电流模式变换器输出LC滤波器对反馈环影响

介绍了电流模式的变换器在实际应用中输出端加LC滤波器的原因,推导了输出无LC滤波和输出加LC滤波的负载传输特性,论述了输出加LC滤波对系统环路传输特性的影响。同时,基于实际的电流模式Buck变换器,测试了两种状态下的增益裕量和相位裕量,系统地探讨了输出端LC滤波器引入双极点的过程。输出端LC滤波器会引起环路的相位裕量不足,导致系统产生次谐波的振荡。给出通过减小系统带宽,使LC的双极点远离穿越频率,从而增加系统稳定性的方案。进一步探讨了由于温度降低,误差放大器的增益增加促使系统带宽的增加是系统更容易产生振荡的原因。     

基于间接电流控制方法下系统稳定性的静止无功发生器参数设计

基于间接电流控制方法的小信号动态模型,提出一种应用相位裕量设计静止无功发生器(STATCOM)连接电抗器和直流侧电容参数的方法。本文分别建立两种间接电流控制方法(相位控制方法,相位和幅值控制方法)的小信号动态模型,在相位控制方法中利用零极点分布特征得出连接电抗器和直流侧电容的设计关系,在相位和幅值控制方法中,利用传递函数和基于伯德图的频域分析方法定性分析了系统各参数对电流环和电压环稳定性的影响,在此基础上忽略对稳定性影响小的参数,简化包含系统各参数的相位裕量表达式,给出基于相位裕量的连接电抗器和直流侧电容的设计方法。最后,仿真和实验表明了动态模型和参数设计方法的正确性。     

基于内模控制的水轮机调节器仿真研究

水轮机调节系统是非最小相位系统,是较难控制的一类系统.针对水轮机调节系统的特点,采用内模控制系统结构,使系统具有良好的抗扰性和鲁棒性.给出了在希望的幅值和相角裕量下控制器参数的计算方法.设计例子与仿真结果表明,根据该方法设计的系统有比较理想的鲁棒性和稳定性.     

基于相位裕度补偿的大型光伏电站谐波谐振抑制策略

将电网阻抗对大型光伏电站的影响等效转换为对各台逆变器的影响,分析了等效电网阻抗对系统有源阻尼及稳定裕度的影响:电网阻抗的变化不会使系统有源阻尼失效而引发谐波谐振,但会使系统稳定裕度降低。通过分析稳定裕度对开环截止频率和相位交界频率处闭环增益的影响,揭示出系统谐波谐振机理:稳定裕度的减小导致系统对开环截止频率或相位交界频率谐波的放大作用增强,稳定裕度减小到零时,系统对相应频率谐波的放大作用为无穷大,将引发谐波谐振现象。提出一种基于相位裕度补偿的谐波谐振抑制策略,即采用超前环节补偿系统相位,通过比例环节调整开环截止频率,实现对相位裕度的补偿。所提抑制策略可使系统维持足够的稳定裕度,从本质上抑制了谐波谐振的发生。仿真及实验结果验证了理论分析的正确性。     

计算机在控制理论频率法中的应用

本文介绍了利用计算机在输入系统参数后,能迅速显示和打印出开环幅相频率特性曲线,同时计算相角裕量和增益裕量及判定闭环控制系统稳定性的方法。此课题的研究促进了反馈控制理论中频率法的应用及传统教学方式的改革。     

通过小信号环路估计DC-DC开关变换器的大信号稳定区域预测

基于经典线性频域理论可设计DC-DC开关变换器的相对稳定性,系统在小信号扰动下的工作特性得以简便地预测与校正。由于环路增益设计通常留有足够的稳态裕量,因此闭环控制系统也可达到一定范围内的大信号稳定。本文以平均电流控制Boost变换器为典型研究对象,通过建立Boost变换器的控制模型分析其大信号稳定性。借助范数不等式推导出Boost变换器的充分稳定条件,以此估计出系统的稳定区域,并揭示小信号环路增益对大信号稳定区域的影响。最后,通过搭建实验样机验证了该思路的正确性。     

三相电压型PWM整流器小信号建模及其控制器设计

通过对三相电压型PWM整流器大信号模型及零轴分量的分析,建立了dq坐标系下基于线性解耦的小信号动态模型。基于该模型,建立了系统电流内环及电压外环并分别进行理论分析和设计。在对控制环截止频率进行合理设计的基础上,通过调整控制环开环传递函数零点位置,折中考虑系统的相位裕量和低频增益,得到兼顾系统稳定性和抗扰性能要求的控制参数。最后,Matlab仿真结果和基于TMS320F2812 DSP控制的实验结果都证明了理论分析的正确性。     

控制系统等相位裕量γ_(ω_c)的设计方法

依据控制系统的相位裕量γ(ωc)与超调量δ%的对应关系,本文以典型Ⅱ系统为例提出“等相位裕量γ(ωc)”的设计方法.其特点是:在维持系统的超调量变化不大的条件下,可获得不同的峰值时间 t_m、上升时间 t_r及过渡过程时间 t_s。计算简单,使用方便,是一种实用的工程设计方法。     

多变量频域法分析电力系统次同步振荡

频域法不仅能判断系统的稳定性而且直观地显示系统增益与相位的稳定裕度,为工程设计人员所乐于采用。同步发电机数学模型通常以d、q轴坐标系统及派克方程为根据,其电流、电压及磁链在d、q轴上的分量是不对称的。古典频域法只适用于单变量控制系统,用以分析电力系统只得忽略发电机明显的不对称性。本文将IEEE研究电力系统次同步振荡的典型系统Ⅰ抽象成多变量控制系统模型,应用广义奈氏法〔1〕〔2)分析了用电流反馈平息电力系统次同步振荡问题〔3〕、〔4〕、〔5〕,为采用多变量频域法分析电力系统振荡提供了一个例证。     

三相四线变换器相位补偿控制策略研究

比例复数积分(proportional complex integral,PCI)控制器作为一类基于内模原理控制器的最小构成单元,可用其构造同步坐标系下的比例积分控制器、比例谐振(proportional resonant,PR)控制器、重复控制器。但在上述构造过程中需将各PCI控制器增益取为相同值,此举将降低控制器增益的调节自由度,增大设计难度。该文在获取准PCI控制器的基础上,利用复数形式的增益系数,形成相位补偿准PCI(phase compensation quasi PCI,PCQPCI)控制器,将其与PCQPR相配合,对电压外环正/负序分量和零序分量进行控制,从而实现对三相四桥臂逆变器的恒压恒频控制。所提出的电压外环控制器方案能够独立地对任意次序分量进行相位补偿,提高控制系统的响应速度和稳定裕度。通过频域方法和线性二次型调节器完成对控制器参数的整定。最后通过仿真和实验,验证所提算法的可行性和有效性。     

基于无差拍控制的永磁同步电机鲁棒电流控制算法研究

由于数字控制固有的采样、滤波延时等因素,限制了系统电流环的性能,因此为了减小延时并提高伺服系统电流环控制性能,提出了一种基于无差拍控制原理的永磁同步电机鲁棒预测电流控制算法。根据电流给定和相应系统变量的反馈值,计算出下一周期逆变器的开关状态。分析了电机电感误差、电流采样及其滤波引起的系统相角裕量减小的问题。为了补偿系统的相角裕量,提高系统对电感参数的容许误差,引入了龙伯格(Luenberger)状态观测器,通过调节鲁棒性系数来增加系统的相角裕量。定量给出了鲁棒性系数与系统带宽和相角裕量之间的关系。使用一套750W永磁同步伺服单元验证了算法的有效性,并分析了仿真和实验结果。     

基于内模控制的水轮机调节系统的优化设计

水轮机调节系统是一类典型的非最小相位系统,为抑制其右半复平面零点所造成的负调,提出一种采用极点镜像映射法的IMC-PID控制和模糊逻辑设定值加权的混合策略。采用内模控制极点映射方法设计PID控制器,能够降低不稳定零点带来的负调;引入的模糊逻辑设定值加权系数可以在线修正控制器的比例增益,从结构上有效抑制负调产生。仿真结果表明,该控制器对水轮机调节系统具有良好的控制效果。     

一种提高系统稳定性的改进谐振控制器

通过分析输入与输出信号的频域关系,推导了一种改进谐振控制器,该控制器与传统控制器具有不同的形式,通过频域分析可以得到,改进谐振控制器与传统谐振控制器有着相同的作用,在谐振频率处具有较高的增益,能够实现对交流信号的无静差跟踪,而且改进谐振控制器在谐振频率处具有较大的相位裕度,有利于增强系统稳定性。采用电压电流双环控制,控制器采用改进谐振控制器,通过分析不同负载下系统开环传递函数,说明了改进谐振控制器的控制效果,最后通过仿真实验验证了理论分析的正确性。     

直流微网变增益专家自抗扰控制

直流微网在分布式发电的有效利用中发挥重大作用。为解决直流微网中存在的实时扰动影响双向DC-DC变换器控制效果从而恶化电能质量的问题,提出了一种变增益专家自抗扰稳压控制。首先,在状态观测器理论下设计专家系统,将其与扩张状态观测器有机结合,并且引入动态调节因子实现观测器增益的在线优化。其次,利用系统在抗扰过程中的观测绝对误差与控制强度需求制定专家规则与变增益自抗扰控制策略,给出动态调节因子取值范围。并且在观测跟踪性能、抗扰频域特性、噪声抑制、时变增益对系统抗扰性的影响等方面进行了理论分析,表明所提出的控制策略能够有效提升系统性能。最后,经过仿真和实验验证,使用变增益专家自抗扰控制在多种工况下的性能均优于传统双闭环PI与LADRC控制。     

基于光电电压互感器的电压实时相位测量方案的研究

鉴于光电电压互感器的一些优点,笔者提出了基于光电电压互感器的高压电网电压实时相位测量的方案。高压侧采用基于电光效应原理的光学传感头测量三相电压;被电压调制的光信号经光电转换、模拟信号处理及模数转换得到电压数字量,然后采用αβ坐标变换转换成正交分量,通过相位自动跟踪控制系统锁定电压相位。文中给出了相位自动跟踪系统的复频域数学模型,仿真计算表明系统在低频段具有较好地幅频特性,并且相位稳定性较好。该系统可较好的应用于高压输配电网络的监视和控制。     

复杂电能信号谐波时频域特征分析及其对电能计量影响

为准确分析复杂电能信号谐波时频域特性对电能计量的影响,提出了一种零值搜索-短时傅里叶变换时频域电压、电流信号幅度和相位分析算法,利用信号波形过零特征,自适应调整短窗傅里叶变换的时域窗宽,解决了电网频率波动导致的相位累积效应对相位分析的影响,算法的幅值分析误差为10-3、相位分析误差小于1°;建立了复杂电能信号时频域数据表征模型和4类时频域全局化特征矩阵提取算法,解决了时频域特性表征与提取的问题;以典型非线性动态负荷中频炉为分析案例,分析给出了其4类时频域全局化特征,并建立了畸变波形动态电能测试信号特征模型,通过辅助实验验证了4个时频域全局化特征对电能表动态超差的影响,提出了对国际和国内标准修改的建议。     

永磁同步直线电机直接进给系统鲁棒PID控制研究

针对高速机床永磁同步直线电机进给单元模型摄动大、扰动力复杂的特点,在建立了进给系统SISO的频域模型的基础上,利用H<,∞>控制理论派生出闭环增益成形方法,对进给系统的频域模型设计了一个鲁棒控制器.仿真和实验表明该非线性控制器跟踪误差、速度响应等性能远优于传统的内嵌式PI控制器,对系统的模型摄动和外界干扰具有较强的鲁棒...     

电力系统稳定器对次同步振荡的影响及其机制研究

采用测试信号法,在普通交流系统、含静止无功补偿（static var compensator,SVC）的系统、含可控串联补偿（thyristor controlled series capacitor,TCSC）的系统中,研究速度反馈型（以△ω为输入）和功率反馈型（以-△Pe为输入）电力系统稳定器（power system stabilizer,PSS）对次同步振荡阻尼特性的影响规律,得到速度反馈型PSS对次同步振荡影响较大,而功率反馈型PSS对次同步振荡几乎没有影响的结论;从PSS输入信号、相位补偿特性及PSS增益3个角度研究PSS对次同步振荡产生影响的机制：引入“次同步振荡响应比”的概念分析△ω和△Pe的动态响应,并通过频域分析研究相位补偿环节的补偿特性及放大增益的影响。结果表明,速度反馈信号中次同步分量较大以及超前环节对次同步频率信号的放大作用是导致速度反馈型PSS对次同步振荡影响较大的主要原因。     

永磁同步电动机调速系统PI控制器参数整定方法

针对永磁同步电机(PMSM)调速系统,基于PMSM调速系统的频域模型,推导出了电流和速度PI控制器参数的解析计算式,推导过程考虑了逆变器、死区、延时、反馈滤波器及其他非理想因素的影响,并结合工程实际,明确界定了电流环和速度环的开环截止频率和相位裕度的合理取值范围。根据系统性能要求,设定期望的电流环和速度环开环截止频率和相位裕度,通过所提出方法,可解析计算PI控制器参数;也可根据设定的PI参数,反计算系统的开环截止频率和相位裕度,对设定的PI参数的性能进行预评估。该整定方法建立了系统频域参数、控制器参数和系统时域性能的联系,整定目标直观明确,且参数物理意义明确,计算过程简单易实现。文中通过大量的仿真表明了所提出方法的正确性,实验结果也验证了该整定算法有效可行。     

水轮机调速系统的根轨迹校正与PI、PID调速器的参数选择

本文首先指出水轮机调速系统是一个非最小相位系统,其根轨迹为零度相角线。接着绘制了P、PI、PID三种系统的根轨迹图,并给出了PI、PID调速器的参数选择的工程方法。其结果与国内外文献的结果相近,但根轨迹法概念清楚。由已知开环零极点和增益,能迅速判明闭环系统的稳定性与调节品质,是一种实用的工程方法。图9。