基于H∞重复控制的三相四桥臂逆变器研究

为了解决微型电网中,作为功率接口的三相四桥臂逆变器存在输出波形畸变率大,跟踪给定正弦波慢的问题.在三相四桥臂逆变器解耦成三个单相逆变器的基础上,提出了一种H∞重复控制策略.首先依据内模控制原理,对每个单相逆变器建立了包含输出滤波器的逆变器系统模型,设计了重复控制的电压控制器.然后基于H∞控制原理,加入了稳定补偿器,以保证H∞最优性能.这就使逆变器的输出波形快速跟踪参考正弦波,逆变器输出电压畸变率明显小于常规控制方法.仿真和实验结果表明,不论在负载突变等大干扰情况下,还是在负载不平衡或者非线性的情况下,逆变器都能够保持完好的电压输出特性和良好的动态特性.     

基于H∞重复控制的T型三电平逆变器谐波抑制策略

逆变器在变流的同时,也能提升并网的电能质量.通过对并网逆变器谐波来源的分析,针对其自身的谐波和本地负载谐波,提出了一种应用于T型三电平逆变器的H∞重复控制策略.以T型三电平逆变器为研究对象,建立状态空间模型,设计H∞重复控制电流内环控制器,分析系统稳定性,研究T型逆变器在H∞重复控制策略下对并网电流谐波的抑制能力以及对负载谐波的补偿能力.在Simulink软件中搭建仿真模型,对所提控制策略进行验证,结果表明所提出的策略能够实现对谐波的有效抑制,提升电能质量.     

基于H∞重复控制的微网逆变器控制策略

微电网中,大多数负荷是非线性的,这将导致公共并网点处的电压发生畸变,从而降低供电质量。为改善电压质量,本文结合H∞重复控制器、虚拟阻抗技术和下垂控制提出一种微电网逆变器控制策略。采用H∞重复控制来增强系统抗谐波干扰的能力,降低负载电流所产生的谐波电压降,从而减小逆变器输出电压THD。通过反馈滤波电感电流,引入有源阻尼,建立了包括有源阻尼系数在内的状态空间模型来设计H∞重复控制器。通过合理设计有源阻尼系数,可以几乎没有性能损失地对控制器实行降阶。经仿真验证了所提出控制策略的有效性。     

永磁同步电机混合LQ—H∞控制研究

为了抑制永磁同步电机存在的参数摄动、负载扰动等不确定因素对系统性能的影响,该文提出了一种将线性二次型（LQ）最优控制同H∞鲁棒控制相结合的鲁棒跟踪控制策略。H∞控制作为抗扰调节器,保证系统的鲁棒性能,克服系统中存在的模型不确定性与外部干扰对系统性能的影响;LQ最优控制作为跟随调节器可以保证系统的跟踪性能。仿真结果表明,设计的LQ—H∞混合控制器对参数摄动和负载扰动具有较强的鲁棒性,而且系统具有较强的跟踪性能。     

永磁直线同步电动机的滑模-H∞鲁棒跟踪控制

针对永磁直线同步电动机(PMLSM)提出一种将H∞鲁棒控制和滑模控制相结合的鲁棒跟踪控制策略,该控制策略解决了系统跟踪性能和鲁棒性能之间的矛盾.滑模跟踪控制器保证了快速跟踪性能;而H∞抗扰控制器抑制了闭环系统内的各种扰动(包括负载及直线电机的端部效应力等),并可以削弱滑模控制的抖振对系统稳态性能的影响.仿真结果表明该方案在保证伺服系统的快速性同时,对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性.     

比例谐振算法和扰动观测器控制的单相逆变器

滤波器参数变化、直流侧电压波动和负载变化等被视为逆变器控制系统的扰动,这些扰动对逆变器的输出电压会产生影响,双闭环控制一般解决不了此类问题。针对上述不足,研究了一种比例谐振算法和扰动观测器的电压控制策略。首先,从理论上研究了扰动观测器抑制外部扰动的有效性和扰动观测器的实现方法;其次,整定了电流控制算法和电压控制算法的参数,设计了扰动观测器。仿真结果表明,所研究的控制策略能有效地抑制输入直流侧电压波动、负载波动和滤波参数变化等扰动,大幅提高了单相逆变器输出电压的质量。     

基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制及参数设计方法

为解决采用传统电压电流双环控制的电压源型逆变器在负载投切时输出电压波动的问题,提出一种基于扰动观测器的负载电流前馈控制方法。将负载电流视为系统扰动,经扰动观测器观测后前馈至电压外环补偿器的输出端,从而抑制负载电流对输出电压的影响。在不需要增设额外电流传感器、信号传输与处理电路的情况下实现对负载电流的快速跟踪,进而提升系统的动态性能以及减小逆变器输出电压的稳态误差。基于控制系统快速响应能力和稳定性的要求,给出具备普适性和可移植性的控制参数设计方法。分析表明,与传统双环控制相比,该文提出的负载电流前馈控制方法对参数摄动的灵敏度更低,系统的鲁棒性更强。仿真和实验验证了所提控制策略及参数设计方法的可行性和有效性。     

应用神经网络和重复控制的逆变器综合控制策略

针对脉宽调制(pulse width modulation,PWM)逆变电源控制系统,提出一种基于(diagonal recurrent neural network,DRNN)在线自整定PID控制和改进重复控制相结合的新型综合控制策略,给出PID参数在线自整定的控制算法和改进重复控制器的设计参数。利用改进重复控制改善系统的稳态性能,利用对角递归神经网络在线自整定PID控制提高系统的动态性能,既能克服常规控制逆变器波形跟踪性能差的不足,又能极大改善重复控制逆变器动态响应滞后的问题。实验结果表明,该综合控制策略能实现逆变器的快速动态响应和高精度稳态输出波形。     

基于线性自抗扰控制的微网逆变器时-频电压控制策略

微网是一个非线性、强耦合、多约束、负载扰动大的系统,传统比例-积分(PI)双环控制已经无法满足需求,自抗扰技术通过补偿扰动可使微网逆变控制系统的性能显著改善。据此,文中提出了基于线性自抗扰控制(LADRC)的微网逆变器时-频电压控制策略。为了提高微网逆变器的抗扰性能和动态性能,在时域上,设计和分析了dq轴解耦环节、带电容电流反馈的降维扩张状态观测器以及线性状态误差反馈控制律;为了提高微网逆变器在各谐波频率处的跟踪精度和抗扰性能,分析了时域LADRC系统的频率响应特性,并据此设计和分析了频域上的实部/虚部解耦环节和时-频域LADRC策略。最后,针对工作在孤岛模式下的微网逆变器,对所提策略进行了实验验证。实验结果表明,与PI双环控制对比,基于LADRC的微网逆变器时-频电压控制策略具有更好的解耦、抗扰、动态性能,并能精确控制谐波电压以达到抑制谐波的效果。     

单相PWM整流器的输入电流H_∞重复控制方案

针对单相PWM整流器的输入电流控制提出了H∞重复控制方案。通过引进一个虚拟扰动Δ(z)取代重复控制器的延迟环节z-Nd,重复控制器被很好地集成到H∞反馈控制器设计结构中,并能显著降低反馈控制器的阶数。详细地给出了H∞重复控制方案的设计方法。所提出的控制方案将H∞优化反馈控制与重复控制有机结合,并兼具二者的优点:动态响应快,鲁棒性好和跟踪稳态误差小。采用H∞重复控制方案控制的单相PWM整流器,不仅具有输入电流谐波含量低,稳态跟踪精确度高,动态响应快,而且在负载扰动发生的情况下,具有很好的鲁棒性。实验结果验证了所提控制方法的有效性。     

单相UPS逆变器的多环控制策略研究

在单相不间断电源(UPS)控制系统中,UPS的被控量是交流量,常用的控制算法很难对交流量实现无差控制,因此提出了一种多环控制策略,以提高单相UPS逆变器的静态和动态特性。采用比例谐振调节器控制逆变器的输出电压,极大地提高了系统的静态特性;采用适当的前馈负载电流和负载电压,有效地改善了单相UPS逆变器的动态特性。建立了单相UPS逆变器的数学模型,并给出了比例调节器和比例谐振调节器的设计方法。理论分析和一台800 W逆变器样机的实验结果证明了该控制方案的可行性。     

基于状态空间模型的双Buck逆变器复合控制

双Buck逆变器由于无桥臂直通、可靠性好等优点而被广泛应用,然而当负载突变时输出波形质量较差。在建立逆变器控制系统状态空间模型的基础上,引入了电流内环PI控制、电压外环重复控制的复合控制策略。其中,电流内环PI控制,可实现系统快速动态响应,解决负载突增输出电压跌落问题;电压外环重复控制提高系统稳态精度。相比传统PI双闭环控制,该复合控制策略下的系统可实现无静态误差,可有效提高控制精度及输出波形质量,增强抗负载突变扰动能力。仿真与实验结果验证了该方法的有效性及可行性。     

潜器全方位推进器主轴转速鲁棒H_∞控制器设计

针对潜器螺距调节式全方位推进器的工作环境和负载特性比较复杂的特点,为了提高全方位推进器主轴转速系统的动态性能和对参数扰动的鲁棒性,利用鲁棒控制理论,建立了永磁同步电机传动系统的反馈线性化模型,实现了主轴转速系统的鲁棒控制.该速度控制系统由负载转矩扰动估计器以及鲁棒控制器两部分构成.负载转矩扰动估计器主要用于负载扰动估计,以确保有效补偿负载扰动的影响.鲁棒控制器在电机参数发生变化和出现干扰的情况下,获得转速的跟踪性能.仿真结果表明,采用H∞鲁棒控制器的永磁同步电机主轴转速控制系统较传统的PID控制系统具有更好的跟踪性能、鲁棒稳定性和抗干扰性能.     

基于鲁棒H∞观测器的永磁同步电机转速估计方法

提出了一种基于鲁棒H∞观测器的永磁同步电机(PMSM)转速估计方法,建立了PMSM调速系统的非线性数学模型,以交轴电流ia作为输入信号,设计了状态反馈控制器,通过求解Riccati方程得到观测器的反馈控制律,确保鲁棒H∞观测器保持对目标实际状态的良好跟踪.将该算法在PMSM无速度传感器矢量控制系统中进行验证,仿真及实验结果表明,所提方法能够实现估计转速在全转速范围内良好地跟踪实际转速,在系统状态突变或负载扰动时,扰动抑制效果良好,并且对电机参数的变化具有较强的鲁棒性.     

三相四线制逆变器1/6周期重复控制策略研究

不间断电源(UPS)工况复杂,负载种类繁多.不平衡负载和非线性负载均会对输出电压的波形质量产生影响.此处分析了三相四线制逆变器的数学模型和负载特性,针对不同类型负载对输出电压扰动的影响设计了重复控制器,针对传统的重复控制器存在动态响应过慢的问题,改进了重复控制器的结构,使系统的动态响应提高.搭建了 6 kVA的三相四线...     

单相不间断电源输出电压的重复+PD复合控制

为了提高不问断电源(UPS)输出电压的波形质量,根据PID摔制的快速响应性和重复控制的无静态误差跟踪特性,提出了一种单相UPS输出电压的重复+PD复合控制方案,并给出了控制系统的稳定性条件.改进型重复控制器只需检测UPS输出电压,结构简单,易于编程实现.试制了 10 kVA单相UPS样机,试验结果表明:存线性或非线性负载情况下,系统都具有良好的稳念和动态特性,输出电压总谐波畸变较小.     

基于有源阻尼的并网逆变器电流内环H_∞重复控制

该文首先根据两相静止坐标系下三相LCL型并网逆变器模型无耦合的特点,建立基于两相静止坐标系的电流内环控制系统。进而对采用电容电流反馈实现有源阻尼的LCL型并网逆变器进行状态空间方程建模,在此基础上利用H∞控制理论设计满足稳定性要求的并网电流内环重复控制器,实现在控制逆变器输出电流以较小的稳态误差跟踪基波参考值的同时,抑制各整数次谐波电流输出。最后在一10k W三相LCL并网逆变器样机上实现所设计的电流内环控制器,以验证其性能。通过与传统多谐振比例谐振(proportional-resonant,PR)控制器的实际控制效果相对比,实验结果证明采用该文提出的方法设计的H∞重复控制器能明显减小并网电流谐波含量,并有良好的稳态和动态性能。     

基于PID和重复控制的UPS逆变器的研究

根据重复控制的无静态误差跟踪性和PID控制的快速响应特性,提出了UPS逆变器输出电压的重复与PID复合控制策略.重复控制可以减小周期性扰动产生的畸变,提高了系统的稳态性能;PID控制可以减小当系统受到较大的扰动时出现的超调和振荡,改善了系统的动态性能.实验结果表明,这种复合控制使系统得到了良好的动态和稳态特性,提高了逆...     

LCL并网逆变器改进型重复控制策略

对于采用"比例—积分(PI)+重复控制"的LCL并网逆变器控制系统进行了详细分析,并指出其动态性能仍有待进一步改善并且其补偿函数形式复杂,实现困难。结合零相位误差跟踪控制和干扰观测器,提出了一种改进型重复控制策略。一方面,利用零相位误差跟踪控制原理改善了重复控制系统的动态性能并且其补偿函数设计简单;另一方面利用干扰观测器克服了零相位误差跟踪控制参数依赖性强的缺点。最后,仿真和实验表明,与"PI+重复控制"相比较,所提控制策略在保证稳态控制精度的同时能够获得更好的动态性能,并且同样具有鲁棒性强的优点。     

基于等价输入干扰的三电平逆变器重复控制

二极管箝位型三电平逆变器由于其输出容量大、输出电压高、电流谐波含量小的优点而被广泛使用。由于非线性负载、死区效应等因素的影响,输出电压波形会发生畸变。此处提出了一种基于等价输入干扰(EID)的重复控制方法,在利用重复控制消除输出电压中周期干扰的同时,结合EID控制,消除输出电压非周期的干扰,并通过实验证明其可行有效。