基于PI-QPR控制的双向变流器并网研究

针对双向变流器在并网馈能过程中采用比例积分控制存在稳定性误差和系统扰动等问题,在传统的PI双闭环控制策略的基础上,设计了一种新型的双闭环复合控制方法,即在两相静止坐标系下将准比例谐振控制应用于电流内环控制,电压外环采用PI的控制策略;通过MATLAB/Simulink仿真,结果表明:采用该复合控制策略可以实现无静差控制,降低了双向变流器并网电流的谐波含量,系统具备良好的动态性能和鲁棒性能。     

基于LLCL型并网逆变器的复合控制方法

LLCL（电感-电感-电容-电感）型并网逆变器因存在串联谐振支路,能够极大地衰减开关频率处的电流谐波成分。在两相静止αβ坐标系下,采用双闭环控制策略对并网电流直接进行控制。比例复数积分控制能实现交流信号的无静差跟踪,但其动态性能差,准比例谐振控制不仅能实现对交流信号的控制还能保留一定的带宽。故外环采用比例复数积分和准比例谐振控制并联的新型控制策略,内环采用电容电流反馈的有源阻尼方法抑制LLCL逆变器存在的谐振问题。最后基于RT-LAB搭建了半实物仿真实验平台并建立LLCL型并网逆变器模型,通过半实物仿真实验验证了控制策略的可行性。     

基于比例谐振控制器的逆变控制系统设计与参数整定

针对传统逆变器控制策略对交流电压信号跟踪存在静差的问题,提出基于比例谐振控制器的电容电压外环和电感电流内环的双闭环控制策略,并在此基础上对系统进行建模,分析了在这种双闭环结构下,系统具有对交流信号实现无静差跟踪和抗负载电流扰动的能力。进一步,本文采用根轨迹理论,结合系统稳定性判据分析了比例谐振控制器参数对系统极点的影响,并设计极点位置,选择合适控制器参数,保证系统具有较好的稳定性和动态性能。最后,通过仿真验证了该控制策略和参数设计方法的有效性。     

二重积分滑模控制最大功率点的研究

针对最大功率点滑模控制器中存在跟踪电压误差、抖震和瞬态响应缓慢等问题,在一个独立光伏系统中,提出了一种新型的基于双积分滑模控制最大功率点跟踪,为此二重积分滑模控制器采用跟踪电流误差项的滑动面来消除稳态误差。实验结果表明:与滑模控制器和积分滑模控制器控制过程相比较,采用二重积分滑模控制器极大地削减了输出电压稳态抖震,使输出电压值更为精确。在光伏系统中,使用MATLAB仿真软件可以有效的验证所提出的二重积分滑模控制器。     

基于双三相PMSM驱动器的新型混合直接转矩控制策略

针对传统直接转矩控制(DTC)存在的动态响应慢、稳态性能不足以及低转矩脉动和低电流谐波等问题,提出了一种基于双三相PMSM驱动器的新型混合直接转矩控制策略。首先,分别在稳态和动态运行模式下设计了不同的转矩控制器,实现传统DTC策略的快速动态响应和稳态性能,并在动态运行模式中充分利用电压矢量的控制能力跟踪参考转矩。其次,针对转矩和定子磁通设计了一种新型的解耦控制器,以充分利用电压矢量对转矩的转换能力。最后,基于转矩控制器提出了双模式转换方法,实现两种操作模式之间的平滑转换,并通过实验验证所提策略的有效性。实验结果表明,所提控制策略具有良好的稳态和瞬态性能,可实现快速的转矩跟踪,并可避免较大的转矩波动,且能够利用合成的无谐波电压矢量限制低阶电流谐波。     

微电网中AC/DC双向功率变换器的研究

在交直流混合微电网中最具有价值部分的构造是其中的AC/DC双向功率变换器,可以使系统运行更加安全可靠。针对现有的AC/DC双向功率转换器功率流动不稳定和负荷电压波动大的不足,提出了一种在交直流混合微电网中适用的AC/DC双向功率转换器。通过对三相静止ABC坐标系和旋转坐标系建模,在此基础上利用PI控制器进行电流控制,用电流电压双闭环控制策略来控制变换器的运行,当负荷波动时,能够保证负荷侧电压迅速恢复稳定以及交直流母线间功率的双向流动。最后,通过搭建Matlab/Simulink系统仿真模型验证了所提出的AC/DC双向功率变换器拓扑和控制策略的可行性和有效性。     

变速恒频双馈风力发电系统空载并网积分变结构控制

围绕变速恒频双馈风力发电系统空载并网问题,将滑模变结构控制与矢量控制相结合,提出了一种基于指数趋近率的积分变结构控制策略,并分别对理想情况、电机参数摄动情况和电网电压波动情况下的双馈风力发电系统空载并网过程进行仿真分析．结果表明：在本控制策略下,双馈风力发电系统空载并网动态响应良好,稳态误差近似为零,过渡平稳,并网后无需更改控制器参数即可顺利进入最大风能追踪阶段;与传统PI控制相比,本控制策略能够有效抑制参数摄动及外部扰动对双馈风力发电系统的影响,具有较强的全局鲁棒性．     

基于超级电容储能系统的电梯微网电压波动控制策略研究

针对电梯超级电容(SC)能量回馈系统(ERS),设计了基于双模糊控制器与传统控制系统相结合的控制策略。两个模糊逻辑控制器(FLC)根据电网电压变化与充放电电流纹波,在线调整直流母线给定电压,并将调整的直流母线给定电压作为传统电压电流双闭环控制给定电压,作用于DC-DC变换器。仿真结果表明,这种控制策略能够降低电网能量消耗,提高电梯能量利用率。     

基于线性自抗扰与重复控制的虚拟同步发电机并网逆变器控制策略

在强耦合、高精度控制等场合下,传统电压电流双闭环控制基于VSG的逆变器并网时会存在动态响应速度慢、抗干扰能力差的问题,由此提出基于VSG的新型电压电流双闭环控制策略,将线性自抗扰控制与重复控制相结合作为电压外环控制,电流内环仍采用PI控制,其中线性自抗扰控制抗干扰能力强,且加快了基于VSG的逆变器并网动态响应速度,重复控制提高双闭环控制跟踪精度。首先详细分析基于VSG的逆变器并网系统数学模型;其次进行线性自抗扰控制与重复控制的设计;最后在MATLAB/Simulink平台下搭建仿真模型,仿真结果表明：在功率扰动与三相短路故障工况下,所提控制策略加快了基于VSG的逆变器并网动态响应速度,且抗干扰能力强,跟踪精度高,验证了所提策略的有效性和可行性。     

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.     

三相电压型PWM整流器精确线性化和滑模控制研究

建立了同步旋转坐标系下的三相电压型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下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控制进行了对比仿真,结果表明,该复合控制方案结合了两者的优点,使VSR既具有变结构控制良好的鲁棒性,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。     

一种新颖的DC-DC开关变换器数字控制方法

为获得DC—DC变换器易于实现的数字控制方法,提出了一种基于电感电流线性变化的数字控制策略。根据变换器运行过程中电感电流的微分方程推导出了占空比的控制策略,通过对电流的快速控制实现对输出电压的快速调节,采用数字PI技术进行稳态误差修正,从而具有良好的自适应性;根据变换器输出电压与期望电压的偏差进行电流控制策略和带修正控制策略的切换控制。以Boost变换器为例,推导了变换器的占空比控制策略,采用数字PI控制器调节控制修正量。仿真和实验结果验证了控制策略能在启动过程中实现对变换器输出电压的快速、无过冲控制,以及各种扰动工作条件下对变换器输出电压准确、快速的控制。     

一种基于直接电流控制的单相PWM整流器

为了解决传统PWM整流器中存在的严重谐波污染,以及电流相位滞后的问题,提出一种基于直接电流控制的双闭环控制策略,在传统双闭环PI控制策略的基础上加入了交流侧电压前馈环节。为了实现交流侧电流正弦化,虚构了一个与交流侧电压相差90°的电压,通过锁相环技术实现交流电压相位跟踪。实验结果表明:交流侧能够以近似单位功率因数运行,直流侧电压超调量小且输出稳定。     

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.     

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.     

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。     

变速恒频风力发电系统网侧PWM变换器控制策略

通过建立应用于恒频变速风力发电系统的三相电压源型PWM变换器在两相旋转坐标系下的数学模型,针对三相电压源型PWM变换器输出电压响应慢的缺点,本文采用电压电流双闭环控制的网侧变换器及空间电压矢量SVPWM调制方式,在Matlab/Simulink中进行了系统建模和仿真研究。仿真结果表明,该控制策略能够快速调节直流侧电压达到稳定,能够控制输入电流波形及相位,验证了该控制策略的可行性。     

三相逆变器在d-q坐标系下的技术研究

研究三相逆变器在d-q坐标系下的数学模型,提出了d-q坐标系下双闭环控制策略.区别以往的三相静止坐标系下逆变器的控制策略,d-q坐标系下双闭环控制策略能使系统的准确性和稳定性提高,仿真结果验证了设计的可行性.     

负载电流前馈双闭环控制逆变器的研究

电压环为PI调节器、电流环为滞环控制的瞬时电压电流双闭环控制策略以其易于实现,动态响应速度快等优点,在逆变器中得到了广泛应用。但在大功率的逆变场合,这种双闭环的控制策略无法提高逆变器的外特性。文中基于双降压式逆变器这种拓扑结构,分析了采用双闭环控制策略无法提高逆变器外特性的原因。研究了一种负载电流前馈双闭环控制策略,该控制策略在双闭环控制策略的基础上增加了负载电流补偿,提高了逆变器的外特性。研制了一台单相6kVA双降压式逆变器的原理样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

电网短路状态下并网逆变器的谐振控制

为了改善电网短路故障情况下直驱式永磁风电系统的并网逆变器控制性能,提出基于比例积分谐振控制器的并网逆变器直接功率控制算法,通过设置基频谐振控制器实现网侧变流器输出电压、电流信号的无静差跟踪,同时在直流母线侧通过2倍工频谐振控制器可以抑制电网故障状态下直流母线的电压波动．与传统网侧逆变器的交直轴电流双闭环PI控制相比,该算法无须分离正负序电流分量,从而避免了电流滤波环节带来的系统带宽减小的弊端．在PSCAD／EMTDC环境下建立基于背靠背变流器的1．5MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果表明：当电网短路导致电压不平衡时,结合能量卸荷电路能够抑制直流母线电压的升高,限制了电网过电流,可以实现网侧逆变器的单位功率因数控制,增强了风电机组的故障穿越能力．同时搭建了10kV·A样机系统,试验波形证明了系统设计与控制策略的正确性和先进性．