基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法研究

传统的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法主要依赖前馈控制环路,虽然逆变器电流局部控制效果更佳,但很难满足前馈控制的需求。为此,设计了一种基于扰动观测器的电压源型逆变器负载电流前馈控制方法。该方法通过提取逆变器负载扰动电流的前馈特征,引入扰动电流作为前馈信号,将前馈点作为输出电压,得到了逆变器负载电流的动态变化规律。同时,基于扰动观测器控制电压源型逆变器的电流偏差量,将负载电流作为外部扰动信号来抑制非线性负载的干扰,以满足对负载电流的前馈控制需求。通过仿真实验验证了该方法具有较好的前馈控制效果。     

基于负载电流滑模观测的逆变器滑模控制

提出一种基于负载电流滑模观测的单相电压型逆变器滑模控制策略。结合串级系统思想,将逆变系统分解为电压子系统和电感电流子系统,电压子系统的控制输出为电感电流子系统的控制给定量。电压子系统采用滑模控制,并将负载电流观测值进行前馈补偿,以克服负载电流对逆变器控制性能的影响,同时有效避免了传统逆变器滑模控制中切换增益过大问题。实验结果表明,所提观测器响应速度快、观测误差小,系统输出无静差、输出电压谐波含量很少,且对直流母线和负载扰动具有强鲁棒性。     

改进的单相全桥逆变器双环控制研究

为了解决逆变器双环控制在抗负载扰动能力以及逆变器输出电压波形质量方面问题,建立了单相全桥逆变器模型,提出了在原有逆变器双环控制基础上引入负载电流前馈设置控制策略,并借助MATLAB进行了仿真分析。仿真结果表明,在引入负载电流前馈的设置后,该控制系统的稳定性有了显著提高,有效地改善了抗负载的扰动能力和逆变器输出波形质量。     

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。     

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。     

抑制恒压恒频逆变器输出电压谐波的改进前馈策略

前馈控制能够预测输出随扰动变化的规律,使输出偏差产生之前即被纠正,将其应用于恒压恒频逆变器可以抑制负载电流对输出电压的影响。比例微分前馈能够完全补偿基于模拟电路控制的逆变器负载电流扰动,使之获得良好的输出电压波形,然而,在基于数字电路控制的恒压恒频逆变器中,比例微分前馈不能纠正负载电流谐波通过控制延时环节产生的输出电压谐波,甚至放大该谐波,恶化输出电能质量。以单相LC滤波的恒压恒频逆变器为研究对象,建立了数字电路控制的逆变器s域模型,揭示了逆变器带非线性负载输出电压总谐波畸变率升高的机理,从阻抗模型的角度分析了比例微分前馈控制造成谐波放大的原因,据此提出了基于多谐振控制器的前馈策略,并给出前馈环节参数设计方法。实验结果验证了所提改进前馈策略的可行性,以及在抑制输出电压谐波方面的优越性。     

单相400 Hz逆变器双环控制技术研究

对于单相400 Hz 逆变器,提出了一种电感电流反馈的双环控制方案。通过把负载电流处理成扰动,建立了单相逆变器的数学模型。双环控制利用输出电压解耦和输出电流回馈来消除扰动,通过对内外环的比例参数整定来得到理想的输出波形。受开关频率的影响,系统带宽有限,双环控制器主要用于减小低次谐波畸变。仿真结果显示双环控制器能够使400Hz逆变器产生较好的稳态输出电压。     

一种基于直流电压前馈控制的逆变电源设计

分析了传统双环控制逆变电源对直流输入电压扰动的瞬态响应和稳态性能,针对传统双环控制逆变电源在直流侧电压扰动时输出电压波形畸变、幅值变化的问题,设计了一种基于直流电压前馈与传统双环控制相结合的正弦脉宽调制(SPWM)逆变器,分析了利用输入电压解耦方法消除扰动的前馈控制原理.仿真及实验结果验证了设计的逆变电源在输入直流电压...     

基于双环控制的三相SVPWM逆变器研究

提出一种基于电压电流双环控制的三相SVPWM逆变器，分析了其两相同步旋转坐标系下的数学模型并由此构建了系统的电压电流控制器。为了提高系统的动态响应特性及抗扰能力，电压外环包含了负载电流前馈及输出滤波电容电流解耦，电流内环包含了输出电压前馈及输出滤波电感电压解耦。20kVA实验样机的实验结果表明，该逆变器具有良好的非线性负载能力。     

单相400 Hz逆变器双环控制技术研究

对于单相400 Hz 逆变器,提出了一种电感电流反馈的双环控制方案.通过把负载电流处理成扰动,建立了单相逆变器的数学模型.双环控制利用输出电压解耦和输出电流回馈来消除扰动,通过对内外环的比例参数整定来得到理想的输出波形.受开关频率的影响,系统带宽有限,双环控制器主要用于减小低次谐波畸变.仿真结果显示双环控制器能够使400Hz逆变器产生较好的稳态输出电压.     

基于电流内环的一种逆变器控制策略研究

比较了几种电流内环控制的方法,提出了基于电感电流反馈的SPWM电流控制型双环控制策略。针对输出电压对电流环的交叉反馈作用,通过采用电容电压解耦方法,削弱了电容电压对内环的影响;针对负载电流扰动对电压外环的影响,采用负载电流前馈补偿方法,很大程度上增加了系统对负载电流扰动的抑制能力;针对电压外环的PI调节器存在的相位滞后,提出了基准电容电流前馈补偿方法,理论上达到输出电压与基准正弦给定的零相差。通过仿真和实验,证实了本控制方案的可行性和优越性。     

一种无延时的单相光伏并网功率控制方法

针对分布于电网末梢的单相光伏并网发电系统,提出一种无延时的兼具无功补偿功能的并网功率控制方法,使系统在向电网和本地负载快速提供有功电能的同时,也能提供负载所需的无功电能。该方法由无功电流检测、电压电流双环控制、功率前馈及电网电压前馈构成。提出的无延时单相无功电流检测方法,解决了传统单相无功电流检测存在较大延时的不足;电压外环采用比例积分(proportion integration,PI)控制实现逆变器直流侧稳压;电流内环采用准谐振PR控制实现并网电流的零稳态误差控制,并降低电网频率偏移对电流的影响;引入功率前馈加快系统响应;引入电网电压前馈降低电压畸变或扰动造成的电流畸变。给出了并网功率控制系统的设计,分析了准谐振PR控制中不同控制参数对系统性能的影响,并选取了合适的设计参数。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性。     

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。     

基于输出电压反馈的虚拟同步发电机多环控制策略

基于虚拟同步发电机VSG(virtual synchronous generator)控制的微网用储能逆变器广泛应用于分布式发电系统中,VSG输出电压的波形质量是衡量其性能的重要方面。为提高VSG的供电质量,提出了只采用输出电压反馈的多环控制策略。其中,输出电压一次微分反馈回路起到有源阻尼的作用,可有效地抑制LC滤波器的谐振;输出电压以及输出电流前馈解耦回路可使电流内环等效成一阶系统,从而提高系统的动态响应。在考虑系统控制延时的基础上,采用极点配置技术对电压与电流双环控制器参数进行设计。所提控制策略,在负载阶跃扰动情况下既能实现快速的动态响应,又能获得很好的稳态特性。仿真和实验结果都验证了该控制策略的可行性与有效性。     

光伏并网逆变器输出电压直流分量的扰动观测抑制方法

无变压器非隔离型光伏并网逆变器因为功率开关器件的容差、PWM门控驱动脉冲的不对称性等原因会导致输出电压中含有一定的直流分量。为此提出一种新型的基于扰动观测器的直流电压分量抑制方法,该方法的扰动抑制内环参数设计简单,且扰动抑制内环不会影响到常规电压反馈控制外环的跟随性能。首先分析了光伏并网逆变器直流注入的产生原因,在此基础上将并网逆变器输出电压的直流分量视为系统外部扰动,利用扰动观测器实时估算出扰动量并前馈补偿以动态消除扰动对逆变器输出电压的影响,通过与传统直流抑制方法的理论对比分析证实了所提方法的优越性,仿真结果证明了所提控制方法的正确性和有效性。     

单相逆变器双环控制改进策略研究

从逆变器的建模和控制入手,针对电容(电感)电流内环和负载电压外环双环PI控制存在的缺点,提出了电流内环采用电感电流瞬时反馈和负载扰动前馈相结合的PI控制,电压外环采用PR控制的改进策略。根据改进的双环控制策略建立了逆变器的控制系统模型,利用极点配置法设计了控制器参数,并对控制系统进行了频域特性分析。最后,在Matlab中对单相电压型PWM逆变器改进控制策略进行了Simulink仿真,仿真结果表明:系统设计合理,改进控制策略效果良好。     

带多频段采样观测器的单相逆变器控制

在单相逆变器控制系统中,当逆变器带非线性负载时,输出电压波形会出现畸变,存在幅值和相角误差。为解决上述问题,提出一种基于电流观测器的单相逆变器控制策略。首先应用傅里叶变换提取逆变器输出的基波电压,然后通过幅相分解,将逆变器输出电压等效变换为电压幅值与相角,最后应用PI控制器控制逆变器输出电压波形为正弦波。控制系统实现时,采用前馈控制方法,来抑制谐波,提高逆变器输出波形质量。为解决因采样频率低而带来的逆变器输出电流估算精度下降的问题,在前馈控制时,采用多频段采样法来对电流谐波进行估算,从而提高了前馈控制的精度,进一步提高了逆变器输出波形质量。仿真和实验结果表明了该控制策略的正确性和实用性。     

基于负载转矩观测器的直驱式永磁同步电机新型速度控制器设计

为减小采用传统PI速度控制器控制时直驱式永磁同步电机转速的超调量,提出了一种新型速度控制器。同时,针对负载转矩和电机参数变化等扰动因素对系统控制性能的影响,设计了负载转矩观测器,并将观测的转矩值转换为负载电流引入到电流调节器的输入端,对新型速度控制器的输出进行补偿。仿真与实验结果表明,所提出的新型速度控制器可有效减小转速的超调量,提高转速的跟踪性能和系统的抗负载扰动能力;设计的负载转矩观测器能够对负载转矩进行准确的观测;采用的负载转矩前馈补偿控制方法进一步提高了系统的抗负载扰动能力,验证了该文所提基于负载转矩观测器的新型速度控制器的正确性和有效性。     

光伏并网逆变器的电流扰动观测控制方法研究

并网逆变器的输出电流质量易受到电网电压状态及逆变器系统参数的不确定性等因素的干扰。根据扰动观测器控制原理,建立电流控制的扰动观测模型,并设计电流扰动观测控制器,该方法将电网电压与直流侧电压变化设定为外部扰动变量,提高电流控制对这两种扰动的抗扰动性,同时可对输入功率变化时电路参数出现的差异性进行补偿控制,提高电流动态响应速度并减少输出电流谐波。仿真与实验结果表明,该电流控制方法可有效抑制三相电网电压不平衡或畸变状态造成的电流谐波,并改善在低输入功率状态的逆变器输出电流质量,当输入功率发生突变时,输出电流的响应速度与质量都得到明显提升,同时降低了光伏逆变器的最大功率跟踪过程时间。     

一种引入无差拍控制的微网逆变器控制策略

由于传统双环控制中的PI调节器的参数固定、自适应性差,当受到扰动或参数变化时,系统的动态性能会迅速下降。考虑到无差拍控制可以使系统具备快速的动态响应能力,设计开发出一种基于无差拍控制和双环控制的逆变器控制策略,并将改进后的控制策略应用于微电网的电压频率控制器中。最后通过matlab仿真验证得到:改进的控制器都可以使系统输出电压很好地跟踪参考指令,大大降低THD的值,同时自动补偿负载的扰动,证明了改进后的逆变器控制策略的有效性。