新型电源滤波器的设计与开发

开关电源的应用场景越来越多,各种电子设备之间的电磁干扰使电源系统的工作环境越来越恶劣,电源系统的电磁兼容问题也受到了更广泛的关注。文中针对电源端口的传导干扰问题,分析了电源滤波器的设计流程和主要设计指标参数,开发出小型化、高插损的电源滤波器,有效解决开关电源的电磁传导干扰问题,从而保障电源系统的稳定工作。     

H_∞滤波技术在伺服系统中的应用

研究了伺服系统的H_∞滤波器设计问题.首先对无刷直流电动机控制系统进行了保性能控制器设计,在外界干扰不可避免的情况下,设计了H_∞滤波器.使得滤波误差系统渐近稳定且满足一定的H_∞性能指标,给出了滤波器存在的充分条件,并通过矩阵变换得到了设计滤波器的LMI方法.通过求解LMI,可以得到滤波器参数.范数小于指定上界的充分条件,并解出了滤波器的参数.最后仿真实例证明了该方法的有效性.     

白噪声干扰下电动舵机等效滑模跟踪控制器设计

深入研究了电动舵机在实际工作中的高斯白噪声干扰问题,将强跟踪滤波器理论和等效滑模跟踪控制技术结合起来,提出了一种基于强跟踪滤波器的等效滑模跟踪控制器,给出了控制器的设计方法,分析了系统的稳定性.仿真结果表明采用该跟踪控制器可以有效地消除高斯白噪声的影响,提高电动舵机的跟踪性能.     

基于双环控制思路的有源电力滤波器H_∞控制

应用平均化建模的方法,建立了考虑外界干扰的有源电力滤波器(APF)系统的平均化模型.根据直流侧电容电压响应速度远远慢于输出电流响应速度(两者的响应在时间轴上分离),将控制器设计为电流环与电压环2个部分.电压环控制采用PI控制方法设计,而在电流环设计时将APF非线性系统进行简化,进而设计H_∞控制器.最后利用极点配置对闭环系统的收敛速度进行定性配置.该控制器的设计考虑了系统参数摄动及外界干扰的不确定性,使控制器具有较强的鲁棒性;设计时从系统的状态平均化模型出发,物理意义清晰,设计思路合理,针对一般H_∞控制器设计需求解Riccati方程的不足,对矩阵进行归一化然后利用LMI工具箱简化控制器求解,易于在工程中实现.仿真与实验结果验证了控制器设计方法的正确性和有效性.     

基于强跟踪滤波器的自适应励磁控制器

该文引入强跟踪滤波器用于发电机励磁控制,建立了一种新的自适应励磁控制器.该控制器根据发电机运行状态由强跟踪滤波器实时估计系统的扰动信息,准确地获得单机无穷大模型中的系统参数,以调整控制器,使之得以适应系统运行点的变化以及系统遭受的干扰.仿真研究表明,文中所建立的自适应励磁控制器可以有效地提高电力系统的稳定性,在系统遭受不同干扰下均表现出良好的动、静态性能.     

液压伺服位置系统的神经网络backstepping控制

针对液压伺服位置系统存在的参数不确定性、外部干扰和输入饱和的问题,提出了一种神经网络backstepping控制算法。设计了神经网络辅助状态观测系统,并根据辅助状态观测误差来调节神经网络的权值,进而实现对系统复合干扰的在线观测。把该复合干扰的观测值引入到backstepping控制设计中,使得控制器能够对系统的复合干扰进行有效补偿;在backstepping设计过程中采用二阶滑模滤波器以避免微分项爆炸问题,简化了控制器的设计。通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统所有信号一致最终有界。仿真结果表明,所设计的控制器能够有效地削弱参数不确定性、外部干扰和输入饱和对系统的影响,增强了系统的鲁棒性,实现了系统输出对期望位置的准确跟踪。     

并联型有源滤波器H∞控制设计

在并联型有源滤波器的控制过程中,前馈控制能够快速跟踪负荷波动,但需要精确的模型和参数。为了消除前馈控制指令与理想控制指令之间误差对补偿效果的不利影响,首先建立了并联型有源滤波器的数学模型。在此基础上,将误差看作是对控制系统的外部干扰,然后基于H∞控制理论,设计了并联型有源滤波器的鲁棒控制器。对于给定的干扰抑制比,通过求解Riccati方程即可得到相应的反馈参数;在Riccati方程有正定解的前提下,干扰抑制比越小,闭环系统的干扰抑制能力越强。该控制器补偿效果良好,同时还可保证闭环系统的稳定性。仿真分析表明,在所提控制器的作用下,无论是在稳定负荷还是在负荷突变的条件下,有源滤波器都有较好的补偿效果。     

舰船推进系统中永磁同步电机的滑模控制

舰船电力推进系统中的永磁同步电机长期浸泡在海水中,工作环境复杂,诸如温度、湿度、海水冲击等不利因素限制了机械传感器的使用,而对其控制系统又要求动态响应快、鲁棒性强、可靠性高。采用扩展卡尔曼滤波器进行电机位置和速度辨识的成熟方案解决复杂环境对机械传感器的限制问题;针对传统滑模控制存在抖振的问题,设计了一种带有干扰观测器的滑模控制器,运用干扰观测器来观测系统中存在的干扰量,并用此观测值作为前馈量补偿到滑模控制器的输入端,来消除抖振实现对电机的精确控制,最后通过Matlab仿真证明了此种控制系统对参数与负载变化有较强的鲁棒性,动态响应快。     

间谐波环境下并联有源电力滤波器系统设计

针对电网环境中含有间谐波的复杂情况,以三电平并联有源电力小滤波器(SAPF)为研究对象,建立三电平SAPF数学模型。采用CPT原理检测间谐波环境下电网基波分量,从而准确测量电网谐波含量。将间谐波、APF参数波动和死区效应等考虑为控制器非周期干扰,利用等价输入干扰原理对传统重复控制器加以改进,提高控制系统控制性能,消除非周期干扰对控制器的影响。在Matlab和三电平试验平台上,建立SAPF控制系统,仿真及实验验证所设计系统可以准确检测间谐波环境下电网谐波含量,并对电网谐波、间谐波进行补偿。     

永磁同步电机神经网络自适应滑模控制器设计

设计了神经网络自适应滑模控制器.用RBF神经网络自动调整滑模控制器的切换项增益,无需建立包含参数摄动和干扰在内的整个系统的精确数学模型,有效提高了系统的稳定性和鲁棒性.采用Lyapunov稳定性理论证明了系统稳定性,并针对常值干扰、时变干扰和参数摄动情况分别进行了仿真与实验.与传统的PI控制相比,神经网络自适应滑模控制器具有更好的稳定性和抗干扰能力.     

有源电力滤波器与直流偏磁式静止无功补偿器综合补偿系统的研究

针对供、配电站需要对谐波和无功进行综合治理,提出一种新型的有源电力滤波器与直流偏磁式静止无功补偿器构成的综合补偿系统。该系统中有源滤波器与无源滤波器构成新型的混合滤波器,能够同时补偿谐波电流并提供容性基波无功电流,而直流偏磁式静止无功补偿器采用新型的PWM整流器产生控制直流,可快速地提供感性无功电流。该系统采用新颖的拓扑结构,功率器件工作于低压侧,有效地降低有源滤波器和无功补偿器中功率器件的容量。文中介绍了该系统的结构和补偿原理,采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行的仿真表明该综合补偿系统能同时补偿谐波与无功电流,并能抑制可能产生的谐振现象,具有较好的补偿效果。     

并联混合型有源电力滤波器稳定性及控制方法

分析了由并联型有源电力滤波器(parallel active power filter,PAPF)和并联电容器组成的混合补偿系统的系统稳定性。分析表明采用传统的PAPF控制方式时,当PAPF检测的负载电流中不包含并联电容器的电流时,混合补偿系统稳定,并且有理想的谐波补偿效果;当PAPF检测的负载电流中包含并联电容器的电流时,此时混合系统存在稳定性和谐波抑制效果之间的矛盾。实际系统中检测的负载电流中包含并联电容器电流的情况有时是不可避免的,针对这种情况提出一种同时检测负载电流和电源电压来控制PAPF输出电流的控制方案,该控制方案可以使系统变稳定,并且具有理想的谐波补偿效果。最后给出了仿真和实验验证结果。     

某型航空发动机容错控制仿真研究

利用卡尔曼滤波器的优点,提出了航空发动机容错控制模型,它的核心部分就是卡尔曼滤波器,考虑了当某一传感器发生故障后,利用一簇卡尔曼滤波器对发生故障的传感器进行诊断并隔离,并依据剩余非故障传感器的信息对自适应模型进行重构。实例仿真表明航空发动机容错控制系统可以保证航空发动机在一定的性能指标下稳定运行,达到了容错控制的目的。     

近似逆系统方法应用于HVDC的有源直流滤波器

谐波治理是高压直流(HVDC)输电的关键技术之一。文中分析了应用在HVDC直流侧的有源直流滤波器的工作原理，从跟踪控制的角度出发，选取谐波源电流作为检测对象，把补偿电流作为反馈信号，构建了基于近似逆系统控制的复合控制；在控制器实现中，提出了以滤波器组构建近似逆系统的方法。PSCAD仿真和样机实验结果验证，因避开了弱信号提取问题，加之近似逆系统控制的快速稳定性，有源直流滤波器系统稳定、滤波效果优良，为下一步工业实施奠定了基础。     

SHPF-TCR联合控制补偿系统的研究

针对有源电力滤波器无法动态补偿无功功率,无源滤波器补偿产生相移的问题,提出一种晶闸管控制电抗器与并联混合电力滤波器(SHPF-TCR)联合补偿控制系统。SHPF由小容量有源电力滤波器和五次LC单调谐滤波器构成以补偿系统谐波,调谐滤波器和TCR形成并联型无源滤波器以补偿系统无功。将解耦控制用于电流跟踪和电压调节,引入PI控制器消除系统稳态误差。该SHPF-TCR联合控制能够有效的降低APF容量,消除系统谐振,稳定性好,动态响应速度快。实验及仿真结果证明了所提出结构和控制方法可以很好地进行谐波和无功的综合补偿。     

多级H桥并联变换器的研究与实现

介绍了一种多级H桥并联变换器,通过一定的控制方式使每个H桥变压器副边产生的波形叠加成18阶梯波,经滤波后可得到比较标准的正弦波.分析了系统的电路原理、幅值控制、相角控制及功率因数控制的实现方式.利用PSPICE对系统进行了仿真,给出了仿真波形和分析;利用DSP(TMS320F240)和PIC为控制芯片完成了系统设计并进行了功率实验,给出了实验波形和结论.     

LC串联式脉宽调制整流器及其电流迭代控制方法

针对非线性负载引起的无功功率和谐波电流问题,研究了一种电感—电容(LC)串联式脉宽调制(PWM)整流器及其电流迭代学习控制方法,使三相PWM整流系统不仅能够整流输出能量供给负载,而且能补偿非线性负载产生的无功功率和谐波电流,实现PWM整流功能和功率补偿功能的有效集成。该整流器采用一种LC串联滤波,使电容承担大部分电网基波电压,整流器可直接连接电网,降低装置成本。为克服LC串联式滤波器的电容惯性阻尼作用,采用一种迭代学习算法的电流无差拍控制,并结合输出电流前馈控制和反馈控制的特性,有效提高控制系统的响应速度和控制精度,并推导了算法收敛的条件。仿真和实验结果证明了所提结构和控制方法的正确性和有效性。     

基于MATLAB的并联型有源电力滤波器的仿真

有源电力滤波器是当前对电网中谐波污染补偿或抵消的有效手段,对有源电力滤波系统的工作原理进行了理论研究和分析。MATLAB／SIMUUNK提供的SimPower工具箱基本涵盖了电力系统建模和仿真的各个方面。利用SimPower工具箱对有源电力滤波器装置进行了建模和仿真,能够将有源电力滤波器的工作过程及有关波形准确直观地显示出来,验证了理论分析的正确性。     

陕北-武汉特高压直流输电工程无功控制策略研究

针对陕武工程分层接入系统的复杂性和特殊性,对其无功控制策略进行了优化和完善。在原有无功控制策略的基础上增加了过压快切、紧急停机后的快切以及后备无功控制等功能。过压快切旨在当交流侧电压由于故障急剧升高时,能够在短时内快速切除交流滤波器,保证交流母线电压运行在安全水平。紧急停机后的快切是指在陕武工程出现紧急停运后,无功控制功能迅速切除在投滤波器组,确保交流网电压稳定。后备无功是指当执行无功控制功能的两套直流站控主机全部不可用之后,实现后备无功控制功能的极控接口屏PCI能够根据交流母线电压变化,实现交流滤波器的切除,从而保证交流母线电压稳定,维持直流系统稳定运行。通过仿真试验验证了新增策略的正确性,最后对后备无功控制提出了改进建议。     

分布式发电系统中并网逆变器的新型有源阻尼策略

分布式发电系统中LCL型并网逆变器可以有效抑制高频谐波,但存在谐振峰,会导致系统不稳定。因此采用电压或电流反馈的有源阻尼方法引起广泛关注,但这些方法需要多个传感器,增加了成本和控制复杂度。为此,采用二阶陷波器抑制LCL滤波器的谐振峰,保证系统稳定。根据LCL滤波器的谐振频率,设计了二阶陷波器参数,提高系统稳定性。通过选择合适的陷波器品质因数,增强系统应对电网电感变化的鲁棒性。采用比例—积分控制器增加基频增益,减小了系统稳态误差和提高了动态响应速度。仿真和实验验证了所提方法的正确性。