三相电压型PWM整流器的二自由度内模控制

在电压型PWM整流器的控制中,广泛采用d-q旋转坐标系下电压电流双闭环控制策略。基于传统的双闭环控制策略的不足,提出了二自由度内模控制(IMC)策略。其中电流内环基于合成矢量的思想,提出了二自由度内模解耦控制;电压外环基于功率守恒的思想,提出了扰动快速消除的二自由度内模线性控制。所提控制策略简单易于实现,既统筹考虑有功电流和无功电流综合控制并优化了PI参数整定,又实现了线性化的间接电压控制且能够快速消除扰动对系统的影响。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于反馈线性化控制的D-STATCOM在配电网中的应用

针对传统的电压外环电流内环双闭环控制时需要多个PI控制器、PI控制参数难以调节以及自适应差等问题,阐述了反馈线性化控制方法基本原理,分析了该方法提高D-STATCOM动态性能的机理,建立了D-STATCOM动态模型,提出了将D-STATCOM非线性系统精确线性化以实现原系统有功电流和无功电流的解耦控制设计方案.仿真结果表明,反馈线性化控制器具有良好的动态补偿特性,稳态性能好,能满足配电网电压控制的要求.     

UPFC并联侧换流器的新型控制器设计

首次将内模控制应用到UPFC的控制器设计中,运用逆系统原理和状态反馈将UPFC并联侧系统进行精确线性化,设计了对UPFC并联侧采用基于内模控制的逆系统方法解耦控制和基于内模控制的状态反馈解耦控制这两种新的控制器,从而成功地实现了系统的非线性解耦控制。最后通过仿真验证了这两种控制的良好性,以及它们的性能要优于经典PI控制器的性能。     

并联型有源电力滤波器内模PI控制

针对并联型有源电力滤波器(SAPF),建立其同步旋转(d-q)坐标系下的数学模型,进而提出一种基于内模控制原理的PI控制策略(内模PI控制),利用该方法对SAPF系统电流内环与直流侧电压外环PI控制器进行设计,以提高系统的稳定性及动态性能、简化PI控制器设计过程。通过对典型SAPF系统的仿真分析表明,内模PI控制策略对系统快速跟踪补偿电流以及维持直流侧电压恒定具有一定改善作用,进而证明该控制策略的有效性。     

基于电压源换流器的高压直流输电系统控制研究

基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)是理想的风电场并网输电方式。文章针对VSC-HVDC系统,在功率外环控制、电流内环控制的双闭环传统控制方式基础上,电流内环采用输入—输出反馈线性化的控制方法,实现了对dq轴电流的解耦控制,提高了控制器性能。利用Matlab/Simulink搭建相应的仿真模型,通过对系统稳态和故障工况的仿真分析,验证了所设计控制方案的有效性和可靠性。     

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。     

基于精确反馈线性化的Buck开关变换器定频PWM滑模控制

基于非线性微分几何理论,提出了一种基于精确反馈线性化的定频PWM滑模变结构控制策略.应用脉冲波形积分法建立电感电流连续(CCM)开关变换器的仿射非线性系统模型;在满足精确反馈线性化条件下,采用状态反馈精确线性化方法,推导了非线性坐标变换矩阵和状态反馈表达式,实现了变换器的线性化.以线性化后的布鲁诺标准型为新被控对象,采用指数趋近律设计了滑模控制器.仿真结果表明:该方法不但比传统PI控制具有更好的稳态特性、更快的响应速度、更强的抗干扰能力,而且优于基于微分几何的最优控制策略.     

基于反馈线性化的MRPC非线性控制策略

模块化多电平铁路功率调节器(MRPC)因其具有耐压等级高、补偿容量大等优点而适用于牵引供电系统电能质量治理.由于模块化多电平铁路功率调节器是采用多个半桥子模块串联而成,其系统结构复杂,具有多变量、非线性、强耦合的特性,难以建立精确的数学模型.采用传统的PI控制器只能实现近似线性化控制.基于微分几何理论提出一种状态反馈精确线性化方法,建立状态变量非线性坐标变换,求解状态反馈控制率,实现内环电流的有功、无功独立解耦控制.在MATLAB/SIMULINK中搭建仿真系统,模拟实际工况进行仿真,并与双闭环PI控制进行对比,所得仿真结果验证了该策略的有效性和优越性.     

基于内模控制的三电平PWM整流器控制方法

根据二极管钳位式三电平PWM整流器的电路结构,建立了在dq坐标系的解耦状态空间方程。当系统参数与模型参数不完全匹配时,传统的双闭环调节方法可能会出现解耦失败。为了实现可靠的解耦控制,将内模控制原理应用于三电平PWM整流器电流内环控制中,用内模控制器代替传统的电流PI调节器,并在Matlab/Simulink中进行了大量仿真实验。仿真结果表明,内模控制器能使系统获得优良的动静态性能,而且设计方法简单,参数调节方便。     

基于内模控制器的最大风能跟踪控制研究

采用基于定子侧磁链定向的矢量控制策略来实现最大功率的跟踪,该控制策略是基于功率外环电流内环的双闭环控制方式。在双闭环控制中使用了基于内模原理的控制器,并将基于内模控制的结果与传统的PI控制的结果进行对比分析。仿真结果表明,基于内模原理的内模控制器(IMC)比PI控制器具有更强的补偿时间滞后的能力,响应速度更快,更稳定,抗干扰的能力更强。基于双馈式异步风电机组建立了仿真模型,给出了在PSCAD/EMTDC环境下的仿真结果。     

柔性多状态开关反馈线性化滑模控制

柔性多状态开关(SOP)能够实现配电网馈线潮流灵活的调控,改善电压分布水平,提升配电网消纳分布式电源的能力,已成为配电网领域的一个研究热点。文中以三端口SOP为研究对象,建立了三端口SOP的数学模型。针对SOP数学模型体现出的非线性及强耦合的特点,通过坐标变换得到反馈线性化模型,对该模型设计了滑模控制器。文中将反馈线性化控制和滑模控制相结合,并用该复合控制取代传统比例-积分(PI)双环控制的电流内环,与传统PI双环控制相比,可以减少PI控制环节,降低PI参数整定的难度。根据SOP不同运行模式的要求,分别实现了各端口定直流电压和定无功功率模式、定有功功率和无功功率模式、定交流电压模式下的反馈线性化滑模控制算法。在MATLAB/Simulink中搭建三端口SOP仿真模型,仿真结果表明,与传统PI控制相比,所提出的控制策略动态性能好、鲁棒性强。最后,通过几种典型工况的仿真,进一步验证了所提控制策略的有效性。     

D-STATCOM的输入—输出反馈线性化滑模变结构控制

为提高配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)控制系统动态性能和鲁棒性,提出一种基于输入—输出反馈线性化与积分滑模控制相结合的D-STATCOM控制方法。该方法利用输入—输出反馈线性化实现D-STATCOM有功电流与无功电流的解耦,消除D-STATCOM直流侧电容电压的非线性特性,使之在支撑公共耦合点(PCC)处电压的同时快速稳定直流侧电压,并利用积分滑模控制增强其对参数摄动的鲁棒性。仿真和物理实验结果表明,D-STATCOM采用文中提出的控制策略,配电网PCC处电压和直流侧电容电压均能快速、准确地调整到其参考值,并在外部干扰及参数变化时具有较强的鲁棒性。     

模糊内模控制的永磁无刷直流电机控制研究

永磁无刷直流电机在日常生活和工业领域中有着广泛的应用。随着控制要求的不断提升,传统双闭环永磁无刷电机控制系统已逐渐无法满足实际需求。针对控制要求,提出了内模控制与模糊控制相结合的驱动方式。在内模控制与双闭环控制相结合的基础上加入了模糊控制,电流环采用内模PI控制,转速环采用内模PI与模糊的共同控制。试验结果表明:基于模糊-内模控制的驱动系统在响应速度、超调量、转矩波动等性能方面与传统双闭环控制系统相比,都有明显优势。     

基于电磁转矩的永磁同步电机新型变结构PI控制方法

针对永磁同步电机(PMSM),在传统PI控制时易出现转速超调、冲击电流大、转速环抗负载扰动能力差等现象,通过对PMSM数学模型的推导分析以及基于PI控制理论,提出了一种基于电磁转矩的新型变结构PI(VSPI)控制方法。该方法是在传统PI控制VSPI的基础上,通过融合微分前馈控制以及引入转矩反馈量等闭环控制策略,较好地解决了转速超调以及系统的抗干扰性等问题,并给出了电磁转矩的电压电流混合观测模型结构以及计算方法,同时分析了开环增益变化给予系统稳定性的影响情况,最后通过仿真试验验证了该新型方法的可行性和有效性。     

基于RSC反馈线性化的含SVG双馈风机系统次同步振荡抑制

针对含静止无功发生器(SVG)的双馈风机(DFIG)系统中的次同步振荡,提出了一种针对转子侧变流器(RSC)的反馈线性化控制方法,并分析验证了其在小/大扰动下的振荡抑制效果。首先,建立了含SVG的双馈系统22阶时域模型;其次,结合反馈线性化原理,针对RSC内环控制设计了相应的控制方法。再次,对比了小扰动下,不同参数变化时,PI控制与反馈线性化控制对系统稳定性的影响。最后,考虑限幅环节作用,分析了大扰动下,系统RSC内环采用PI控制和反馈线性化控制时的稳定性。结果表明,反馈线性化控制能有效增大平衡点的吸引域,提升系统稳定性。     

电流型PWM整流器的非线性控制

电流型PWM整流器在同步坐标系下的数学模型呈现非线性、强耦合的特性，使其控制器的设计较为困难。该文首先基于非线性微分几何理论，分析了三相电流型PWM整流器实现输入/输出精确线性化的条件，指出线性化后的系统存在一阶零动态，然后提出了三相电流型PWM整流器的非线性控制策略，实现了交流电流d轴分量和q轴分量的解耦控制。最后该文分析了非线性系统一阶零动态的稳定性，并设计了状态反馈控制器以改善其动态响应特性。仿真和试验结果验证了所提出方法的有效性。     

DFIG网侧变换器反馈线性化与滑模控制

为了提高双馈风力发电机(DFIG)网侧变换器(GSC)的动态性能,在建立GSC仿射非线性模型基础上,提出一种非线性复合控制策略。该控制策略在静止坐标系下对电流进行反馈线性化解耦,无需电网电压定向,同时电压外环采用含饱和函数的滑模控制,从而达到直流母线电压快速恒定以及电流跟踪控制的目的。仿真结果表明,该控制实现了GSC的稳定以及功率因数控制,验证了理论的正确性。上述控制策略相较于传统的控制方式,减少计算变量,能够保证系统快速收敛。     

基于d-q坐标系的有源电力滤波器双闭环控制策略的研究(先确认排版稿正确)

一般对于普通工业负荷来说,要求有源电力滤波器滤除50次以内的谐波电流。传统的PI控制只能对直流分量进行无差控制,而且其带宽也不够。为了解决这个问题,文章对在d-q同步旋转坐标下前馈解耦的电流环控制器进行改进,引入重复控制与参数自调节模糊PI控制并联的复合控制策略,对重复控制回路参数进行了优化设计。对于传统的电压外环PI控制策略,因其参数整定复杂,且当系统负荷剧烈变化时无法保持稳定而产生大量纹波,鲁棒性差,对此文章采用模糊-PI双模控制策略。对于上述控制策略,在计算机上搭建其仿真模型,结果表明复合控制策略较PI控制策略具有更快的动态响应速度和更高的谐波补偿精度,而直流侧引入模糊-PI双模控制策略较之传统PI控制鲁棒性更好,且响应迅速。     

负载不平衡下D-STATCOM控制策略的仿真研究

通过分析建立配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)在负载不平衡时各序等效电路中的数学模型,提出了将反馈线性化同时应用于正序、负序模型的控制策略。针对三相三线制下负载不平衡时电流可分解为正、负序分量的特点,分别在正、负序同步旋转坐标下进行补偿。其中,正序控制使装置发出负载需要的无功电流,提高功率因数;负序控制用于补偿由于负载不平衡出现的负序电流,从而使电网侧电流平衡达到国标要求。最后在PSCAD中搭建了10 Mvar/10 kV D-STATCOM系统进行仿真验证,证明了该控制策略补偿负载不平衡的同时能发出满足要求的无功功率,并且在电网侧出现超过国标的不平衡时仍能达到较理想的效果,显示出此控制策略的有效性。