三相电压型PWM整流器分数阶PID直接功率控制

研究了一种基于分数阶PID控制器的三相电压型PWM整流器直接功率控制方案,在瞬时功率理论的基础上设计了功率内环、直流电压外环的控制结构.由于基于整数阶PI控制器的抗扰性能差且对系统参数变化较敏感,在直接功率控制方法的直流侧电压控制环节引入分数阶PID控制器进行直流侧电压控制,根据系统功率模型采用分数阶控制器频域设计方法设计了分数阶P1D控制器.仿真实验证明,分数阶PID控制方案优于PI控制方案,具有良好的动态性能和较强的鲁棒性,响应速度更快,控制结果更精确.     

基于输入端电压动态分量优化的PWM整流器模型预测控制

为了提高三相电压型脉宽调制(PWM)整流器的动态响应速度和控制精度,提出了一种基于整流桥输入端电压动态分量优化的模型预测功率控制算法。首先,建立了三相PWM整流器dq旋转坐标系下的功率数学模型,分析了传统基于比例-积分(PI)控制器的直接功率控制算法的工作原理。然后,针对传统基于PI控制器的直接功率控制算法的内环功率PI控制器参数设计复杂及动态响应速度慢等缺点,从整流桥输入端电压动态分量优化的角度出发,借鉴模型预测控制思想,通过评价函数预测最优动态分量,在取消了功率内环PI控制器的同时提高了系统的动态响应速度和控制精度。最后,对所提模型预测功率控制和传统基于PI控制器的直接功率控制算法分别进行半实物实验对比研究,实验结果证明了所提算法的正确性和有效性。     

基于模型预测控制的MMC-HVDC系统控制策略研究

为提高基于模块化多电平换流器的直流输电系统(MMC-HVDC)电流内环的动态响应速度,提出了一种MMC-HVDC系统的模型预测控制(Model predictive control, MPC)方法。该方法通过预测模型、反馈校正和滚动优化得到最优的电压控制量,克服了传统双闭环控制PI参数整定困难和动态响应慢的问题。针对外环PI控制器参数对系统参数敏感的问题,对PI控制器参数进行了自适应调整,根据控制器的输入偏差和输出的大小来调整PI参数,提高了控制器的鲁棒性。针对子模块电容的均压问题,采用了基于排序法的最近电平调制(NLM)均压调制算法,有效地实现了子模块电容电压的平衡。最后,通过Matlab/Simulink平台搭建了5电平的MMC-HVDC系统仿真模型。仿真结果表明了该控制策略的有效性和可行性。     

APF直流侧电压控制小信号建模及参数整定

直流侧电压控制是并联型有源滤波器APF(active power filter)的关键环节,精确设计控制器参数有助于提高系统性能。在传统直流侧电压控制模型基础上建立了其控制小信号模型,进而提出一种基于小信号模型的PI参数整定方法。采用零极点配置将含有右半平面零点的小信号模型转化为普通的二阶滞后系统,根据劳斯判据和两步整定法详细讨论了PI参数的选取原则,重点分析不同PI参数对系统性能的影响。该方法在实验参数已知的情况下,可以准确计算出PI控制器参数,在保证系统谐波补偿性能的同时具有较小的直流侧电压超调。仿真和样机实验结果都表明了该方法的可行性。     

三相电压型PWM整流器解耦控制研究

三相电压型PWM整流器静止坐标模型不需要旋转变换,可以实现整流器系统无锁相环控制,同时虚拟磁链技术可以使系统无交流电网电压传感器运行,降低控制成本和提高系统可靠性。但静止坐标系下直接功率控制系统相关变量稳态下为正弦量,PI控制不能实现无静差调节。针对这一问题,采用反馈线性化理论进行了控制器设计,该算法能较好地实现瞬时功率解耦,但对系统参数变化比较敏感。为了对其进行改进,提出一种自抗扰直接功率控制算法,能够提高系统鲁棒性。最后借助Matlab/Simulink对以上两种策略进行对比分析,结果表明自抗扰直接功率控制能够更好地改善系统性能。     

基于神经网络预测控制的PMSM伺服系统的仿真研究

在PMSM伺服系统中,电机大多采用的是矢量控制,参数的变化、负载扰动等因素对系统的稳定性、可控性影响较大.现有的控制策略大多是滞后的,无法根据未来动态行为产生理想电机电压输入.提出了一种基于神经网络的PWM预测控制方法.采用离线训练和在线修正的方法,获得PMSM神经网络模型,并在控制过程中修正模型.最优控制器根据该模型的输入、输出响应产生合适的电压波形.在Matlab/Sim-ulink环境下完成仿真,结果表明,较之PI控制器,神经网络预测控制具有更好的动态性能和鲁棒性.     

基于分数阶PI λ 控制器的有源电力滤波器直流侧电压控制

直流侧电压的稳定控制是保证有源电力滤波器(APF)性能的关键.文中基于APF直接功率控制系统,给出直流侧电压功率控制模型,提出采用分数阶比例-积分(FO-PIλ)控制器进行直流侧电压稳定控制,采用频域方法设计FO-PIλ控制器,并用来调节直流侧电压的大小和波动,以减少对APF的功率损耗和补偿性能的影响.仿真分析表明:基于FO-PIλ控制器的APF直流侧电压控制具有良好的动态性能和更强的鲁棒性;在负载扰动和电压闪变的情况下直流侧电压仍然稳定,能够快速精确地稳定在给定值;新的控制方案优于传统使用比例积分(PI)控制的方案.     

基于分布式发电的不对称电压调节器仿真

针对本地不对称的三相负荷所引起的公共连接点(PCC)三相电压不对称,提出了基于分布式发电的不对称电压调节器的设计,将三相不对称电压的调节统一于分布式发电系统中,在并网的情况下实现了负荷不对称时PCC点电压的调节.采用的是功率电流双环控制策略的逆变控制系统,通过合理的选取功率控制环,电流控制环,PI控制器参数,可以使得分布式发电逆变装置在两种情况下具有良好的电压调节稳态及动态性能.利用Matlab/Simulink对系统进行仿真,验证了所提系统结构及控制策略设计的可行性.     

一种基于改进模型预测控制算法的空间矢量PWM虚拟磁链直接功率控制策略

虚拟磁链定向的空间矢量PWM直接功率控制（VF-DPC-SVM）策略的功率内环PI控制参数整定过程复杂,电压型整流器（VSR）控制稳定性不高、快速性较差。对此,论文提出虚拟磁链定向的改进模型预测直接功率控制（VF-MPDPC）策略。在功率内环用模型预测控制（MPC）算法代替PI控制器改善VSR的控制系能,并引入内模反馈校正环节在每个采样周期修正功率的预测给定值,通过改进的MPC模型实现对瞬时功率的高精度跟踪。仿真分析表明： 改进的VF-MPDPC策略使系统稳态时调整时间短,响应快,电网污染小,输出母线电压质量高,功率纹波小;动态响应鲁棒性高,稳定性能好。     

基于分数阶PI~λ控制器的有源电力滤波器直流侧电压控制

直流侧电压的稳定控制是保证有源电力滤波器(APF)性能的关键。文中基于APF直接功率控制系统,给出直流侧电压功率控制模型,提出采用分数阶比例—积分(FO-PIλ)控制器进行直流侧电压稳定控制,采用频域方法设计FO-PIλ控制器,并用来调节直流侧电压的大小和波动,以减少对APF的功率损耗和补偿性能的影响。仿真分析表明:基于FO-PIλ控制器的APF直流侧电压控制具有良好的动态性能和更强的鲁棒性;在负载扰动和电压闪变的情况下直流侧电压仍然稳定,能够快速精确地稳定在给定值;新的控制方案优于传统使用比例—积分(PI)控制的方案。