DC-AC逆变器分数阶与整数阶PID控制对比

针对传统双环PID控制三相逆变器系统存在输出电压质量和鲁棒性不够理想,输出电压谐波含有率较高等问题,设计基于神经网络参数自整定的分数阶PIλDμ双环控制器:PIλDμ电流内环PIλDμ电压外环控制、PIλDμ电流内环PID电压外环控制和PID电流内环PIλDμ电压外环控制,并应用于不同的线性及非线性负载,考察其控制性能。仿真研究表明,分数阶PIλDμ电流内环整数阶PID电压外环控制性能最好,其次是整数阶PID电流内环分数阶PIλDμ电压外环控制和分数阶PIλDμ电流内环分数阶PIλDμ电压外环控制,性能最差的是传统的双环PID控制。     

VSC-HVDC互联系统电压稳定控制策略

柔性直流输电系统具有有功无功可独立解耦控制的特点,使其不仅可以实现直流系统内有功的合理分配,还可以通过对无功的控制辅助所连接的交流系统以维持电压稳定。为充分挖掘电压源型换流站无功输出潜力,提高与之连接的交流系统的电压稳定性,作者提出一种基于VSC-HVDC互联系统的电压稳定控制策略。在两端柔性直流系统中,对整流站采用直流电压偏差斜率控制,逆变站采用定直流电压控制,按照无功优先模式设置电流限幅即以无功电流的大小决定有功电流的限幅值,分别针对整流站和逆变站设计有功电流动态限幅控制器,扩大无功电流限幅值。在不需要站间通信的情况下,将VSC-HVDC输电系统部分有功转换为无功,提高了换流站的无功输出能力,以此减轻扰动或事故端系统调整无功的负担。通过仿真软件PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明所提控制策略充分利用了VSC-HVDC互联系统的功率调整能力,提高了VSC-HVDC互联系统的交流电压稳定性。该控制策略为通过VSC-HVDC系统连接的交流系统的电压稳定问题提供了一种新的解决方案。     

交直流混合电网并网PWM整流器控制策略

PWM整流器以其单位功率因数运行、网侧电流谐波少等优点被广泛运用于交直流混合电网中.针对PWM整流器强耦合,非线性的特点,提出了一种基于交流电网电流前馈解耦的双闭环控制策略,并对电压外环控制器与电流内环控制器进行详细的分析和设计.理论分析表明:该方法能够很好地进行dq坐标轴电流分量解耦;仿真验证了该方法在交直流混合电网并网时,根据直流电网状态实现并网整流/逆变运行:并网逆变时,PWM整流器单位功率因数运行;并网整流时,直流侧电压稳定输出,基本无超调,负载波动时,动态响应迅速.     

交流能馈型直流电子负载研究

研究了一种由软开关移相全桥电路和L型滤波器的并网逆变器电路级联组成的交流能馈型直流电子负载装置.前级软开关移相全桥电路采用输入电流外环PI控制、输出电流内环单周期控制的控制策略,通过控制输入电感电流来模拟机车电源的输出特性.针对并网逆变器使用PI控制器时并网电流存在稳态误差的缺陷,研究了并网逆变器电路采用直流母线电压外环PI控制、并网电流内环准谐振PR控制的控制策略,通过电压外环实现逆变器直流电压稳定,电流内环实现并网电流无静差控制.MATLAB仿真与实验结果验证了该交流能馈型直流电子负载拓扑和控制策略的可行性.     

交流异步电机ADRC+PI控制策略研究

针对交流异步电机转子参数在运行中易发生变化影响交流异步电机性能问题,对转子磁链子系统和转速子系统的2个电流内环分别设计了结构相同的一阶自抗扰控制器(ADRC,active disturbance rejection control),实现了定子电压励磁分量对励磁电流的解耦控制和定子电压转矩分量对转矩电流的解耦控制。对于转速子系统的转速外环采用一阶ADRC控制器,转子磁链子系统外环采用PI控制器。采用此控制策略,可改善交流异步电机的动、静态性能。仿真结果表明,ADRC+PI控制策略与PI控制策略相比,交流异步电机具有转速无超调、调节时间短、抗干扰能力强等优点。     

三相VSR新型双环控制策略研究

建立了三相电压型PWM整流器在d—q坐标系下的非线性数学模型．通过非线性输入变换和引人交、直流侧的功率平衡方程,推得三相电压型PWM整流器的线性化数学模型;并设计了双闭环控制系统,电压外环为非线性PI控制,电流内环为反馈线性化控制．仿真结果表明,基于该控制方案的系统具有较好的动态特性和较强的鲁棒性;控制系统全局稳定,输出直流电压无稳态误差．     

Research on Novel Double-loop Control Strategy of Three-phase VSR

建立了三相电压型PWM整流器在d—q坐标系下的非线性数学模型．通过非线性输入变换和引人交、直流侧的功率平衡方程,推得三相电压型PWM整流器的线性化数学模型;并设计了双闭环控制系统,电压外环为非线性PI控制,电流内环为反馈线性化控制．仿真结果表明,基于该控制方案的系统具有较好的动态特性和较强的鲁棒性;控制系统全局稳定,输出直流电压无稳态误差．     

双馈异步风力发电机网侧换流器复合控制策略的研究

双馈异步风力发电机(DFIG)网侧换流器的主要任务是保持直流母线电压的稳定、输入电流的正弦性和输入功率因数的恒定.一般在设计控制器时,常对电机模型进行一些理想假设,忽略掉一些次要的影响因素.在不同的运行工况下,电机参数会或多或少地发生变化,导致控制器的跟踪效果变差.为解决设计网侧换流器控制策略时由于参数变化带来的扰动不确定问题,提出了网侧换流器电流内环的基于BP神经网络整定的PI控制及电压外环的PI控制的复合控制策略.通过MATLAB/Simulink软件仿真分析,结果表明,相比于传统的PI控制,直流母线电压在电流内环的基于BP神经网络整定的PI控制及电压外环的PI控制的复合控制策略下能更快地达到给定值.因此,本文所提出的电流内环的基于BP神经网络整定的PI控制及电压外环的PI控制的复合控制策略能很好地实现对换流器输出电压和输入电流的有效控制,减小了由于参数变化等原因对换流器造成的不利影响,提高了系统的鲁棒性,具有实际意义和应用价值.     

一种新型双闭环三相PWM整流器的仿真研究

采用一种基于输入输出电流解耦反馈的控制策略和PI调节方法,以三相整流器在d-q同步旋转坐标系中的模型为基础,建立电流内环和电压外环的PWM整流器简化数学模型,并且运用MATLABR2009a建立系统仿真模型,保证输出电压的稳定性。     

三相电流型整流器的线性自抗扰控制

针对传统电流型整流器采用双闭环比例积分控制器(PI)控制存在输出超调较大,系统抗干扰能力差,响应时间过长的问题,采用线性自抗扰控制策略,利用线性扩张状态观测器(LESO)对电流型整流器的扰动进行观测和补偿。通过对电流型整流器的数学模型以及线性自抗扰控制器(LADRC)结构原理进行分析,设计了电流型脉冲宽度调制(PWM)整流器的LADRC电流外环控制器及电流内环d轴和q轴控制器,通过仿真平台将PI控制和LADRC控制的控制效果进行了比较和验证。仿真结果表明：线性自抗扰控制相较于PI控制抗干扰能力更强,响应时间更短且没有超调。     

基于电流前馈解耦PWM的电动汽车阶段充电仿真

电动汽车的充电系统性能取决于整流和充电控制环节,其充电效率及稳定性对电池的寿命、电池容量产生很大的影响.为了提高整流电压输出的稳定性和电池的充电效率,其整流模块采用电流前馈解耦PWM,该方法通过电压外环和电流内环控制以减少整流中的谐波分量并稳定输出电压.针对充电模块控制策略则采用阶段性充电方式即先用电流单环控制的恒流限压充电,当达到设定的电压值后转为恒压限流的双闭环控制充电方式.运用Matlab/Simulink实现电动汽车蓄电池充电模型,并与单一的恒流、恒压两种充电控制策略进行对比.由仿真结果可知,电流前馈解耦PWM整流电压稳定性优于电压型PWM.此外,也验证了阶段性充电控制充电方式对蓄电池的影响较小,具有充电效率较高的优越性.     

无人机发动机起动／发电一体化研究

针对小型无人机发动机相互分离的起动系统和发电系统存在起动机操作复杂和整流电路谐波分量多的问题,提出了一种无人机发动机起动／发电一体化方案．首先分析了整流／逆变双向PWM变换器控制系统,然后设计了其电压外环和电流内环PI调节器参数,最后进行了仿真验证．仿真结果表明,整流／逆变双向PWM变换器整流变换能够输出稳定的直流电压,并实现单位功率因数整流,逆变变换能够输出所需的三相交流电,从而验证了方案的可行性．     

基于Lyapunov函数的T型三电平逆变器的控制策略

针对传统的双PI控制存在电流谐波高、系统稳定性差以及响应速度慢的不足,提出了一种基于Lyapunov函数的T型并网逆变器的控制策略。在分析T型逆变器数学模型的基础上,设计了电压-电流双闭环控制回路。从稳定性角度出发,针对电流内环提出了基于Lyapunov函数的非线性控制策略,以实现谐波参考电流的快速跟踪;外环采用传统的PI控制,以实现对直流侧电容电压的跟踪;同时,将电压外环输出的d轴期望电流作为电流内环的变量输入,以提高双环的抗扰动性。最后,将提出的新型双环控制策略与传统的双PI控制策略进行了仿真比较,验证了所提策略在补偿谐波方面的优越性。     

基于模型预测控制的VSC—HVDC自适应控制策略

VSC-HVDC系统具有良好的自换相能力,可直接向无源网络和弱交流网络供电。提出一种基于有限控制集模型预测控制的VSC-HVDC系统逆变侧自适应控制策略,克服传统的双闭环控制存在的PI参数整定困难、动态响应能力差等问题,同时实现多控制目标及约束的逆变站自适应性控制。首先,推导VSC-HVDC系统在dq0坐标系下的离散数学模型,并据此给出逆变侧定交流电压控制的预测模型以及相应的多目标优化性能函数。接着,通过引入增量算子和反馈校正环节设计出改进后的多步模型预测控制策略,从而提高预测模型的参数鲁棒性。最后,通过对VSC-HVDC供电系统进行不同运行工况下的仿真对比分析,论证所提控制策略的可行性和有效性。     

一种新型TNPC-UPQC混合无源控制策略

针对传统的统一电能质量调节器(UPQC)控制策略存在控制性能不佳的问题,提出无源控制与非线性PI控制相结合的混合控制策略,建立统一电能质量调节器的欧拉—拉格朗日(EL)模型.为加快误差能量收敛,采用注入阻尼的方法,设计电流内环无源控制器.利用非线性PI控制,设计电压外环控制器来获得较为准确的期望电流,有效地抑制了静态误...     

两级式三相光伏并网系统的MPPT控制策略

基于Matlab／Simulink仿真建立了两级式三相光伏并网系统,以研究最大功率点跟踪（MPPT）控制策略．前级DC／DC变换器采用扰动观察法实现MPPT,后级逆变电路采取电压外环、电流内环的双闭环PI控制,以稳定直流母线电压,实现网侧电流的跟踪控制．仿真结果表明,采用的MPPT控制策略具有良好的动态响应性能,且能较好地稳定直流母线电压．     

三相电压型PWM整流器主电路的设计与仿真

给出了三相电压型PWM整流器在三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下的数学模型．选择固定开关频率的直接电流控制策略,采用电压外环和电流内环双闭环控制结构,按此方法给出了电压和电流PI调节器设计的方法,同时给出了交流侧电感和直流侧电容取值的设计．在MATLAB的SIMULINK环境下建立系统的仿真模型,仿真结果验证了主电路参数设计的正确性．     

交流励磁用三相PWM整流器的研究

为了改善脉宽调制型整流器(PWM整流器)的动、静态性能,基于三相PWM整流器的矢量控制原理,建立了整流器输入电流控制所需的d-q模型,提出了d、q轴电流的状态解耦和电网电压前馈补偿的综合控制策略,从而对电网波动和负载扰动具有较强的抗干扰能力.样机实验表明,该整流器能获得单位功率因数的正弦输入电流、稳定的直流输出电压和快速的动态响应,能够实现能量的双向流动,是满足交流励磁需要的理想整流电源.     

电网电压不平衡条件下MMC控制策略的仿真比较研究

当电网电压不平衡时,交流侧的电流会出现不对称,有功功率和无功功率在模块化多电平变流器(MMC)外部出现二次波动,严重影响系统的稳定性和电源质量。因此,在电网电压不平衡条件下控制MMC是非常必要的。针对电网电压不平衡状态下的MMC交流侧三相电流不对称、有功功率二次脉动、无功功率二次脉动问题,对这3种控制目标下的参考电流分别进行了求解,并制定了传统PI控制、滑模控制、无源控制等控制策略。最后,在MATLAB/Simulink平台上仿真并比较3种控制策略的优缺点。     

机车主变压器及变流系统谐波特性分析

应用MATLAB对机车主变压器与变流装置系统的谐波特性进行仿真分析,详细讨论整流逆变滤波电路参数、PWM控制的调制比和载波比等对变压器二次侧电流及逆变输出电压谐波含量的影响,分析结果表明:当整流回路的滤波电容达到一定数值后改变电感,变压器二次侧电流的主要次谐波含量变化不明显;当逆变输出控制的PWM调制比适当时,输出电压的谐波含量随载波比的变化较为平缓。