基于复合型自适应广义积分器三电平APF研究

电力有源滤波器(active power filter,APF)是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段之一。提出一种在三相静止坐标下的基于自适应理论的复合控制器,复合控制器包括改进的自适应广义积分器和PI控制器。在最大限度利用PI控制器进行谐波电流快速跟踪的同时,采取自适应广义积分器对各次谐波进行稳态无静差跟踪控制。提出的复合控制器与三电平电压空间矢量调相结合,能够消除单PI控制交流变量时所存在的稳态静差问题和改善系统鲁棒性。详细研究了复合控制器的设计方法,并给出了设计参数和系统的稳定性分析。基于MATLAB/Simulink仿真平台,对基于自适应广义积分器的三电平APF控制系统进行了仿真分析,最后通过实验验证了控制方法的正确性和有效性。     

基于复合二阶广义积分器的广义谐波电流检测法

针对低频谐波造成二阶广义积分器误差较大、影响广义谐波电流检测精度的情况,提出了一种复合二阶广义积分器的频率自适应广义谐波电流检测法。利用二阶广义滤波器的带通滤波功能,通过交叉反馈网络,实现各次谐波分量之间的解耦,消除低频谐波的干扰;具有闭环反馈环节的锁频环,实现频率自适应,在复杂电网环境下,实时跟踪电网频率。仿真对比实验结果表明,提出的方法能够快速、准确检测广义谐波电流。     

带延时补偿的永磁同步电机自适应无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机(PMSM)的电流控制易受系统延迟、参数失配等因素影响,导致电流跟踪性能下降的问题,提出一种带延时补偿的自适应无差拍电流预测控制算法。在传统无差拍电流预测控制器(DPCC)基础上,针对参数失配引起电流跟踪性能下降的问题,改进了基于仿射投影算法的模型自适应补偿方法,设计了一种具有延时补偿的自适应电流控制算法。最后通过仿真试验,验证了所设计的带延时补偿的自适应无差拍电流预测控制对系统参数失配具有自适应补偿能力,可以有效消除系统延时的影响,提高电流环跟踪性能。     

基于降阶广义积分器的LCL型有源电力滤波器电流控制方法研究

为了实现LCL型有源电力滤波器(active power filter,APF)在稳定控制的同时,不增加系统的复杂程度,提出了一种基于电网电流检测、逆变侧电流反馈的电流双环控制方法。在不额外增加电流传感器的情况下,通过引入逆变侧电流反馈,实现了对LCL滤波器谐振尖峰的有源阻尼。同时,为了准确地跟踪电网中的谐波电流信号,在2阶广义积分器的基础上,提出了基于降阶广义积分器的电流控制器。利用降阶积分器频率选择和相序解耦的特性,同时实现了较高的谐波补偿精度和运算效率。在一台50k VA LCL型APF上对所提出的控制方法进行了实验验证,实验结果证明了该方法的有效性。     

基于预测控制和模型参考自适应的PMSM电流控制

主要研究永磁同步电机(PMSM)在扰动下的电流快速跟踪控制问题。首先,基于非线性广义模型预测控制原理,考虑电机实际运行中的模型和参数不确定性等扰动,设计PMSM电流控制器;然后,利用模型参考自适应方法设计了系统扰动观测器,并将估计的扰动量用于预测控制器的前馈补偿控制;最后,完成了仿真验证,结果表明,所提电流复合控制方法能实现电流的快速跟踪控制,而且在电机参数变化、负载扰动等状况下均具有较强的鲁棒性。     

MRAC方法及在单相并联APF中的应用

模型参考自适应控制(model reference adaptive control,MRAC)方法具有机动性、适应性和鲁棒性,且能自动调节控制器增益而使系统稳定,为提高滤波系统的控制效果,将其应用到单相并联有源电力滤波器(active power filter,APF)中来减少电网的谐波电流和改善电能质量。非线性的单相APF系统模型不易设计其控制器以达到理想的谐波抑制效果,因而先应用广义线性化方法得到APF的近似线性模型,再通过构造Lyapunov Kra-sovskii泛函,设计一个自适应控制率渐近跟踪到系统的期望输出,并保证系统的全局渐进稳定性。仿真和实验结果显示,与PI控制方法比较,利用所提控制方法能更有效地抑制电网谐波电流,使电网电流与电源电压基本同相位。     

基于改进虚拟磁链的dq谐波检测方法

为了提升传统dq谐波检测法对网侧电压畸变的应对能力,提出一种基于复合二阶广义积分器的虚拟磁链定向的谐波检测方法。该方法采用虚拟磁链作为同步参考坐标系锁相环的改进环节,利用复合二阶广义积分器替代常规低通滤波器,消除了传统dq谐波检测方法由于三相电网电压不对称和畸变等恶劣工况造成的检测误差,并能准确锁定电网相位角和频率。仿真和实验结果表明,改进后的谐波检测方法不受电网不平衡和波形畸变的影响,所得基波正序电流基本不存在畸变,且能够准确跟踪频率的变化,证实了本文所提出的基于复合二阶广义积分虚拟磁链定向的谐波检测方法的有效性。     

永磁同步电机基于双积分器模型实现的改进离散准谐振控制器设计EI北大核心CSCD

因逆变器非线性和电机本体设计缺陷所带来的电流谐波会导致转矩脉动和损耗增加,影响电机控制性能甚至缩短使用寿命。基于双积分模型实现的准谐振控制器能较好地抑制电流谐波,但因积分器采用欧拉离散会带来谐振点的偏移和相位滞后等问题,影响谐波抑制效果。针对此问题,该文改进传统的基于双积分模型实现的准谐振控制器,提出双积分器零极点解耦校正模型,以达到谐振点准确跟踪、控制器稳定裕度高的目的,且计算量较小;为避免因加入准谐振控制器导致电流控制系统失稳,将所提出的改进离散准谐振控制器放入整个电流控制系统中,分析其稳定性并给出控制参数选择依据,并考虑到电流控制系统的采样和更新延迟。最后,通过台架实验对比验证所提出的改进离散准谐振控制器在谐波抑制性能上的有效性。     

基于准固定频率MSOGI和MPRC的谐波补偿

针对目前谐波检测方法中常存在计算资源大和时效性不强的问题,文中设计一种基于准固定频率多重二阶广义积分器和多重比例谐振控制器的实用化谐波检测与补偿方法。该方法利用准固定频率的多重二阶广义积分器,实时提取出负载电流中的基波和各次谐波成分,并利用多重比例谐振控制器生成所需要的补偿电流,减少电网电流中的谐波含量。仿真和实验结果表明,该策略可以克服常规方法的计算资源大和时效性不强的缺点,准确检测出负载电流中的谐波成分,有效降低电流总谐波畸变率。     

基于复合二阶广义积分的频率自适应谐波电流检测

提出了一种基于复合二阶广义积分的频率自适应谐波电流检测方法,利用双重二阶广义积分器实现滤波和改善锁频的功能;同时利用交叉对消反馈网络来实现各个谐波分量之间的解耦,利用该环节的带通滤波的功能,从而达到独立实时地检测出电网电流中的基波和任意次谐波分量的目的。针对电网频率波动的情况,采用改进的锁频环结构在线跟踪系统频率变化情况。该方法省略了低通滤波环节,用简化的锁频环节替代锁相环,稳态精度高,锁频效果理想。最后利用MATLAB进行仿真分析,仿真结果表明该方法可行有效。     

并联有源滤波器控制策略研究

有源滤波器(APF)是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段,本文分别对并联APF和并联混合APF的控制策略进行了研究。针对某一类非线性负载,提出了一种在单一同步坐标系下的复合控制器,包含PI和重复控制器。该复合控制器结合了PI和重复控制器的优点,能够消除稳态误差和改善系统鲁棒性。本文详细研究了复合控制器的设计方法,对控制系统稳定性进行了分析。所提控制方法在三相并联有源滤波器系统进行了验证,实验结果证明了所提出的混合控制器具有优异的性能。将有源滤波器(APF)和无源滤波装置(PF)结合起来构成混合有源滤波器(HAPF)是当今的发展趋势,既弥补了无源滤波装置的固有缺陷,又能充分发挥有源滤波器的优势。本文对无变压器型混合并联有源滤波器的设计原则进行了研究,提出了具体的设计方法以及电感值和直流母线电压之间的关系。同时,分别给出了HAPF进行补偿负载电流谐波和阻尼电网电压谐波放大这两种不同应用时的控制策略,对其滤波和阻尼特性进行了详细的分析。为了改善HAPF性能,在控制策略中引入了广义积分控制器。实验结果证明了混合并联滤波装置的优异性能。     

基于优化滑动傅立叶分析和广义积分的并联有源滤波器控制策略

并联有源滤波器是一种解决非线性负载引起的谐波问题的有效手段,由于其性能的好坏受谐波检测和电流控制两方面因素的影响,文中提出了一种基于优化滑动傅立叶分析的电源参考电流获取方法,该方法在电网电压畸变的情况下依然适用;同时将广义积分应用于电流控制策略中,实现了电流跟踪零稳态误差的目标;并针对广义积分控制器的数字实现、延迟补偿以及抑制饱和做了深入的分析.实验结果证明了文中所提出的控制策略的有效性和可行性.     

基于参数局部最优化理论的电励磁直线同步电机自适应速度控制

建立适合速度控制器设计的电励磁直线同步电机连续时间数学模型,通过合理的假设建立初级电枢交轴电压与初级机械速度之间的单输入单输出传递函数。采用局部参数最优化梯度法设计了自适应速度控制器,仅含有一个积分器、一个乘法器以及2个比例单元。自适应速度控制器无传统控制器的电流内环加快了响应速度,简化了系统结构。利用MATLAB数值计算软件仿真所设计的控制器,分析自适应增益调节系数与广义误差反馈系数等因素对自适应速度控制系统稳定性与收敛性的影响,仿真结果验证了该自适应速度控制策略的有效性。     

基于CMAC和PID的HVDC系统直流有源滤波器的复合控制研究

高压直流系统直流侧有源滤波器的控制器设计直接影响其谐波抑制效果而常规的有源滤波器的控制器难以实现复杂动态环境下的非线性实时控制。因此,提出了一种新的控制策略——小脑模型神经网络(Cerebella Model Articulation Controller,CMAC)和PID的复合控制策略。该控制策略能够实现时被控对象的逆动态模型,同时保证系统能有效地抑制扰动,具有足够的稳定性。Simulink仿真结果证实了文章所提出的控制策略是可行的。     

非线性负载下的多变流器谐波电压补偿控制策略

多变流器在接入非线性负载的情况下会引起电压畸变。为解决此问题,提出一种谐波电压补偿的综合控制策略。首先,采用虚拟同步发电机控制策略模拟同步发电机的外特性,使逆变器具有惯性和阻尼特性。其次,通过级联广义积分器构建谐波分离网络来提取相应的基波和谐波电流分量。紧接着结合虚拟阻抗构建基波处的感性虚拟阻抗去改善功率均分,以谐波处的阻容性可变虚拟阻抗去改变系统的输出阻抗来补偿相应的谐波电压。然后,在虚拟同步发电机的基础上采用多谐振电压控制器对输出电压的谐波进行抑制。最后,对所提的综合控制策略进行仿真研究,结果验证了所提策略在谐波电压补偿方面的正确性。     

注入式混合型有源滤波器的复合型滞环控制方法研究

以注入式混合型有源滤波器为例,通过对其建立数学模型,结合传统滞环控制算法响应速度快和双谐振积分控制算法无稳态误差的优点,提出了一种复合型滞环控制作为注入式混合型有源滤波器的电流跟踪控制算法。引入双谐振积分控制算法,作为一种等效控制来改变滞环控制的控制律。通过环宽的设置,决定了等效控制的投入条件,使得系统在电流跟踪误差较大时滞环控制占主导,误差减小速度较快,在误差减小到一定范围内时双谐振积分控制占主导,实现稳态无差。从跟踪速度、控制精度和高频毛刺含量3方面对新的复合型滞环控制算法与传统滞环控制算法以及单一的双谐振积分控制算法进行仿真比较,结果证明,所提方法动态、稳态性能好,易于抑制逆变器高频开关毛刺。     

基于微分平坦理论的单相MMC环流控制器

针对模块化多电平换流器环流抑制策略的研究主要集中在三相,为此提出了一种基于微分平坦理论的单相MMC新型环流抑制策略。首先由二阶广义积分器提取二倍频环流量,然后经全通滤波器构造虚拟正交量,再由前馈控制和动态误差反馈两部分组成环流控制器,前馈控制作为主导控制量由输入变量和状态变量及系统期望平坦输出参考轨迹之间的函数关系构成;误差反馈控制用于消除期望值与实际值误差和内外部扰动的影响,增强控制器动态响应速度。最后在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,验证所提环流控制策略的有效性。     

三相LCL并网逆变器无参数滑模预测控制策略

常规三相LCL并网逆变器模型预测电流控制方法存在计算量大、参数鲁棒性差等缺点。为了解决这些问题,提出了一种三相LCL并网逆变器无参数滑模预测电流控制方法。该方法利用滑模控制理论,建立了一种新型无参数电流控制价值函数,无需采用模型参数即可实现并网电流预测控制,从而简化了控制系统的预测过程。此外,该方法省去了逆变器侧电流传感器和电容电压传感器,节约了硬件成本,提高了系统运行可靠性。最后,根据常规模型预测电流控制和滑模预测电流控制的优点,提出了一种三相并网逆变器自适应预测控制方法,提高了并网逆变器控制对模型参数失准的适应能力。实验结果表明,在系统参数失准的情况下,所提出的控制策略具有更小的并网电流控制误差,有效地提高了系统参数鲁棒性。     

模块化多电平变换器改进两段式模型预测控制

基于有限控制集的模型预测控制应用于模块化多电平变换器(MMC)时通常会暴露出计算复杂与交流侧输出电流严重失真等问题。提出一种双矢量优化谐波电流模型预测控制策略,即改进两段式模型预测控制,可减少开关状态组合计算量,进一步优化交流侧输出电流。推导了MMC离散数学模型,并构建无权重因子的代价函数,通过计算实际电流与参考电流包围的最小面积重新定义同一周期内两阶段开关信号的占空比,并引入一种附加冗余子模块的方法抑制桥臂环流,接着提出一种败者树多路归并排序算法均衡电容电压。在MATLAB/Simulink平台搭建三相23电平MMC仿真模型验证该策略的有效性。相比于两段式模型预测控制,所提策略的交流侧输出电流跟踪更加精准,谐波畸变率更小。