提出的电压控制策略有效,能效优化方法可行。     

基于控制系统模型前馈高响应控制技术研究

为提高控制系统的响应速度,基于控制系统模型提出前馈控制结构. 该种前馈结构可以保证指令输入到指令输出与扰动输入到指令输出完全独立,充分考虑了控制系统的动态响应性能,保证了控制系统的响应跟踪能力与扰动抑制能力的最优化. 实验结果表明,该种新型前馈系统相比于传统的基于低通滤波的前馈系统具有更好的速度及电流指令跟踪能力,消除了低通滤波前馈对指令滤波造成的失真,该方法大幅提高了控制系统的速度跟踪响应能力.      

基于Lyapunov函数的三电平SAPF控制策略

提出了一种基于Lyapunov函数的三相中点箝位型三电平并联有源电力滤波器(Neutral-Point Clamped Shunt Active Power Filter,NPC-SAPF)的控制策略.建立了NPC-SAPF的数学模型并在此基础上构建包含输出电流和直流电压误差项的能量函数;进一步推导出关于控制增益的特征方程,并绘制出其三维函数图,结合Lyapunov大范围渐进稳定条件和系统极点位置得到控制增益选取范围,在此区间选取合适的控制参数,保证系统在不同负载类型下动态和稳态性能.针对NPC特有的中点电位平衡问题,采用连接直流电压中点与配电变压器中点并引入中性点电位误差反馈控制的方法实现中点电位平衡.对电压源型和电流源型这两类非线性负载的动态和稳态性能进行了仿真和实验,结果表明:该控制策略对电流型和电压型非线性负载均取得较好的谐波补偿效果.