一种新的三相电压型PWM整流器控制方法

针对采用常规控制方式的PWM整流器存在动静态性能较差的问题,提出了一种PWM整流器的新型控制方法。该方法电压外环采用滑模控制,电流内环采用内模控制,结合了滑模控制和内模控制的优点,即充分利用滑模控制的鲁棒性强、对负载的扰动具有很好适应性的优点,以及内模控制的良好跟踪性能和较高的稳态精度,使系统具有良好的动静态性能。以基于LCL滤波的三相电压型PWM整流器为研究对象,对其电流内环和电压外环进行了设计与分析,仿真和实验结果证明了所提方法的有效性和优越性。     

基于滑模电压控制的PWM整流器研究

建立了同步旋转坐标下三相电压型PWM整流器的非线性数学模型,针对目前三相PWM整流器动态性能较差的特点,对电压外环提出了一种基于同步旋转坐标系的滑模控制算法,电流内环采用前馈解耦控制.最后建立了仿真模型并与传统PI控制进行了对比仿真,结果表明基于该方法能实现无功电流和有功电流的解耦控制,系统能保证很高的功率因数,输出电压恒定,能适应负载的扰动和非线性变化,具有很好的静动态性能.     

三相电压型PWM整流器的双滑模控制方案研究

三相电压型PWM整流器是一个强非线性系统,采用常规线性控制难以达到理想的控制效果,动态性能差且参数调节复杂。滑模控制(SMC)可有效解决非线性系统的控制问题。针对电压外环采用滑模控制而电流内环采用非滑模控制方案对PWM整流器整体动态性能和鲁棒性的影响,提出了电压外环和电流内环均采用滑模控制的双滑模控制方案。给出了双滑模控制系统的详细设计过程,并通过Matlab/Simulink搭建了系统仿真模型,对双滑模控制方案和电压外环采用滑模控制、电流内环采用PI控制方案进行对比仿真。结果表明,采用双滑模控制的PWM整流器系统不仅设计和实现简单,而且具有更优越的鲁棒性和动态性能。     

三相PWM整流器的滑模和非线性最优预测控制

结合滑模变结构控制和非线性最优预测控制的优点,提出了一种新型电压电流双环控制方法,该方法电压环采用滑模变结构控制,充分利用滑模变结构控制的鲁棒性强、对负载的扰动具有很好的适应性的优点,生成指令电流;电流环采用非线性最优预测控制,该方法可以在一个到几个周期内消除跟踪误差,具有响应速度快、跟踪精度高等优点,非常适合数字控制系统.仿真和实验的结果证明了所提方法的有效性和优越性.     

基于滑模控制的低压大电流电源仿真研究

该电源分为前级PWM整流器部分和后级DC/DC模块部分.工作过程是将市电三相380 V AC变换成低压大电流输出,其输出电压在0～50 V DC,电流在0～3 000 A DC.后级采用多DC/DC模块并联设计,任何一路发生故障,可以通过软件设计将故障模块退出运行,让没有运行的模块进入到运行状态中,大大提高了整个系统的稳定与可靠性.在前级PWM整流器部分普遍采用PI控制,由于该电源本身非线性的特点.电源输出电流与电压普遍存在超调量较高现象.提出一种针对该电源中PWM整流器部分,采用的滑模控制方法,在PSCAD中建立模型对两种控制方法进行仿真,仿真结果对比后可知,滑模算法具有降低电压与电流的超调量,有效改善该电源的效率.     

改善三相电压型PWM整流器动态性能的研究

针对船舶电力推进系统中三相电压型PWM整流器启动瞬间产生冲击电流、且受负载扰动影响大的问题,设计一种电压平方环作为外环、整流器启动直流侧电容电流作为无功电流的控制方法,该方法可有效抑制整流器启动冲击电流。此外,根据在负载扰动瞬间的功率关系,把补偿电流与负载电流一起作为有功电流的补偿进行前馈控制,从而提出一种新的负载电流前馈控制方法,以提高整流器的抗负载扰动能力和船舶电力推进系统运行的可靠性。仿真启动冲击电流减小了60%,实验启动冲击电流减小了40%。     

一种基于内模控制的三相电压型PWM整流器控制方法

三相电压型PWM整流器可以减小用电设备对电网的谐波污染并具有比较高的功率因数,因而应用越来越广泛。PWM整流器一般采用双闭环控制,电流内环使用电压前馈解耦型比例积分调节控制。但该方法对整流器准数学模型和参数准确性依赖较强,同时调节器参数繁多导致调试困难。本文将内模控制应用到PWM整流器电流内环控制中,用内模控制器代替传统PI调节器,不需要整流器准确的模型和参数,并能减少系统调节参数,避免重复试验。仿真和实验结果表明,该整流器系统能够保证很高的功率因数和输入电流较好的正弦度,能适应负载和直流母线电压的扰动,电流内环具有很好的跟随和动态性能。     

基于滑模变结构控制的三相PWM整流器

在建立三相PWM整流器数学模型的基础上,针对目前三相PWM整流器动态性能较差的特点,设计了电压、电流双闭环控制系统。在内环电流的控制中,采用解耦方法对dq轴电流分别控制,为电流控制器设计了一种滑模变结构控制(SMVSC)方法。仿真实验表明:该控制方法设计简单,提高了PWM整流器的动态性能,而且较好地实现了电流的解耦控制,且使系统鲁棒性增强。     

基于多滑模变结构控制的三相PWM整流器非线性控制

针对三相PWM整流器的非线性特点,并进一步改善系统的起动响应、稳态特性及动态特性,提出一种输入、输出反馈线性化控制与滑模变结构控制相结合的多滑模变结构控制策略。电压外环采用基于指数趋近律的滑模变结构控制策略,确保输出电压稳定并给电流内环提供参考指令电流。在建立三相PWM整流器两输入、两输出仿射非线性模型的基础上,对电流内环进行线性化处理,并利用滑模变结构控制理论设计了电流内环控制器。为了验证系统的可行性,在Matlab/Simulink环境中建立仿真模型,并搭建了15k W的实验样机。仿真与实验结果验证了控制方案的正确性,利用所提控制方案设计的整流器具有系统动态特性好、鲁棒性强和抗干扰能力强等优点,同时也克服了输入、输出反馈线性化需要精确数学模型的缺点。     

PWM整流器的模糊滑模变结构控制

结合滑模变结构控制与模糊控制两者的优点,提出了PWM整流器的模糊滑模变结构新型复合控制方案,使PWM整流器既具有变结构控制的良好鲁棒性,又能最大限度的减小抖振。文章给出了PWM整流器的数学模型,分析了PWM整流器的空间矢量脉宽调制的实现方法,着重探讨了模糊滑模变结构控制器的设计。实验结果表明,系统能保证有很高的功率因数和输入电流较好的正弦度;能适应负载的扰动和非线性变化;具有良好的动静态性能。     

三相PWM整流器混合非线性控制研究

采用传统单一控制策略的三相PWM整流器性能难以满足工程实际日益提高的性能要求,该文提出了一种新型的混合非线性控制方法,综合利用滑模控制、输入及输出线性化控制、空间矢量调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制技术的优点。电压外环采用滑模控制,电流内环采用输入及输出线性化方法,并采用SVPWM技术对控制信号进行调制。基于该控制方案的系统具有以下突出优点：控制系统全局稳定,输出直流电压动态响应快,无稳态误差,对负载及系统参数扰动具有很强的鲁棒性;电流实现解耦控制,输入电流正弦,畸变率小,单位功率因数;直流电压利用率高,开关频率恒定,易于数字实现。数值仿真和实验验证了所提控制方案的正确性和优越性。     

基于AC-DC-AC的异步电机系统积分反步和滑模控制

为了实现基于AC-DC-AC的异步电机系统四象限运行、能量双向流动、网侧单位功率因数、直流母线电压可控,采用了积分反步与滑模控制。当负载转矩较大范围变化时,直流母线电压发生较大的波动,网侧子系统电流内环采用电容电流控制,直流母线电压快速恢复恒定。针对起动时电压超调问题,提出电压软给定的方法,抑制了较大超调。针对负载转矩未知,采用滑模观测器。仿真结果表明,该方案下的系统性能较好。     

基于动态滑模控制的并网逆变器控制策略

为了使三相LCL并网逆变器输出较理想的电压、电流,提高逆变器的运行性能,根据逆变器在d/q两相同步旋转坐标系中的数学模型,提出了电流内环的动态滑模控制策略。直接功率外环为电流内环提供参考电流。为消弱抖振问题,电流内环采用动态滑模控制。最后经PSCAD软件仿真验证了该控制策略的正确性和可行性,并且该方法能保证三相LCL并网逆变器在单位功率因数运行,具有应用参考价值。     

Buck变换器的电压电流双闭环终端滑模控制

针对传统单闭环线性滑模控制Buck变换器中存在的响应速度慢、稳态精确度低等问题,提出一种电容电压/电感电流双闭环终端滑模控制方法。考虑负载电阻未知情况,设计负载估计器,限制负载电流在额定范围内以实现过流保护;基于基尔霍夫定律建立Buck变换器在开关导通和关断两种情况下的统一微分方程模型。针对外环电容电压环和内环电感电流环,分别设计终端滑模控制器和线性滑模控制器以满足其不同的控制性能要求,实现电容和电感非线性器件的瞬态性能控制,并在有限时间内输出期望的直流电压。基于滑模存在条件,推导出保证Buck变换器在开关导通和关断两种情况下的统一稳定条件。与传统单闭环线性滑模控制方法的仿真对比证明所提控制方法的有效性和可行性。     

基于多滑模变结构的双向并网变换器虚拟惯性控制策略

针对直流微电网惯性低、母线电压抗干扰能力差的问题,以双向并网变换器为控制对象,提出一种基于多滑模变结构的虚拟惯性控制策略。内环采用基于指数趋近律的滑模电流控制,快速跟踪并网电流给定值,提高系统的响应速度。外环建立虚拟惯性控制方程与电压滑模面结构,增强直流微电网的惯性,平抑直流母线电压波动。通过小信号扰动法和Nyquist判据证明了双向并网变换器在所提控制策略下的稳定性。最后,搭建了相应的仿真模型和StarSim HIL硬件在环实验平台。仿真及实验结果表明,与基于PI控制和无源控制的虚拟惯性控制策略相比,文章所提控制策略具有更好的动态、静态特性,提高了直流母线电压的稳定性。     

电网电压不平衡下交直流混合微电网互联接口变换器分数阶滑模控制策略

针对并网型交直流混合微电网交流侧电压不平衡时会产生交流电流负序分量导致直流母线电压二倍频脉动的问题,提出了一种直流侧母线电压分数阶滑模控制以及交流侧负序电流抑制方法。首先,基于同步旋转坐标系下电网电压不平衡时交直流混合微电网互联接口变换器的数学模型,设计电压外环变结构滑模控制器。然后,根据电压不平衡时互联接口变换器的功率传输特性,提取交流侧三相电压的正序分量,得到交流侧负序电流抑制指令。接着,采用分数阶滑模趋近律设计内环电流解耦控制器,并利用李雅普诺夫函数进行稳定性校验。最后,基于Matlab/Simulink搭建的交直流混合微电网模型,验证了所提控制策略相较传统PI控制不仅抑制了三相电流的不平衡,而且将响应速度提升了近50%。     

单相电压源逆变器离散积分滑模控制仿真研究

本文将电感电流和输出电压瞬时值双环控制策略用于单相全桥逆变器设计中。电压环采用了离散积分滑模控制用来提高系统的动态响应和减小负载扰动的影响。参考电感电流根据输出电压的跟踪误差经过滑模控制器调节得到。电流环采用PI控制器对电感电流进行调节。文章在建模的基础上对系统进行了仿真分析,仿真结果证明系统有良好的动静态性能,该控制方法是可行的。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰无源控制

针对传统永磁同步电机滑模控制存在的抖振以及系统抗扰动鲁棒性差问题,提出一种基于扩张状态观测器的永磁同步电机自抗扰无源控制方法。转速外环设计自适应滑模控制器,采用扩张状态观测器对系统干扰项进行观测,用其进行前馈补偿。电流内环将无源控制与自抗扰控制相融合,得到d-q旋转坐标系下的电压给定。新型控制方法可有效抑制系统抖振,增强系统鲁棒性。试验结果验证了所提控制方法的有效性和实用性。     

基于平坦理论的直流微电网双向DC-DC变换器 改进滑模自抗扰控制

针对直流微电网系统中分布式电源功率波动、负载频繁投切以及不确定性扰动造成的母线电压波动问题，以直流微电网储能单元双向DC-DC变换器为研究对象，提出了一种基于平坦理论的改进滑模自抗扰控制策略。该方法采用双闭环控制结构，其中，电流内环采用微分平坦控制，提高系统的动态响应速度。在考虑系统抗扰性能和高频噪声影响的基础上，利用增阶滤波扩张状态观测器对外环模型总扰动进行估计。并根据状态量和扰动量估计信息设计了电压外环改进滑模自抗扰控制器，进一步提升系统的鲁棒性能。最后利用Matlab/Simulink软件进行仿真，验证了所提控制策略的有效性及优越性。