基于自抗扰控制技术的发电机励磁控制方法

采用合理的发电机励磁控制方案对改善电力系统扰动稳定性有着重要的作用.探讨了二阶自抗扰控制器,并将其技术应用于发电机励磁系统.经同步发电机自抗扰励磁控制仿真验证,设计的自抗扰励磁控制器,对不确定的模型和系统的内外扰表现出更强的适应性和鲁棒性,能快速抑制发电机端电压的大幅振荡,有效地改善系统的动态品质,提高系统的稳定水平.     

基于自抗扰控制技术的多电机同步控制

对采用偏差耦合控制策略的永磁同步电机多电机同步控制进行仿真研究。引入自抗扰控制技术实现电机控制,各同步控制器的输出补偿负载转矩。考虑到电机实际运行中参数随温度发生变化,为进一步提高转速同步控制性能,采用模型参考自适应算法对电机参数进行在线辨识,结果用于在线修正自抗扰控制器结构参数。从理论上分析了扰动引起的误差收敛情况,仿真结果验证了整体方案的可行性,可以实现4台永磁同步电机的转速同步控制。     

基于自抗扰控制技术的MMC环流抑制器

模块化多电平换流器（modular multilevel converter, MMC）是一种新型的电压源换流器,已经成功应用于高压直流输电领域,发展前景广阔,然而桥臂环流的存在影响了MMC的工作特性和损耗,对环流进行抑制是MMC工程应用必须解决的问题。考虑到系统非线性、鲁棒性和动态性能的要求,引进自抗扰控制（active disturbance rejection control, ADRC）技术,基于自抗扰控制技术设计了一种MMC环流抑制器（circulating current suppressing controller, CCSC）,所设计环流抑制器对MMC的环流详细模型依赖小,并具有优异的适应性和鲁棒性。最后通过在PSCAD/EMTDC环境下建立的两端MMC系统,仿真验证了所提出的环流抑制器的有效性。     

矩阵变换器的自抗扰控制技术

由于闭环控制器与电力电子电路的调制策略相对独立,把鲁棒性强的控制算法与性能良好的调制策略结合起来,用于电力电子电路的控制,通过PARK变换,建立d—q坐标下的矩阵变换器模型。在空间矢量调制的基础上,设计了矩阵变换器输出电流跟踪的自抗扰控制器。仿真结果表明,该控制器稳态性能理想,动态性能良好,鲁棒性强。     

基于自抗扰控制技术的虚拟同步机无频差控制方法

针对虚拟同步发电机处于孤岛运行时的容量低、并网惯性小、稳定性差及负荷的变化会对虚拟同步发电机产生较大的影响等问题进行研究,引入同步发电机一阶惯性环节,设计了虚拟同步发电机的控制方案和数学模型。在传统下垂控制策略的基础上,采用一种基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)技术的虚拟机无差调频控制策略。在PSCAD/EMTDC仿真平台上,通过与传统比例-积分控制效果进行对比,在有功负荷发生波动情况下,所采用的控制策略不仅能做到无差调频,而且控制精度更高。     

基于自抗扰控制技术的电压源变流器电流解耦控制方法

随着大量的可再生能源接入电网,电压型并网逆变器得到广泛应用,针对虚拟同步发电机并网逆变器在同步旋转坐标系下d、q轴电流分量存在耦合这一问题,提出了一种基于自抗扰控制技术(active disturbance rejection control,ADRC)的电流解耦控制策略。该方法将d、q轴间的电流耦合和电感参数变化引起的误差看成是系统的扰动,通过扩张状态观测器将该扰动估计出来,利用自抗绕控制器的前馈补偿消除误差,从而实现d、q轴电流的解耦控制,使得可再生能源更好地接入电网。把传统使用的比例-积分(proportional-integral,PI)调节器的前馈解耦方法与所提出的方法进行EMTDC/PSCAD仿真建模对比分析,验证了该方法的可行性和有效性。     

永磁同步电机自抗扰控制技术研究

将非线性自抗扰控制理论与无位置传感技术相结合,在永磁同步电动机矢量控制系统中设计了自抗扰速度调节器,采用模型参考自适应策略估算转子速度和转子位置。以隐极式永磁同步电机为实例进行仿真实验,实验结果表明,与PI调节器相比,采用自抗扰控制策略,在转速从低速到高速范围内,具有参数调节少、响应速度快、系统稳定性好、抗干扰能力强的优点。     

基于自抗扰控制技术的VSC-HVDC系统控制器设计

简要概述基于电压源型换流器的轻型直流输电(VSC-HVDC)系统的工作原理,建立在同步旋转坐标系下的暂态数学模型。采用自抗扰控制(ADRC)方法设计送端系统和受端系统外环电压、功率控制器,以产生内环电流参考值。送端系统外环采用最优控制函数(Fal函数),内环采用一阶自抗扰控制器来跟踪参考电流;受端系统外环采用一阶自抗扰控制器,内环采用Fal函数来跟踪参考电流。采用以上控制策略实现系统模型的完全解耦并实现有功功率、无功功率独立控制的目的。利用MATLAB/Simulink对所设计的控制器进行数字仿真,仿真结果显示:对于交直流系统电压变化、有功功率及无功功率阶跃的情况,系统均能实现快速的动态响应,达到满意的控制性能指标。     

基于自抗扰控制技术的永磁同步电机矢量控制策略

论文研究了一种基于自抗扰控制（Active Disturbance Rejection control, ADRC）技术的永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）矢量控制策略。即根据矢量控制方法,分别为永磁同步电机的转速环、电流环设计了自抗扰控制器。同时,考虑到设...     

基于矢量控制的异步电机自抗扰控制

针对异步电机矢量控制系统在负载变化和电机参数变化时转速易受较大影响的问题,研究了采用自抗扰控制器(ADRC)对负载扰动和电机参数变化进行估计和补偿的方法。根据自抗扰控制器的数学特征和异步电机的数学模型,采用扩张状态观测器(ESO)对电机模型的参数摄动和变量耦合项进行观测并补偿,确定了矢量控制系统中自抗扰转速环控制器、自抗扰磁链环控制器、自抗扰d轴电流环控制器和自抗扰q轴电流环控制器的形式。仿真和实验结果表明,与传统的比例积分控制器(PI)相比,ADRC控制器对系统负载扰动和电机参数变化具有较好的鲁棒性和动态性能。     

基于自抗扰控制技术的微网运行控制器

随着微网技术的成熟和发展,微网将不再局限于实验平台和示范工程,微网与大电网之间的友好协作变得至关重要。为此,将自抗扰控制技术(ADRC)的思想应用到了微网的并网控制中,设计了一种使微网在并网与孤岛之间切换以及负荷扰动等运行状况下,与大电网之间稳定和平滑协作的二阶非线性ADRC运行控制器;通过仿真验证,基于ADRC的微网运行控制器对网内电压、电流控制可以达到无相位差平滑控制,且频率波动范围满足国际标准±0.1 Hz的要求,控制效果优于传统的基于PID的控制器。与此同时,利用李雅普诺夫稳定性方法证明了该二阶ADRC中三阶扩张状态观测器(ESO)的稳定性问题。     

基于自抗扰控制的双环伺服系统

为提高永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统的抗负载扰动和参数摄动能力,提出一种基于自抗扰控制的位置–电流双环控制策略。分析伺服系统的扰动机理,构建基于离散最速控制综合函数的跟踪微分器进行位移规划,通过引入三阶扩张状态观测器,得到位置和转速复合控制的非线性自抗扰控制器,优化了系统结构,降低了参数整定难度。为进一步提高系统刚度和对突变负载扰动的响应能力,设计电流环自抗扰控制器,引入二阶观测器估计扰动量并进行扰动补偿,给出电流环线性自抗扰控制器参数的确定方法。仿真和实验结果表明,该控制策略能够减小外部转矩干扰和电机参数摄动对系统性能的影响,验证了基于自抗扰控制的双环控制方法的有效性。     

基于自抗扰的微电网下垂控制

针对由分布式能源发电组成的微电网中进行负荷投切、分布式电源的波动性、电力电子器件参数变化等引起的谐波问题,提出一种基于自抗扰控制器的抗扰控制策略。通过将自抗扰控制器与微电网的下垂控制相结合,由内扰和外扰引起的输出电压波动,通过前馈补偿消除干扰,提高电能质量。仿真结果表明,当负荷变化时,直流侧电源突加扰动时,该控制策略具有较好的抗扰性能和鲁棒性。     

基于自抗扰控制技术的双馈型感应发电机功率解耦控制

由于风机空气动力的不确定性和电机模型的复杂性,双馈风力发电系统的模型很难精确。目前很多控制方法依靠系统和电机的精确模型,这样它们的控制效果就受到很大影响。因此,采用自抗扰控制器进行变速恒频风力发电控制以期提高系统的控制效果。通过定子磁场定向和矢量变化理论,推导出了双馈电机矢量模型和控制策略。采用MATLAB/Simulink建立了系统模型并进行了仿真,仿真结果表明,采用二阶自抗扰控制器在并网后功率解耦控制中具有很好的鲁棒性和抗干扰能力。     

基于自抗扰控制技术的有源电力滤波器直流侧电压优化控制

直流侧电压的稳定控制是保证有源电力滤波器(activepower filter,APF)正常工作的关键环节之一。对APF直流侧电压进行建模,在dq坐标系中分析了直流侧电压与d轴电流的数学关系,进而提出了APF直流侧电压自抗扰控制器的整体设计方法,给出了自抗扰控制器中的跟踪微分单元、扩张状态观测器和误差反馈单元的设计方法,并采用线性方法对该控制器进行优化,提高了响应速度与控制精度。仿真与试验结果验证了该设计方法的可行性。     

自抗扰控制技术在火力发电厂中的应用

在火力发电厂中,以常规比例–积分–微分(proportion integration differentiation,PID)为主的控制策略对大惯性、大迟延、多扰动回路的控制效果难以同时满足抗扰性和鲁棒性的要求。针对自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)技术的抗扰性强、跟踪快速无超调特点,研究其工程化实现方法和参数整定原则,并将其应用于某1 000 MW超超临界火电机组低压加热器水位控制回路和某300 MW亚临界火电机组磨煤机出口风温控制回路。结果表明:采用ADRC技术控制后,闭环系统的抗扰特性要明显优于原来的PID控制,同时也证明了所提的一阶ADRC参数整定方法的有效性。     

基于自抗扰控制原理的MMC-HVDC控制策略

简述了模块化多电平换流器(MMC)的基本原理,针对采用内环离散控制器后系统抗扰性能下降的问题,基于自抗扰控制ADRC(Auto Disturbance Rejection Control)原理,采用新型非线性函数设计了外环控制器;针对MMC的环流问题,设计了基于自抗扰控制技术的直接环流抑制器;为了抑制故障条件下的负序电流,设计了基于自抗扰控制技术的负序电流抑制器。最后在PSCAD/EMTDC环境下搭建21电平的MMC-HVDC系统模型,对所设计的混合控制器进行仿真验证,结果表明所设计的混合控制器具有良好的控制性能,验证了其有效性。     

基于自抗扰控制的VSC-HVDC控制器设计

对电压源型换流器高压直流输电系统的暂态数学模型进行了研究,提出了直接电流控制策略和双闭环控制器结构。内环电流控制采用自抗扰控制器实现电流的解耦,达到快速跟踪参考电流的目的;外环控制基于稳态逆模型设计了PI控制器,实现有功、无功功率的独立调节。通过Matlab/Simulink对VSC-HVDC系统控制进行了仿真分析,仿真结果验证了所设计的控制器具有良好的控制性能和较好的鲁棒性。     

基于自抗扰控制技术的表贴式永磁同步电机无位置传感器控制

为提高表贴式永磁同步电机(SPMSM)的控制精度、动态响应速度以及可调速度范围。通过引入自抗扰控制技术,在两相静止坐标系下,提出一种可以将包含转子位置信息的耦合项直接估计出来的方法。利用自抗扰控制技术的强解耦能力直接解耦电机方程,故无需向转子坐标系进行坐标变换来实现解耦,此外通过电流自抗扰控制器(ADRC)中扩张状态观测器(ESO)可以直接得到转子电角速度和转子位置角,避免了传统控制方法中多次变换和积分带来的累积误差。其在转速ADRC中利用自抗扰控制技术的非线性控制方法,扩展了调速范围,提高了控制精度。     

自抗扰控制技术在永磁同步电动机速度控制中的应用

自抗扰控制技术因其响应快、鲁棒性强等优点而广泛应用。对于永磁同步电动机系统易受负载干扰及参数变化的影响,提出了一种改进的自抗扰控制器。在实际永磁同步电动机系统上进行实验,实验结果证明其与PI控制相比具有更快的速度响应和更小的波动。