多特性双级功率变换器数字预估控制技术

针对双级变换多特性功率变换器,介绍数字控制对系统的作用和影响,分析数字预测控制原理,提出将预测控制与常规PID控制相结合的新型数字预估控制算法,并应用于以TMS320LF2407A为控制核心的双级变换多特性电源样机.实验表明,新型预测控制算法对存在控制滞后的数字化系统,具有较好的控制能力和动态响应,样机运行良好,可稳定输出直流、交流变频变幅等多种波形组合.     

基于预测控制的PID调节位置跟踪系统的设计

通过对预测控制和传统的PID闭环控制的分析和研究，提出了将先进的预测控制算法和经典的PID闭环控制相结合，构成软硬件结合的双层控制的思想。建立了一个三轴仿真系统中的交流伺服电机模型，并将控制算法应用于系统的单轴进行了控制实验研究。结果表明，该双层控制策略比PID控制算法使系统在跟踪特性、稳定性和鲁棒性等方面都有了提高。     

模糊自适应整定PID-FS在整流电源中的应用

针对整流电源控制系统被控对象的时变性和多样性,将模糊自适应控制与常规PID控制算法相结合,设计了一种模糊自适应整定PID控制器.在控制算法上,提出了基于模糊自适应整定PID控制器,它很好地解决了传统控制原理中系统控制精度与稳定性之间的矛盾.仿真和实验结果表明,采用模糊自适应整定PID随动系统(Following System,简称FS)的大功率整流电源控制系统能够适应被控对象在较大范围内的变化,具有较强的自适应能力,其控制品质优于常规的PID控制器.     

基于神经元积分分离PID的直线电机速度控制系统

利用神经元积分分离PID控制算法对直线电机的速度进行控制,并将其控制效果与采用神经元PID控制算法的控制效果进行比较。仿真结果表明,直线电机采用神经元积分分离PID控制能有效改善系统的动态特性,增强系统的抗干扰能力。     

基于积分分离+死区PID的逆变电路控制系统研究

为了提高逆变电路模块控制性能,在传统PID控制方法基础上提出了一种基于积分分离+死区PID控制的逆变电路控制方法,可有效解决传统PID控制引起的控制量超过被控对象而造成系统振荡的问题。积分分离+死区PID控制算法是在积分分离PID控制算法内引入死区PID控制算法,综合了两种控制算法的优点,既可延长控制系统使用寿命又可对系统偏差进行限制。最后通过MATLAB/Simulink建立具有逆变电路模块的高频电源仿真模型,将所提PID控制方法应用于其中,验证了所提方法的有效性和实用性。     

一种单级光伏并网系统MPPT算法的分析

讨论了光伏电池的非线性输出特性,分析了单相单级式光伏并网系统的硬件拓扑结构及常见的最大功率跟踪(MPPT)控制方法,针对传统一阶式MPPT控制算法在单级式光伏并网逆变系统应用中的不足之处,将模糊PID控制引入到单级式并网发电系统的MPPT控制当中。给出了系统的MPPT控制框图及模糊PID控制器的详细设计过程,基于PSIM软件搭建仿真平台,对文中提出的控制算法进行软件仿真,并最终将算法在实验样机上实现,仿真及样机实验结果均验证了算法的可行性和有效性。     

基于AT89C51单片机的智能型稳压电源的设计

介绍了一种以AT89C51单片机为核心的智能型稳压电源,该电源把开关电源的高效率特性与单片机系统自动检测和控制技术相结合,采用先进的传感器进行数据采样,采用时间最优（B—B控制）与积分分离PID控制的双模控制算法进行电压调整和电路保护。给出了智能型稳压电源的整体电路和单片机控制系统的控制算法以及软件的设计方法。该智能型稳压电源达到一机多用,提高了仪器使用效率。     

基于FPGA广义预测比例-积分-微分控制在特种电源中的应用

针对数字控制的优势及大型超导托卡马克装置(EAST)中性束注入(NBI)系统中高压缓冲器偏置电源(特种电源)的控制要求,推导一种具有比例-积分-微分(PID)控制和广义预测控制(GPC)结构形式的广义预测PID控制(GPCPID)算法。详细介绍数字PID控制器及GPCPID控制器的设计、GPCPID算法的现场可编程门阵列(FPGA)编程实现及Modelsim仿真。实际应用测试表明,GPCPID能较好地应用在开关电源控制领域,在动态响应特性及稳定性方面,GPCPID算法优于PID控制算法。     

一种改进型的Smith-Fuzzy控制器在锅炉燃烧控制中的应用

在电站热工控制系统中,广泛存在着时滞。锅炉燃烧控制中通过常规的PID调节控制很难满足控制要求,尝试将模糊控制、Smith预估控制算法以及最小二乘参数辨识法进行组合,提出了一种模糊控制器与基于参数在线辨识的改进型smith预估器混合的滞后控制器,仿真结果表明在大延迟时滞系统中该控制器能够提高控制效果。     

基于新型积分分离PID控制算法的无刷直流电机控制系统

为了提高无刷直流电机(BLDCM)的控制性能,在传统PID控制方法的基础上提出了一种基于新型积分分离PID控制算法,并将其应用于BLDCM转速和电流闭环控制中。该控制方法不但具有较强的抗负载扰动能力,而且可有效解决传统PID控制引起的控制量超过被控对象从而造成系统振荡的问题。新型积分分离PID控制算法结合了积分分离PID控制算法和带死区的PID控制算法的优点,既可以延长控制系统的使用寿命,又可以对系统偏差进行限制。通过MATLAB/Simulink仿真和试验验证了所提方法的有效性与实用性。     

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。     

预测控制在位置调节器软件设计中的应用

在预测控制的算法机理上给出了位置控制系统的预测模型 ,并在此基础上进一步介绍了基于预测控制理论的位置调节器程序的设计方法。     

基于DSP控制的三相高功率因数PWM整流器研究

提出了基于预测电流控制的电流控制算法，应用于数字控制的三相功率因数校正变换器。此算法可以简洁的实现电流内环，相应地减少了TMS320F240的程序占用资源；与预分解矩阵算法结合，只用一个定时器下溢中断就完成了所有算法。电流预测能实现三相输入电流的跟踪，便于电压环的设计，实现三相电压型PWM整流器的高功率因数。仿真和实验结果验证了预测电流控制器算法的有效性。     

一种基于变结构的预测控制算法及其应用研究

将变结构控制方法引入预测控制中，提出了一种基于变结构的预测控制算法。与传统的预测控制方法相比，该算法具有设计简单、易于实现的优点。将其应用于火电机组过热汽温控制进行仿真研究，结果表明所提出的预测控制算法具有优良的控制性能和很好的鲁棒性。     

基于预测电流控制的光伏并网系统最大功率点跟踪算法

针对光伏发电的突变性及昼发夜停特性提出一种新型的基于预测电流控制的光伏并网系统最大功率点跟踪(MPPT)算法。根据实际情况考虑光伏阵列的非线性特性,最大功率点周围光伏电压的振荡及逆变器、滤波器的设计等。为了确保系统采用控制算法的稳定性,MPPT的设计应运而生,在此基础上通过改进算法从光伏系统的电压与电流预测基准电流进而控制光伏并网系统。通过与传统的波动相关控制方法对比给出了仿真结果。仿真结果表明:在光照发生突变时,与传统的波动相关控制法相比,提出的改进算法的跟踪速度较之提升9.3%,并能够准确跟踪光伏并网系统最大功率点,且性能稳定可靠。     

A Dual-loop Model Predictive Voltage Control/Sliding-mode Current Control for Voltage Source Inverter Operation in Smart Microgrids

Abstract

The design of a robust controller for the voltage source inverter is essential for reliable operation of distributed energy resources in future smart microgrids. The design problem is challenging in the case of autonomous operation subsequent to an islanding situation. In this article, a dual-loop controller is proposed for voltage source inverter control. The outer loop is designed for microgrid voltage and frequency regulation based on the model predictive control strategy. This outer loop generates reference inverter currents for the inner loop. The inner loop is designed using a sliding-mode control strategy, and it generates the pulse-width modulation voltage commands to regulate the inverter currents. A standard space vector algorithm is used to realize the pulse-width modulation voltage commands. Performance evaluation of the proposed controller is carried out for different loading scenarios. It is shown that the proposed dual-loop controller provides the specified performance characteristics of an islanded microgrid with different loading conditions.     

LCL滤波并网逆变器的多速率采样数字控制

针对在带LCL滤波器的并网逆变器控制设计中所用传感器多和开关频率高等问题,提出了一种基于多速率输出采样MROS(multi-rate output sampling)和无差拍控制的数字控制方法,并用状态预测算法得到滤波器状态值,再用带积分环节的无差拍控制和最优控制技术计算控制输入.此方法所用的预测算法能准确预测出滤波器...     

联合循环电厂余热锅炉的监督预测控制策略

联合循环电厂中余热锅炉的主要动态特性包括非线性、时滞和不确定性，采用传统控制方法难以实施有效控制。文中所采用的监督预测控制是一种综合的优化控制策略，以设定点优化为核心，具有监督层和调节层的双层控制结构，通过监督层动态优化目标函数，来完成对给定的调节层提供最优的设定点。该算法具有设计简单、易于实现的优点。文中给出了监督预测控制算法的详细推导过程，并以余热锅炉的主汽压对象为例，在不同工况下进行了仿真研究和实时控制，同时与广义预测控制、传统PID控制做比较，仿真结果表明，监督预测控制具有良好的控制效果和跟踪能力。     

连接低惯量系统的柔性直流输电模型预测控制

针对低惯量系统频率稳定性控制需要,通过对与之相连接的柔性直流输电(VSCHVDC)系统的数学模型离散化,采用模型预测控制算法分别设计整流器和逆变器的控制系统。模型预测控制方法具有结构简单、参数选择便捷、动态响应快、鲁棒性好等特点,易于实现与VSC-HVDC相连的低惯量送端交流系统频率波动控制。分析基于模型预测控制的直流功率调制对系统频率变化的调节作用,并在PSCAD/EMTDC仿真软件中建立仿真模型,对比分析传统PI双环控制直流功率调制方法和模型预测控制直流功率调制方法对交流系统频率的影响,仿真结果表明,VSC-HVDC模型预测控制方法能够有效抑制交流系统频率变化的幅度,加快频率恢复的速度。