有源电子滤波器迭代PI控制器的设计

电流跟踪控制器的设计是有源电子滤波器关键问题之一。电流跟踪控制器的给定为交流信号,本质属于随动系统。由于传统PI控制器在对交流信号的踪上存在静差,影响了有源电子滤波器的控制效果。本文分析研究了迭代PI控制器,证明了该控制器与重复控制的等价性。由于迭代PI控制器具有周期积分器,所以从根本上消除了传统PI的静差问题。文章最后通过Matlab仿真对比了两种控制方法的控制效果。     

有源电力滤波器电流控制研究

传统PI无法实现有源电力滤波器无静差谐波补偿,本文提出了两种输出电流控制策略：PI控制和重复控制并联运行的复合控制技术与指定次数无静差控制技术。PI控制和重复控制并联运行的复合控制技术利用重复控制对于周期扰动信号无差跟踪的特点来提高有源滤波的稳态精度,PI控制保证有源电力滤波器的动态性能。指定次数无静差控制技术对单频率谐波进行无静差调节。仿真与实验结果证明了所提出的两种控制技术的有效性。     

有源电力滤波器电流控制PI校正研究

采用PI校正方法对并联有源电力滤波器电流环进行控制。通过对并联有源电力滤波器的开环幅频特性分析和PI校正分析,得到了并联有源电力滤波器电流环控制的校正参数。通过仿真实验,对有源电力滤波器的补偿精度进行分析,结果证明该校正方法能够取得较好的补偿效果。     

APF控制方法及PI参数的Fuzzy优化仿真

随着科学技术的不断发展,国民经济的快速增长,电力电子设备的需求越来越受到广泛的需求。在工业生产中由于大量非线性负载的使用,使得供电系统存在大量谐波不断危害着电网以及设备的安全,由此背景应运而生的有源电力滤波器受到广泛关注并在当今得到较好的发展,因有源电力滤波器对电力系统中谐波有较好的抑制和补偿作用,所以对APF主电路的设计以及控制方法的研究就具有非常重要的理论和工程实践意义。文中还通过MATLAB仿真介绍了系统模型搭建以及模糊优化PI的模型,并通过仿真得到系统性能曲线参数验证了模糊理论对PI优化的正确性和可行性。     

电容中点式有源电力滤波器数学模型及电流复合控制策略

三相四线并联型有源电力滤波器通常可用来补偿非线性负载所引起的谐波和无功电流,以及负载不平衡引起的负序或零序电流。本文描述了电容中点型三相四线有源电力滤波器在abc及dq0坐标系下的数学摸型,并由此给出了dq0同步旋转坐标系下的一种系统控制策略。由于有源电力滤波器指令为快速变化的交流谐波信号,传统的PI控制由于带宽有限,稳态精度较差。因此,提出了基于PI控制和重复控制并联的电流复合控制策略,利用重复控制对于周期扰动信号无差跟踪的特点来提高稳态精度,同时,PI控制又能保证良好的动态性能。仿真和实验结果验证该控制策略的可行性和有效性。     

基于DSP单周控制有源电力滤波器的研究

针对有源电力滤波器中畸变电流检测的快速实时响应问题,研究有源电力滤波器的单周控制原理与控制策略,提出单相并联型有源电力滤波器的单周控制模型。并在以DSP为核心控制器的基础上,设计单周控制有源电力滤波器,对其进行了实验研究,对试验的结果进行了分析。实验结果表明,该法实时性好、控制电路结构简单、动态特性好。     

LCL滤波器在并联型有源电力滤波器中的设计

在满足相同的高频滤波效果的情况下,LCL滤波器所需的总电感值比L滤波器小,因此更适于在大功率、开关频率较低的电流源控制型并网设备上应用。然而针对该类型滤波器的参数设计不仅关系到开关频率处纹波抑制效果,同时也会影响电流控制器的性能。随着高频谐波抑制效果明显的LCL滤波器在并联型有源滤波器中应用,基于谐波电流跟踪控制器的LCL参数设计需要进一步研究,因此文中基于并联型有源电力滤波器给出一套LCL滤波器设计方法,并通过仿真验证该LCL滤波器的有源电力滤波器的有效性。     

基于二象限APF的单相功率因数校正器

为消除单相整流装置产生的谐波,提出了一种基于二象限有源滤波器(APF)的单相功率因数校正器,包括其主回路拓扑与控制策略。使用T型拓扑可滤除高次谐波,在主回路加装二极管可削减有源滤波器电流峰值,并在控制回路中使用双前馈以实现快速响应。对该拓扑和控制方案进行了Matlab仿真,并设计了基于dsPIC33F系列数字控制器的实验样机。仿真和实验结果均表明该技术可在降低成本的情况下,仍将功率因数提升至99%。     

LEM传感器在有源电力滤波器中的应用

根据LEM公司基于霍尔效应的电流传感器的特点,给出了在有源电力滤波器(APF)中应用LEM公司的LA 58-P电流传感器的具体实例.试验结果表明:使用基于Lem公司传感器的有源电力滤波器补偿后,该电网电流正弦度高、基本可达到单位功率因数.     

基才三相四线APF的模糊直接反馈控制

为解决三相四线有源电力滤波器的非线性控制问题,时三相四线有源电力滤波器进行电路模型分析,提出采用Takagi-Sugeno模糊直接反馈控制的方法,对电源电流进行模糊直接反馈控制,快速地实现了三相四线有源电力滤波器的非线性电流补偿。采用并行分布补偿的方法设计了模糊反馈控制器,将三相四线有源电力滤波器的非线性问题线性化,在稳定性条件下求解得线性矩阵不等式,得到无功功率及非线性电流全补偿控制策略的状态反馈增益．仿真及实验结果验证了此模糊直接反馈控制的有效性。     

逆变器重复控制器设计与仿真

针对实际应用给出了重复控制器内模、补偿器以及周期延迟环节的优化设计方法,推导出了重复控制器的稳定性判断条件和收敛指数。基于3 kVA逆变器硬件和控制参数设计了重复控制器,给出了重复控制器各关键参数的设计过程,并进一步基于重复控制器稳定性判断条件对设计结果进行了稳定性验证。利用Matlab软件对设计结果进行了验证,仿真结果表明在逆变器控制中添加重复控制器后,能明显降低逆变器带非线性负载时输出电压的总谐波失真度值。     

一种并联有源电力滤波器的复合控制方法研究

在采用并联有源电力滤波器来消除电网谐波时,由于其滤波器的检测精度、指令电流计算延时等原因,一般的控制方法很难达到理想的滤波效果。因此,本文提出了基于常规PI控制和重复控制的复合控制方法,能使系统获得很好的静态性能和动态性能。仿真实验表明,这种控制方法实现相对比较简单,在响应速度和控制精度上都具有一定的优势,且能有效地对...     

Dual closed-loops current controller for a 4-leg shunt APF based on repetitive control

ABSTRACT

Current repetitive control strategy for a 4-leg APF is usually of a poor speed in responding to the drastic changes in load harmonic profile. In this paper, a dual closed-loop current controller composed of a repetitive control-based outer loop and a PI-based inner loop is proposed to improve the performance of a 4-leg APF, with a focus on response speed and harmonic current compensation gain. The principle of the dual loop controller is explained in detail, and the stability of the system is analysed thoroughly. To further decrease the inherent time delay associated with the PWM strategy, a zero-sequence-voltage-based PWM strategy is proposed to solve the complexity in the implementation of 3D-SVPWM methods. By formulating the relationship between the duty ratio of the neutral leg control pulse and the zero-sequence-component of the reference voltages, the duty ratios of the other three legs can be calculated conveniently. The simulation and lab experiment results are provided to verify the correctness and effectiveness of the proposed dual closed-loop current controller and the zero-sequence-voltage-based PWM strategy.     

主动队列管理中的PID控制器

作为对终端系统上拥塞控制的一种补充,中间节点上的主动队列管理(AQM)策略在保证较高吞吐量的基础上有效地控制队列长度,从而实现了控制端到端的时延,保证QoS的目的。C.Hollot等人(2001)用经典控制理论中频域校正的方法设计了用于AQM的PI控制器,但参数整定上的试凑方法不免代有盲目性;算法的瞬态性能指标也不够理想。为此,该文引入了微分环节来增强系统的响应能力,同时给出了基于稳定裕度的参数整定方法,使PID控制器的稳定性有了绝对保障。仿真试验表明PID算法的调节时间远远短于PI控制器,从而为在负载瞬息万变的网络环境中实现控制分组排队等待时间的目标提供了有力的技术保障。     

Using fuzzy controller for improvement of power decoupling performance in PV systems

ABSTRACT

In photovoltaic systems in order to ensure the stable operation of the module, ripple value of the input voltage should be mitigated to a small value; for this purpose, the power decoupling circuit can be used. In this work, considering the four-switch-based power decoupling circuit developed, the conventional Proportional-Integral (PI) controller has been replaced with well-known fuzzy controller, which enjoys a wide range of control gain variation, both linear and nonlinear rules' capability, robustness and more flexibility. The operating modes of the circuit are addressed and accordingly the space state model is derived. Then, the proposed controller has been replaced and the performance of the system will be analysed. The power decoupling circuit along with the proposed controller is implemented by MATLAB/Simulink software. The simulation results show the ability of the proposed fuzzy controller to improve the performance of the system in comparison to the conventional PI controller. A deeper comparison of two controllers confirms that the system would experience more accuracy, faster response and lower total harmonic distortion (THD) in presence of the proposed fuzzy controller.     

基于C8051F040单片机的伺服系统设计

随着微处理器的出现和控制算法的改进,控制系统的数字化已经成为其发展的主要方向之一。给出了一种基于C8051F040单片机的伺服系统设计方法,分析了数字校正环路的结构以及软件操作流程,着重介绍了数字PI调节器以及数字脉宽调制信号(PWM)的设计原理。该设计硬件电路简单,调试方便。试验证明,其性能稳定可靠,在工程实践中具较高的推广和应用价值。     

Model Reference Adaptive Control Design for a Shunt Active-Power-Filter System

In this paper, model reference adaptive control (MRAC) is proposed for a single-phase shunt active power filter (APF) to improve line power factor and to reduce line current harmonics. The proposed APF controller forces the supply current to be sinusoidal, with low current harmonics, and to be in phase with the line voltage. The advantages of using MRAC over conventional proportional-integral control are its flexibility, adaptability, and robustness; moreover, MRAC can self-tune the controller gains to assure system stability. Since the APF is a bilinear system, it is hard to design the controller. This paper will solve the stability problem when a linearization method is used to solve the nonlinearity of the system. Moreover, by using Lyapunov's stability theory and Barbalat's lemma, an adaptive law is designed to guarantee an asymptotic output tracking of the system. To verify the proposed APF system, a digital signal controller (dsPIC30F4012) is adopted to implement the algorithm of MRAC, and a 1-kVA laboratory prototype is built to test feasibility. Experimental results are provided to verify the performance of the proposed APF system.     

基于FPGA的模糊PID控制器设计

针对实现传统模糊PID控制器时,需要建立比例、积分和微分三个模糊控制器,存在模糊规则较繁杂、运算量大、速度慢等问题,提出了以PD模糊控制器代替PI模糊控制器,采用两个PD模糊控制器,并引入FPGA技术,实现模糊PID控制器.通过Quartus Ⅱ和Matlab联合仿真,比较了基于FBC和SBC实现的模糊PID控制器的控制效果,验证了设计方案的正确性和可行性.     

一种新的快速响应的AQM算法

该文应用控制理论,设计了具有快速响应特征的比例积分(Proportional-Integral, PI)控制器,并以此提出了一个新的主动队列管理(Active Queue Management, AQM)算法,称为Active PI算法(简称A-PI)。A-PI用一组参数实现快速响应,用另一组参数保证队长稳定,使用门限值实现两组参数间平滑切换,算法实现简单。理论分析和仿真实验表明,A-PI算法在保证队长稳定的同时实现了对不同网络环境的快速响应。