Buck型变换器自适应有限时间降压控制算法研究

针对负载未知情况下Buck型DC-DC变换器系统, 基于有限时间控制技术和自适应控制技术, 提出了一种新的快速降压控制算法.首先, 基于时间尺度变换, 对系统的平均状态空间方程进行变换; 然后, 利用饱和有限时间控制理论设计出一类新的快速降压控制算法, 以实现输出电压在有限时间内收敛到参考电压.由于控制器设计过程中考虑了饱和约束条件, 使得变换器的占空比函数满足0到1之间的约束条件.对于负载未知情况, 设计了有限时间观测器以估计未知负载, 最终得到自适应式的有限时间控制算法.与PI控制结果进行了仿真对比, 验证了所提出的控制算法既具有快速的调节性能, 又具有较强的抗负载变化性能.     

基于矩阵式变换器的异步电机直接转矩控制策略

研究一种基于矩阵式变换器的异步电机控制策略,分析了异步电机的直接转矩控制方法和矩阵式变换器的空间矢量调制,给出了在直接转矩控制方案中,矩阵式变换器矢量电压的选择.这一控制策略同时实现了矩阵式变换器的空间矢量调制和异步电机的直接转矩控制.利用MATLAB仿真平台实现了该控制策略,仿真结果表明:采用这一控制策略的调速系统具有良好的静、动态性能,并且保持了单位功率因素.     

矩阵变换器励磁控制的无刷双馈风力发电系统

应用在双馈风力发电系统中的功率变换器必须具有功率双向流动的能力, 交直交循环变流器和交交矩阵变换器都可满足功率的双向流动要求. 而矩阵变换器能同时提供正弦的输入电流和输出电压, 输入电流可调节为超前、滞后或同相于输入电压, 输出电压可实现幅值、频率和网侧功率因数的独立控制. 利用矩阵变换器, 通过控制无刷双馈电机控制绕组的电压幅值、频率, 为风力发电系统提供励磁. 压频比控制器采用模型参考模糊自适应控制策略, 对电机的转速和功率因数进行控制. 采用DSP,CPLD构建了基于四步换流方案的矩阵变换器实验励磁系统, 仿真和实验结果验证了系统设计的正确性、可行性和稳定性, 为矩阵式变换器的实际应用提供了实验基础.     

基于功率前馈的电子变压器占空比自适应控制

传统控制方法补偿负载电流的效果不佳,导致控制算法与占空比校准逻辑不匹配,难以控制电子变压器电流稳定.为此提出基于功率前馈的电子变压器占空比自适应控制方法.研究基于功率前馈预测补偿负载电流;根据常规校准电路设计占空比校准逻辑;根据不同增益切换对应的控制算法,实现对电子变压器占空比的自适应控制.为了验证不同方法对电子变压器占空比控制效果,设计对比实验.仿真结果表明,所提出方法的残差信号波动更小、收敛性更好、抑振效果更佳.可见在功率前馈的作用下,控制效果得到优化.     

交错并联三绕组耦合Buck变换器设计

针对传统交错并联Buck变换器存在占空比小的问题,将三绕组耦合电感引入反激变换器,设计了一种交错并联三绕组耦合Buck变换器。分析了该变换器中开关管和输出二极管的电压应力,进而得到该变换器的输出电压增益,并对该变换器拓扑进行了优化。仿真和实验结果表明,该优化拓扑可有效抑制开关管两端的电压波动,降低开关管的电压应力。     

双级矩阵变换器的双空间矢量预测控制

针对电网输入电压不对称和输出负载变化等扰动,使得双级矩阵变换器(TSMC)的输入输出电能质量变差的问题,提出了双级矩阵变换器的双空间矢量参考值的预测控制算法。首先基于瞬时功率理论分析整流级输入有功功率和无功功率控制原理,分别建立两级电路的预测模型;然后提出了整流级参考输入电流矢量和逆变级参考输出电压矢量的预测算法。与开关表法的预测算法相比,本预测算法具有计算量小、开关频率固定等优点。仿真结果表明,采用所提出的控制策略,系统能有效抑制输入电压的不对称对输出性能的影响;同时,在输出负载扰动时,能保证整流级的高输入功率因数和输入电流质量,控制系统具有良好的动静态性能。该预测算法适用于工程领域中数字化控制方案的实现。     

改进无差拍控制在单相并网逆变器中的应用

为解决在单相并网逆变器中应用无差拍控制时,由于采样及处理器计算的延时而导致系统不稳定的问题,提出了一种基于CMAC神经网络的无差拍控制策略。控制策略通过MPPT算法跟踪光伏电池的最大输出功率,然后将最大功率减去电路中功率损失后除以电网电压的有效值平方得到逆变器参考电流的系数k,再根据CMAC神经网络预测出下一时刻的电网电压和参考电流,最后计算出下一时刻的开关周期的占空比对逆变器进行控制。此方法实现了对采样及处理器计算的延时的补偿,可提高了系统的稳定性,使并网逆变器的输出电流快速、准确地跟踪电网电压,降低逆变器输出电流中的总谐波歧变。通过对该策略进行了仿真和试验,结果表明该控制策略有效性和可行性。     

三相六开关容错逆变器驱动异步电机FCS-MPTC

针对异步电机驱动系统中三相六开关逆变器单管故障问题,提出一种逆变器在故障状态下的三相六开关容错控制策略,较三相四开关容错控制可以提供较多的电压矢量,进而可以有效抑制转矩脉动.结合有限集预测控制思想,提出一种基于三相六开关容错逆变器的异步电机有限控制集模型预测转矩控制策略,同时采用模糊PI转速控制器替代固定参数的PI控制器,进一步提高系统的稳定性、快速性和鲁棒性.仿真结果表明, 采用此方案进行控制的异步电机驱动系统能够持续稳定运行,具有良好的动态性能,进一步验证了所提出方法的有效性.     

Buck-Boost矩阵变换器主电路参数随电流定额的自适应优选方法

针对Buck-Boost矩阵变换器（BBMC）在不同额定输出电流下的主电路参数优化设计问题,提出了一种BBMC主电路参数随其额定电流变化的自适应优选方法.通过建立BBMC优化目标与优化对象间的数学模型,研究基于自适应狼群优化算法的BBMC主电路参数优化设计方法;在此基础上进一步研究确定BBMC主电路优化设计参数与BBMC额定输出电流间的变化规律,为实现不同电流定额下BBMC主电路的优化设计奠定基础;最后通过仿真对上述理论分析进行了验证.     

基于ATmega64的异步电机转子斩阻调速系统设计

系统以AVR单片机ATmega64为控制器,实时对电机的转速进行检测,并结合给定速度,通过PI运算来控制单片机所输出的PWM信号的占空比,从而控制斩波器的导通比,实现绕线式异步电机转子回路串入电阻等效值的调节,达到调节电机转速的目的。该系统已在起重机械上得到了应用,实践证明,系统调速连续平滑性好、控制精度高、速度平稳。     

PI controller design using ABC algorithm for MPPT of PV system supplying DC motor pump load

Maximum power point tracking (MPPT) is used in photovoltaic (PV) systems to maximize its output power. A new MPPT system has been suggested for PV–DC motor pump system by designing two PI controllers. The first one is used to reach MPPT by monitoring the voltage and current of the PV array and adjusting the duty cycle of the DC/DC converter. The second PI controller is designed for speed control of DC series motor by setting the voltage fed to the DC series motor through another DC/DC converter. The suggested design problem of MPPT and speed controller is formulated as an optimization task which is solved by artificial bee colony (ABC) to search for optimal parameters of PI controllers. Simulation results have shown the validity of the developed technique in delivering MPPT to DC series motor pump system under atmospheric conditions and tracking the reference speed of motor. Moreover, the performance of the ABC algorithm is compared with genetic algorithm for various disturbances to prove its robustness.

     

基于分段PWM占空比输出的电动汽车电动机控制系统设计

为加快电动汽车在负载量变化时所表现出来的电量响应速率,从而降低执行电动机控制指令所需的电能消耗量,设计基于分段PWM占空比输出的电动汽车电动机控制系统。根据带存贮电容功率变换器的连接状态,调试功率变换器驱动电路、档位与油门给定输入电路的响应形式,联合DSP控制板与软启动模块,确保滑模转矩控制器不出现过量负载的情况,从而将电动汽车电动机控制系统的核心设备元件组合起来,完成硬件应用环境的搭建。在此基础上,研究PWM 占空比控制原理,利用开关磁阻电机数学模型,确定脉冲行为成因,并将整个脉冲行为区间规划成多个分段结构,完成基于分段PWM占空比输出电动机控制行为分析,结合各级应用设备,实现电动汽车电动机控制系统的设计。实验结果显示,在分段PWM占空比输出原理的作用下,无论负载量增大或减小,电动汽车所表现出来的电量响应速率均能保持相对较高的数值水平,能够将电动机控制指令执行所需的电能消耗量保持在理想数值区间之内,符合实际应用需求。     

Maximum power tracking of a generic photovoltaic system via a fuzzy controller and a two-stage DC–DC converter

This study presents a new two-stage DC–DC converter for maximum power point tracking (MPPT) and a voltage boost of a generic photovoltaic (PV) system. An intelligent MPPT of PV system based on fuzzy logic control (FLC) is presented to adaptively design the proposed fuzzy controlled MPPT controller (FC-MPPTC) while a voltage boost controller (VBC) is used to fix the output voltage to a voltage level that is higher than the required operating voltage to the back-end grid impedance. Modeling and simulation on the PV system and the DC–DC converter circuit are achieved by state-space and the software Powersim. The PV string considered has the rated power around 600?VA under varied partial shadings. The FC-MPPTC and VBC are designed and realized by a DSP module (TMS320F2812) to adjust the duty cycle in the two-stage DC–DC converter. A special FLC algorithm is forged to render an MPPT faster and more accurate than conventional MPPT technique, perturb and observe (P&O). The simulations are intended to validate the performance of the proposed FC-MPPTC. Experiments are conducted and results show that MPPT can be achieved in a fast pace and the efficiency reaches over 90?%, even up to 96?%. It is also found that the optimized tracking speed of the proposed FC-MPPTC is in fact more stable and faster than the general P&O method with the boost voltage capable of offering a stable DC output.     

基于微控制器和自整角机的异步电动机变频调速随动控制系统的研究

随动控制是伺服控制的一种,属于反馈控制类型,主要解决一定精度的被控对象跟随问题。它的给定值可在很大范围内变化,并可使系统的随动变量快速、准确地跟随给定值。本文介绍了各类随动系统的原理、随动控制系统中电动机转子位置、转速和转向的检测、最少拍控制与PID控制算法和电动机变频驱动控制电路,最后分析了双电动机随动系统的自整角机实验电压波形。采用自整角机检测电动机的有关运动参数,通过微控制器来控制变频器的输出频率,调节随动电动机的速度,实现相对精确的电动机转速随动控制。     

基于模糊PI控制的光伏直流变换器控制策略研究

以光伏发电系统模型为基础,把直流变换器中的Boost电路作为研究对象,先分别采用占空比恒定的定脉宽调制和占空比可调节的传统PI控制作为控制方法,利用MATLAB/Simulink仿真工具搭建光伏发电系统的主电路模型,进而分别根据不同的控制方法对Boost电路进行仿真分析。由仿真分析得到,定脉宽调制控制和传统PI控制的参数设置均无法适应实际工况的变化。基于此,提出一种模糊PI控制算法,通过对传统PI控制的参数设定进行实时调整,改善Boost电路的输出电压,使系统能更好地克服实际运行工况变化带来的不利影响。通过仿真分析可得,模糊PI控制的鲁棒性增强,并且能够降低系统的输出电压超调,缩短系统的稳定时间,提升系统的抗干扰能力。     

基于惩罚函数的异步电动机综合节能控制

针对现有异步电动机节能控制效果不理想的问题,提出了一种基于惩罚函数的综合节能控制装置的设计方案,建立了综合节能控制装置的优化模型。该装置在变频调速中采用动态调压技术,可动态调节电动机的端电压和频率,利用惩罚函数法对输出功率进行优化,使电动机变频调速系统运行于最佳模式,最终达到节能的目的。Matlab仿真结果表明,该综合节能控制装置综合了调压节能和调速节能的优点,具有良好的节能效果。     

改进的MRAS无速度传感器VC控制系统仿真研究

针对交流传动系统中异步电机的精确控制和速度辨识等问题,在Simulink软件环境中,对基于模型参考自适应系统(MRAS)无速度传感器的异步电机的矢量控制(VC)系统进行了研究。系统采用按转子磁场定向的VC对异步电机进行控制,通过MRAS辨识算法估算电机转速,由Popov超稳定定理对磁链偏差进行收敛。由于速度辨识算法中电压模型的纯积分环节会引起误差积累和漂移问题,故采用改进积分型转子磁链估算模型来解决这一问题。仿真结果表明,速度辨识方法能够准确推算出电机转速,控制系统动态响应快、稳态静差小、抗负载扰动能力强,具有良好的动静态控制性能。     

基于六脉波交交变频的分频启动方法研究

在分析六脉波交交变频的基础上及根据软启动中的电压双斜坡启动原理,提出了一种基于六脉波交交变频的分频启动方法。该方法根据交交变频原理和晶闸管触发规律,在电动机启动时,直接在电动机定子侧加电动机启动所需最小转矩所对应的电压值,然后逐级增加变频输出电压值,直至最终所需电压。仿真结果表明,通过合理选择变频输出电压的大小,调节每个等级电压作用的时间,能够有效控制电动机分频启动过程中定子电流的大小,获得良好的转矩变化曲线,改善电动机启动性能。