单相UPS逆变器的滑模电流控制

在对UPS 逆变器的控制设计中,本文采用了串级结构控制原理。整个系统控制分为电压环控制和电流环滑模控制。电压环控制采用自适应律来估计负载电阻,并利用输出电压的跟踪误差获得期望的电感电流;电流环滑模控制对电感电流进行调节。通过实验结果验证,该控制方案达到了很好的控制效果。     

双Buck逆变器的双环滑模控制策略

针对传统电压电流双环控制下双Buck逆变器电压调整率和动态性能的问题,提出一种基于滑模控制的双环控制策略,其中电感电流参考量是输出电压误差经PI调节后得到的。选取电感电流误差、输出电压误差及其动态误差作为3个状态变量,以此建立滑模面函数,并对滑模控制器进行了设计。仿真和实验结果表明采用双环滑模控制的双Buck逆变器稳态精度高、谐波畸变率小、带负载能力强,相较于传统的双环控制,双环滑模控制具有更好的鲁棒性和动态性能。     

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。     

基于指数趋近律的Buck变换器滑模控制方法研究

在滑模电压控制Buck变换器基础上,增加电感电流状态变量,建立了三阶滑模控制器数学模型,并讨论了滑模面参数选择和系统开关频率估算问题.将指数趋近律应用于三阶滑模控制器,可有效避免因增加系统快速性导致电感电流超调量过大的缺点.构建Simulink模块,并通过Matlab/Simulink仿真,可通过调节趋近律参数使系统同时具备较好的动态特性和稳态精度,进一步验证了算法的有效性.     

定频滑模控制三电平Buck变换器研究

三电平Buck(Buck TL)变换器可以降低开关管的电压应力,提高电感电流的脉动频率以减小滤波器的尺寸。本文基于电压解耦控制方法,建立Buck TL变换器的飞跨电容电压环小信号模型和输出电压外环的定频滑模控制模型,然后分别对其控制器进行设计。通过计算机仿真证明了理论分析的正确性和有效性。     

三相电压型PWM整流器混合控制研究

针对三相电压型PWM整流器的非线性特点,提出了一种混合控制方案.电流内环采用滑模控制,根据指数趋近律算法设计两个滑模电流控制器.电压外环采用负载电流前馈补偿和输出直流电压反馈控制的方法.采用空间矢量脉宽调制方法生成整流器的开关信号.仿真结果表明:系统不仅具有良好的动态和稳态性能,而且对负载及系统参数扰动具有很强的鲁棒性.     

基于交替联合迭代的关节电机滑模控制参数整定方法

机器人关节电机的控制器参数整定是实现系统良好控制性能的前提。提出了一种基于交替联合迭代的关节电机滑模控制器参数整定方法。设计了永磁同步关节电机的电磁参数,并设计了PID电流环控制器和滑模速度环控制器结合的滑模-PID控制器。利用工程整定方法初步整定滑模速度环控制器的参数;增设冗余PID速度环控制器,对其参数进行整定,以冗余PID速度环控制器和滑模速度环控制器作用于系统时的输出转速为迭代变量,交替选择速度环控制器参数进行联合迭代,完成滑模速度环控制器参数的整定。利用MATLAB/Simulink软件对系统进行仿真,证明方法具有较高的整定效率,可使关节电机控制系统获得良好的控制性能。     

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。     

三相逆变器的电容电流滞环控制方式研究

传统的滞环控制器都是对电感电流进行直接控制的,针对电压型双闭环控制三相逆变器在非线性负载情况下输出电压畸变较大的问题,提出了电容电流滞环控制方式。外环用普通的电压控制器,内环采用针对滤波电容的电流滞环控制方式,利用滞环控制的快速性和强抗扰性,提高系统的输出电压的特性。首先分析了三相逆变器的模型,然后详细介绍了电容电流滞环控制控制策略。仿真证明这种控制方法可以有效解决非线性负载引起的电压畸变问题。     

双Buck逆变器的建模与优化设计

对双Buck逆变器进行小信号分析和建模,研究了一种引入谐振控制器的瞬时电压电流反馈双环调节方式。电流内环采用滞环控制,具有易于实现、无条件稳定和响应速度快等优点;电压外环保证了输出电压具有较好的正弦度和稳态特性。此外,谐振控制器的引入也使系统输出外特性显著提高,与传统的采用电流前馈环提高负载抗扰动能力的方法相比,在不增加控制环的基础上,提高了系统的稳态性能,节约了逆变器成本。仿真和实验验证了该控制方案的可行性,系统取得了较好的输出波形质量,较快的动态响应,精确的稳压精度和较高的效率。     

一种宽工作范围Boost电路的滑模变结构控制策略研究

由于Boost变换器自身非线性以及非最小相位的结构特点,传统PI控制器能够保证Boost变换器在所设计的额定工作点附近稳定工作,并取得良好的动态和稳态性能。当Boost变换器的工作状态与额定点发生较大偏差时,其稳定性就无法保证。因此针对Boost变换器在偏离额定工作状态下的稳定性以及动态性能不足的问题,提出了一种滑模变结构控制与PI控制器相结合的控制策略。内环为采用电感电流为反馈量的滑模控制器,外环采用以输出电容电压为反馈量的PI控制器,并在滑模控制器中引入指数趋近律改善性能,提高了Boost变换器在宽范围工作下的稳定性和动态性能。基于Boost变换器模型,针对所提出的控制策略进行控制器参数设计,最后通过仿真与实验验证了控制策略的可行性与有效性。     

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。     

变电感参数三电平不可逆PWM整流器的电流PI优化控制

在矢量控制PWM整流中,需要精确地输入电感值作为控制参数。而高功率密度AC-DC整流器中输入电感常采用铁粉心作为电感材质,这些材质磁心的电感值随着输入电压、输入电流和负载的变化而变化,电感值的变化导致电流环增益和控制参数发生变化。因此,采用传统的控制方法比较难满足宽输入电压和变电感量条件下整流器控制性能的要求。文中提出采用优化电流PI控制器的矢量控制实现三相三电平不可逆PWM整流,该策略能够在宽输入电压范围和变电感值下实现PF(Power Factor)值和电流THD的优化控制。文章在分析三电平不可逆PWM整流器电路模型基础上提出优化PI控制器的矢量控制算法实现过程,借助系统的闭环模型推导出控制器参数设计原则。最后给出的仿真波形和实验结果验证了控制方案的有效性和优越性。     

升压型LED驱动电路设计

提出了一种对三态升压变换器进行恒流输出控制以驱动LED灯新型控制方式。利用在变换器电感旁并联附加开关的方式为电感建立续流环路,控制策略确定在一定条件下主副开关轮流切换导通,使电感电流始终维持在一定值,再利用固定导通时间单周期控制方式确保输出恒流。控制电路能有效消除Boost电路右半平面零点（RHP zero）的影响,使系统具有更快的动态响应速度。     

基于VGLESO和滑模理论的直流配电网母线电压控制策略

针对直流配电网母线电压稳定性问题,设计了一种变增益线性扩张状态观测器(variable gain linear extended state observer,VGLESO),有效地解决了传统高增益线性扩张状态观测器(linear extended state observer extended state observer,LESO)在运行初始阶段输出存在峰值的问题。在此基础上进一步提出了一种变增益滑模自抗扰控制策略,将其应用到直流配电网AC-DC双向变流器控制系统中的电压外环。变增益滑模自抗扰控制策略在不需要增加额外电流传感器的情况下,就能够实现对系统总扰动的快速跟踪和补偿,有效地抑制了母线电压波动,提高了系统的动态响应。从理论上证明了VGLESO和变增益滑模自抗扰控制策略的稳定性。最后通过MATLAB/Simulink验证了该控制策略的可行性与正确性。     

基于滑模控制的感应耦合电能传输系统输出电压控制研究

感应耦合电能传输系统通过非接触的方式将系统能量从电源侧传递至负载侧。由于该系统具有负载参数变化、系统结构复杂、工作频率高等特点,系统控制器面临着设计难的问题。提出了一种基于滑模控制理论的输出电压控制器,采用移相控制方法实现了对输出电压的控制。该控制方法有效降低了系统建模难度,同时提高了系统输出电压响应特性。通过简化系统结构,推导出滑模控制器的具体表达式,并给出了滑模控制系数的选取方法。通过建立IPT实验系统,在不同负载工作工况条件下进行实验验证。对比传统PI控制方法和所提出的滑模控制方法,实验结果表明滑模控制方法响应更快、对系统负载参数变化不敏感、鲁棒性及动态性能更好,能够较好控制IPT系统的输出电压。     

单相有源功率因数校正器直接储能控制的研究

对于传统的单相有源功率因数校正器（APFC）,一般采用电压外环、电流内环的双闭环控制结构,直接控制输出电容电压和中间电感电流,能够获得良好的控制效果。将直接控制电容电压和电感电流的控制策略引申为直接控制电容电压平方和电感电流平方,即无源器件的直接储能控制,对传统有桥结构的单相APFC进行理论分析、仿真分析和试验验证。结果表明,通过直接控制电容电压平方和电感电流平方,单相APFC能够获得满意的动态和静态特性。该方法可以推广应用到包含有控制电容电压和电感电流的其他类型电力电子变换器。     

用于风电并网的VSC-HVDC网侧换流器改进控制策略

在风电经基于电压源换流器的柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSCHVDC)系统并网的系统中,保证直流电压稳定是风电并网系统中稳定能量传输的关键。由于系统两侧换流器输入和输出的有功功率不平衡,VSC-HVDC系统直流输电线会出现过电压或欠电压现象,影响风电并网系统的稳态运行。为了抑制直流电压波动,提高系统的动态响应速度,提出一种负载电流前馈控制策略。在网侧换流器直流电压外环控制环节中,通过引入负载电流前馈控制策略,来抵消直流电压发生波动的部分,使输出直流电压在负载突变时的波动减弱。通过对直流电压外环动态性能的分析,得出电压外环控制器参数整定公式以及前馈控制传递函数。根据直流侧电容设计要求,分析电压外环控制器对直流侧电容参数选取的影响。最后,利用MATLAB/Simulink软件进行了仿真验证,研究结果表明,该控制策略能改善系统的动态响应性能,减小直流电压波动,实现有功功率的稳定输出。