基于状态反馈与重复控制的逆变器控制技术

针对PWM电压型逆变器提出了一种将带积分状态反馈与重复控制相结合的输出电压控制方案。状态反馈所需的变量为电容电压和电容电流。为避免采样、计算延时占用 PWM脉宽,以上反馈变量值均由状态观测器基于实测电容电压和负载电流值预测得到,使控制算法可以提前一拍进行,这样也避免了设置专门的电容电流传感器。由于积分控制的引入,改善了状态反馈控制的稳态精度,克服了早先提出的类似方案在加载时的电压跌落问题。居于控制系统最外层的重复控制器可以保证逆变器即使带非线性负载也能保持高度正弦的输出电压。实验表明该方案可同时实现高动态响应和高稳态波形精度,适用于UPS等需要高性能输出电压控制的场合。     

基于电流观测与重复控制的逆变器多环控制策略研究北大核心

提出一种基于电流观测与重复控制的单相逆变器多环控制策略。内层双环控制器采用输出电压和电容电流反馈,通过电容电流观测器实现了电流内环最小拍控制,可实现系统的快速动态响应,解决了负载突增时电压跌落的问题。基于此又增加了外层重复控制,采用FIR数字滤波器替代传统二阶低通滤波器作为重复控制补偿器,不仅简化了设计过程而且提高了系统稳态精度和抗非线性负载扰动能力。试验结果表明该策略可兼具动态响应快、稳态波形精度高和鲁棒性强等特性,适用于交流稳压器等需要高性能电压输出控制的场合。     

电压型逆变电源输出电压IMC-PID控制技术研究

提出了一种带PD输出电压瞬时值反馈内环的内模控制(internal model control, IMC)-PID电压型逆变电源控制方案：PD瞬时值反馈内环提高系统的动态性能，IMC-PID外环保证系统的稳态性能。给出了详细的基于极点配置的内环PD控制器和外环IMC-PID控制器设计步骤和方法。该方案只需检测输出电压，控制器结构简单，分析设计容易。仿真和实验结果表明该控制系统不仅具有优良的动、稳态性能，而且有很强的鲁棒性。相对电压、电流双环控制方案而言，该文提出的方案控制器结构和分析更加简单，成本更低，鲁棒性更强。     

基于电流观测与重复控制的逆变器多环控制策略研究

提出一种基于电流观测与重复控制的单相逆变器多环控制策略。内层双环控制器采用输出电压和电容电流反馈,通过电容电流观测器实现了电流内环最小拍控制,可实现系统的快速动态响应,解决了负载突增时电压跌落的问题。基于此又增加了外层重复控制,采用FIR数字滤波器替代传统二阶低通滤波器作为重复控制补偿器,不仅简化了设计过程而且提高了系统稳态精度和抗非线性负载扰动能力。试验结果表明该策略可兼具动态响应快、稳态波形精度高和鲁棒性强等特性,适用于交流稳压器等需要高性能电压输出控制的场合。     

动态电压恢复器比例谐振控制

针对动态电压恢复器(DVR)的快速和精确电压补偿问题,提出一种基于比例谐振控制的DVR双环反馈控制策略,电压外环将电容电压和指令输出电压比较,得到的电压偏差信号经过比例谐振控制器,控制器输出信号交给电流内环处理,而电流反馈内环采用简单比例控制以保证系统的快速性.将比例谐振控制器应用于DVR输出补偿电压控制策略中,可实现对指令补偿电压信号的无静差跟踪.在比例谐振控制器频率特性分析的基础上,详细分析离散域下引入控制延时的DVR反馈环控制系统.分析表明电流内环具有可靠的稳定性,作用于电压外环的比例谐振控制保证了系统的稳态精度,以及对负载电流的抗干扰能力,整个控制系统具有良好的动态和稳态性能.仿真结果验证了理论分析的正确性和所设计方法的有效性.     

基于状态观测器的逆变器数字双环控制技术研究

该文首先比较了逆变器模型与直流电机模型的相似性，提出逆变器的控制可以借鉴直流电机的双闭环控制方法。然后针对输出电压的交叉反馈作用，采用了控制对象的解耦，消除了输出电压对内环的影响，简化了问题。数字控制具有很多优点，但是它引入的采样延时和计算延时对系统的性能影响很大。为了提高控制的实时性和鲁棒性，建立了基于改进z变换的状态观测器和扰动观测器，合理设计其极点，可以得到无差拍观测器，并在此基础上实现内环电容电流的无差拍控制。考虑内环的快速性，外环可以采用简单的比例调节器，从而整个数字双环控制系统的设计非常简单。最后，实验证明这种方法可以保证良好静态和动态性能，在非线性负载下，也能得到良好的输出电压波形。     

基于DSP的正弦波逆变电源瞬时值反馈优化控制方法

正弦波逆变电源输出受到瞬时值反馈不及时的影响,导致电源输出均衡性较差。为了提高正弦波逆变电源的稳态控制能力,提出基于数字信号处理DSP（digital signal processing）的正弦波逆变电源瞬时值反馈优化控制方法,建立逆变电源系统基本结构,构建三相级联H桥控制电路,并完成控制电路的构建及电源电路的设计。在零序电压的反馈调节下,实现电源电压的平衡控制和电压自均衡耦合调节,利用电压自均衡耦合控制器对正弦波逆变电源的输出功率进行补偿抑制;利用DSP技术对电源输出信号进行反馈处理,得到瞬时值反馈的控制优化算法;对逆变电源控制系统的软件及硬件进行优化设计,完成基于DSP的正弦波逆变电源瞬时值反馈优化控制。测试结果表明,使用该方法进行正弦波逆变电源控制的输出增益较高、控制稳定性较好、对电源输出的电流纹波抑制能力较强,提高了电源的输出质量。     

采用定子电流与扰动观测的永磁同步电机改进预测电流控制

提出了一种采用定子电流和扰动观测补偿的改进预测电流控制(PCC)算法。理论上永磁同步电机PCC具有优异的控制性能,但现实系统中离散采样延时与电磁参数时变等问题使得原理上基于模型的预测电流控制器的控制品质严重恶化。设计了龙伯格(Luenberger)状态观测器实现对定子电流与参数扰动的观测,并应用于补偿和改进经典的无差拍预测电流控制器。将观测到的当前时刻的定子电流替代当前时刻的采样电流用于反馈控制,以补偿采样延时;运行过程中电磁参数的变化使得模型参数失配,其影响以电压扰动的形式被观测出来,并补偿到预测控制输出的电压指令中。仿真和试验结果验证了所提方法的有效性。     

三相瞬时值反馈逆变器的初步研究

本文首先对瞬时值控制逆变技术进行了概述,然后对采用输出电压和电容电流瞬时值反馈的电流SPWM控制技术的三相逆变器进行了初步研究,仿真并显示了采用该控制技术的三相逆变器的输出波形。     

基于电流环复合控制的有源电力滤波器

针对有源电力滤波器电流环单纯数字PI控制补偿性能有限.提出基于数字PI控制和数字重复控制的复合控制系统.将PI控制器和重复控制器并联在控制系统电流环的前向通道,共同对系统的输出产生影响.利用数字PI控制改善系统的动态特性,利用重复控制改善系统的稳态跟踪性能.提出电流环PI控制器、重复控制器和复合控制系统的结构,并在同步旋转坐标系下,对其进行控制性能分析,详细推导和分析复合控制系统中重复控制器的设计方法、补偿性能及稳定性.进行三相并联型有源电力滤波器的研制和试验研究,结果证明该控制器在稳态运行时能将电网电流的THD值从30%降到3%,而其动态性能尽管有低通滤波器的影响也仅有半个基波周期(10ms)的延时.理论分析、仿真结果和试验结果均证明所提出的基于数字PI控制和数字重复控制的三相并联型有源电力滤波器复合控制可以兼顾系统动态特性和稳态特性.     

基于数字PI控制的燃料电池电站功率研究

根据燃料电池电站功率逆变系统非线性的特点,进行线性化处理.采用数字化PI控制其输出波形.采用带滤波电感电流内环的电压瞬时值控制策略,电压瞬时值外环反馈控制提高系统动态响应,电流瞬时值内环反馈摔制提高系统稳态输出精度,选用TI控制器软件平台试凑PI参数.实验表明,该设计方案快捷、有效,电压输出波形良好.     

基于模糊控制的虚拟同步发电机并网策略研究

在基于虚拟同步发电机三相逆变器控制的基础上,利用电容电压和电流反馈,构成双环控制系统。其中,电流环和电压环都采用比例积分控制。但是,传统的双环控制存在精度不高且响应速度较慢等缺点,而模糊控制具有根据系统实时性产生的非线性系统误差的大小,进行在线调节参数的功能。在此基础上,提出了一种基于双环控制和模糊PI相结合的虚拟同步电机控制策略,并搭建了相应的模型。详细分析了加入模糊之后双环控制的参数整定,并通过仿真研究来证明所提方法的有效性。     

基于多重三电平桥结构的静止无功发生器

针对一般电压源逆变器拓扑在静止无功发生器(SVG)逆变电路中输出电压质量的不足,提出了一种多重三电平桥结构.采用瞬时无功功率理论,分析了基于该拓扑结构的静止无功发生器实现无功功率控制的等效电路及工作原理.并设计了一种基于电流直接控制的控制方法,采用双闭环反馈控制策略.通过三角波比较方式的脉冲宽度调制技术对电流波形的瞬时值进行控制.经过对系统主电路进行仿真分析.获得了较高的逆变器输出电压质量和准确的三相无功指令电流,同时得到了补偿后网侧电压和电流的波形,电压和电流基本同相位,实现了对无功功率的有效补偿.     

单相串联电压质量补偿器控制器的研究

为了抑制系统电压的跌落和消除电压谐波，提出了利用串联逆变器进行电压质量控制。串联逆变器直接耦合结构的使用可以提高系统的效率和补偿性能。文可还提出了通过输出电压直接反馈来控制用户侧电压的新方法。利用经典控制理论的方法建立了串联补偿器的传递函数模型，并且对由瞬时电容电流反馈和输出电压瞬时值反馈构成的双环反馈控制方式进行了动态特性的分析。分析结果表明：采用该方法可以大大提高系统动态特性，有效抑制系统电压的跌落和消除电压谐波。文中还提出了要用6开关智能IPM模块构成的两种实际电路结构，并给出了实验结果。     

基于单片机的1kW多级型光伏逆变器的研究

研究了1 kW多级型光伏逆变电源。前级使用Buck电路来实现最大功率跟踪（MPPT）;中间推挽电路采用SG3525来控制。针对传统的单电压控制的逆变电源在非线性负载时,输出波形畸变严重、谐波含量大的缺点,提出逆变部分电容电压、电容电流双闭环控制策略,利用单片机实现了数字PI控制。试验验证了多级型光伏逆变器的实用性。     

基于瞬时电感电流控制的无线并联逆变系统

常规逆变电源并联系统含有控制联络线,组网不便,干扰严重。本文设计了一种数字化无线并联控制系统,针对逆变电源输出阻抗中阻性分量对系统功率特性的影响,采用基于电感电流反馈的逆变电压瞬时双闭环控制对系统输出阻抗特性加以改善,从而保证了功率下垂理论的正确应用。研制的两台DSP控制1kW逆变电源样机,成功地实现了无线并联运行。     

模数混合分布式逆变器并联控制方法

提出了逆变器并联运行系统一种新的分布式无主从控制策略，同步控制和均流控制解耦。前者以数字方式实现，后者基于数字和模拟混合电路实现；各并联逆变器模块之间同时实现完全电气隔离和瞬时值均流，并允许任一模块热插拔。注重分析了输出电压有效值调节在并联系统中的特性以及与均流调节的相互耦合和不利影响，提出将环流信号引入有效值调节环路，有效地改善了并联系统的均流特性和稳压特性。理论分析和实验结果证明了控制方法的有效性和工程可实现性。     

模数混合分布式逆变器并联控制方法

提出了逆变器并联运行系统一种新的分布式无主从控制策略，同步控制和均流控制解耦。前者以数字方式实现，后者基于数字和模拟混合电路实现；各并联逆变器模块之间同时实现完全电气隔离和瞬时值均流，并允许任一模块热插拔。注重分析了输出电压有效值调节在并联系统中的特性以及与均流调节的相互耦合和不利影响，提出将环流信号引入有效值调节环路，有效地改善了并联系统的均流特性和稳压特性。理论分析和实验结果证明了控制方法的有效性和工程可实现性。     

一种用于高压差系统的数字化逆变器设计

设计了一种用于飞轮储能系统的数字化逆变器.针对系统对高效率的要求,优化了单相逆变器的参数;直接采用极点配置法设计了控制器,并通过仿真对其伯德图进行了PID校正,计算出逆变器输出电压瞬时值单闭环控制和电感电流输出电压双闭环反馈控制的PI参数,很大程度上简化了PI参数的求解过程,仿真和实验结果验证了所设计的数字化控制逆变器的可行性和优越性.该系统在电力系统、航空航天等领域亦具有较高的实用性和推广价值.