基于微分平坦理论的固态变压器两级联动控制

固态变压器(Solid State Transformer, SST)的直流端口可供电动汽车(Electric Vehicles, EV)和可再生能源发电设备接入直流微网，然而母线电压的稳定直接影响直流负载和电动汽车充电站的稳定运行，故保证直流母线电压的稳定至关重要。依据基尔霍夫电压定律和功率传输原理推出SST的一次侧直流母线电压不仅受网侧电压、电流的扰动影响，同时还与隔离级移相比、二次侧直流母线电压有关；基于微分平坦理论设计出SST的输入级和隔离级两级联动控制策略，通过前馈控制量和误差反馈补偿量能使一次侧直流母线电压较光滑地跟踪其参考值。最后在PSCAD平台搭建模型，针对多种工况进行仿真测试，结果表明所提控制策略优于传统的d-q解耦控制，能够更好地实现一次侧直流母线电压的稳定。     

基于紧急功率支援的直流输电系统研究

VSC-HVDC通过利用全控期间的电压源型换流器,在一定程度上,克服了传统直流输电的不足之处,同时实现了有功功率和无功功率的独立控制。本文通过在仿真软件PSCAD/EMTDC中搭建了基于电压源型换流器的三端直流输电系统,并设计采用了改进型PID控制算法与功率支援模块用以快速改变直流线路传输功率,通过动态电流限幅环节抑制交流侧故障过电流,针对逆变器交流侧的几种常见故障和直流线路故障时系统的运行状况进行了仿真分析,并对不同的故障设计了不同的运行方案,仿真结果表明该系统在多种故障情况下均能够有效的保持系统频率与电压的稳定。     

PWM整流器保持高功率因数运行的方法研究

针对煤矿井下电压波动严重时影响稳压电源的单位功率因数等问题,提出采用可变输出直流电压法来控制PWM整流器的直流侧电压,以保证PWM整流器处于高功率因数运行的工作状态;详细分析了直流侧电压的选取及交流侧输入电压大范围波动对交流侧输入电流及功率因数的影响,介绍了可变输出直流电压法的控制原则及软件实现。试验结果表明,在电压波动情况下,可变输出直流电压法不仅可使PWM整流器系统稳定,而且可以保持整流器的高功率因数运行状态。     

基于MPC的有源电力滤波器直流侧电压优化控制

为了提高有源电力滤波器(APF)的滤波性能和运行稳定性,提出了一种基于模型预测控制(MPC)算法的直流侧电压稳定控制方法,并在此基础上提出了简化滞环空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制方法.通过分析直流侧电压的主要影响因素,采用合适的预测模型,保障直流侧电压的稳定.简化后电流控制方法仅需利用三相电压中最大相和最小相,结合误差电流的正负即可直接判断出三相补偿装置的开关状态,避免了大量电压矢量和电流误差矢量的区域判断和最终矢量的选择,提高了系统的响应速度和控制精度.仿真和实验结果证明了控制策略的可行性和优越性.     

基于SVM的不平衡电网下VIENNA整流器性能优化

为了减小不平衡输入条件下直流侧电压纹波和无功功率的直流分量,在VIENNA整流器稳态运行分析的基础上,采用改进型直接同步解耦方法对电流内环建模,同时加入少量功率补偿来扩大工作区域,以适应不同程度的不平衡电压。另外,加入死区控制追踪参考电流,选择最佳占空比驱动门极开断。该控制策略有效地实现直流侧电压纹波消除以及功率因数校正。仿真和实验验证了该控制策略的可行性。     

柔性电磁环网控制保护系统研究与设计

对贵州电网存在大量500/220kV电磁环网运行无法在短期内实施解环的特性,实现开环运行容易降低供电可靠性,合环运行面临潮流控制困难、短路电流超标这一矛盾问题。而系统运行主要是以提高局部电网运行可靠性为目的这一背景。提出了采用柔性直流输电系统安装于电磁环网低压侧通道实现合环运行的方案。利用柔直的不向系统注入短路电流、有功无功可实现独立解耦控制等众多优势。研究了这种方案下柔直的控制保护系统系统方案的基本策略,包括柔性直流输电系统的基本保护策略,基于贵州电网环网的整体控制保护不同控层级的设计原则及设计方案。最后以贵州六枝、普定变的220千伏的电压层级安装柔性直流背靠背装置为仿真研究对象,仿真结果表明：该设计方案可以有效的保护柔直在电磁环网应用场景下的的安全稳定运行。     

基于R5F2L38A的电动汽车直流电能表设计

设计了一款专门为电动汽车电池充放电进行准确计量的直流电能表,用来测量其电压、电流、功率和电量。采用高精度的采样计量和高速的MCU进行数据处理,采用非易失存储器进行电量存储,采用远红外和CAN总线进行数据抄读。实际运行结果表明,研发出的电动汽车专用计量直流表具有低成本、低功耗、高稳定性的特点。     

单相有源电力滤波器非线性统一控制策略

目前有源电力滤波器控制策略都采用电流内环和电压外环的双环控制.本文提出了一种基于精确反馈线性化的单相有源电力滤波器统一控制策略.在单相有源电力滤波器仿射非线性模型基础上,通过求解偏微分方程得到一个包含补偿电流变量和直流侧电压变量的输出函数,并推导出了其状态反馈精确线性化非线性控制律,将原非线性系统转换成微分同胚的二阶线...     

虚假数据注入攻击下直流微电网的滑模控制

针对一类控制通讯信道受到攻击下直流微电网系统母线电压波动问题,提出一种基于滑模控制方法的镇定策略,以实现动态控制与快速响应.首先,在直流微电网系统中引入蓄电池储能系统并构建系统数学模型;其次,设计积分滑模控制策略,控制储能系统注入镇定电流以稳定直流母线电压,从而抑制非线性扰动和虚假数据注入攻击对系统性能的影响;然后,借助适当的Lyapunov泛函,得到确保滑动模态渐近稳定和滑模面可达性的充分条件,保证直流微电网系统能够实现对负载需求的迅速响应及稳定运行;最后,通过Matlab数值仿真验证所提出的滑模控制策略的有效性.     

矿井直流提升系统网侧电力谐波分析与实测

掌握矿井直流提升系统交流侧电力谐波情况,对了解供电的可靠性十分重要。文章首先在Matlab/Simulink下对直流提升系统进行建模和仿真,旨在从理论上了解直流侧的负载变化对交流侧谐波的影响;其次对一个实际的矿井直流提升系统进行谐波实测和分析,实测结果表明,在大胶带满载运行时,11次谐波电流超标,但谐波电压不超标;最后给出了影响交流网侧谐波的因素和应采取的措施。     

High‐performance high‐efficiency LED‐backlight driving system for LCD panels

Abstract— A high‐performance high‐efficiency LED‐backlight driving system for liquid‐crystal‐display panels is presented. The proposed LED‐backlight driving system is composed of a high‐efficiency DC‐DC converter capable of operating over a universal AC input voltage (75–265 V) and a high‐performance LED‐backlight sector‐dimming controller. The high efficiency of the system is achieved by using an asymmetrical half‐bridge DC‐DC converter that utilizes a new voltage‐driven synchronous rectifier and an LED‐backlight sector‐dimming controller. This controller regulates current using lossless power semiconductor switches (MOSFETs). The power semiconductor switches of the proposed DC‐DC converter, including the synchronous rectifier switch, operate with zero voltage, achieving high efficiency and low switch voltage stress using the asymmetrical‐PWM and synchronous rectifier techniques. To achieve high performance, the proposed driving system performs the sector dimming and the current regulation using low‐cost microcontrollers and MOSFET switching, resulting in high contrast and brightness. A100‐W laboratory prototype was built and tested. The experimental results verify the feasibility of the proposed system.     

直流电机的IR2110驱动控制设计及DSP实现

为了解决直流电机转向及速度控制问题,设计了一种H桥驱动电路。以IRF530为开关元件、IR2110为栅极驱动芯片,由DSP产生PWM信号,经过光耦隔离和逻辑电路后送至IR2110进行控制。给出了整体驱动控制电路、上下桥臂的栅源电压波形、上桥臂的浮动电压信号以及电机两端的运行电压信号。测试分析表明,该方案很好地实现了电机的正反转控制及电机速度调节,电机运行平稳,达到了设计要求,对直流电机控制应用具有较高的参考价值。     

电动汽车制动与能量回馈技术研究

基于电动汽车用直流无刷电机制动与能量回馈的工作原理,提出一种简单且有效的能量回馈制动的控制策略。在刹车时,通过改变逆变器开关管的导通序列来控制反向力矩,由此制动能量可以回馈到电池内,以此增加纯电动汽车的续航里程。PSIM仿真和样机实验结果表明,该方法有效地实现了电动汽车的能量回馈。     

新趋近律的直流微电网母线电压滑模控制设计

随着直流微电网技术的快速发展,直流微电网中母线电压的稳定性控制作为直流微电网正常平稳运行的关键,也成为了研究热点之一;针对直流微电网母线电压外环易受参数摄动和负荷扰动的影响,提出了一种扩张状态扰动观测器ESO(Extend state observer)与新型趋近律的滑模控制器NRSMC(New reaching law sliding mode control)相结合的复合控制器ESO-NRSMC;该控制器采用了一种新型趋近律方法来解决抖振现象与滑模面趋近时间之间的矛盾;同时扩张状态观测器将观测到的扰动值补偿到滑模控制器中,进一步提高控制器的抗扰动能力;还构造了Lyapunov函数来验证所设计的母线电压外环闭环控制系统的稳定性;最后通过仿真证明控制器ESO-NRSMC在微电网系统参数发生变化以及负载扰动的情况下,依然能够实现对直流微电网母线电压的稳定控制,具有较强的优越性和鲁棒性能。     

直流分流器与直流分压器结构原理及现场应用分析

分流器是测量直流电流用的,分流器实际就是一个阻值很小的电阻,当有直流电流通过时,产生压降,供直流电流表显示;直流分压器用于电力系统及电气、电子设备制造部门测量直流高电压。本文主要分析直流分流器与直流分压器的工作原理及其内部组成结构,并根据实测波形着重研究直流分压器的现场应用。     

Decentralized adaptive neural network control of cascaded DC–DC converters with high voltage conversion ratio

Decentralized output voltage tracking of cascaded DC–DC converters is an interesting topic to obtain a high voltage conversion ratio. The control purpose is challenging due to the load resistance changes, renewable energy supply voltage variations and interaction of the individual converters. In this paper, four novel decentralized adaptive neural network controllers are designed on the cascaded DC–DC buck and boost converters under load and DC supply voltage uncertainties. In the beginning, individual buck and boost converter average models that can operate in both continuous and discontinuous conduction modes are derived. Then, the interconnected and decentralized state-space models of cascaded buck and boost converters are extracted. These models are highly nonlinear with unknown uncertainties which can be estimated by neural networks. Further, two decentralized adaptive backstepping neural network voltage controllers are proposed on cascaded buck converters to deal with uncertainties and interactions. However, these control strategies are not applicable to a boost converter due to its non-minimum phase nature. Then, two novel decentralized adaptive neural network with a conventional proportional–integral reference current generator are developed on the cascaded boost converters. Practical stability of the overall system is guaranteed for the proposed controllers using Lyapunov stability theorem. Finally, four control strategies provide good quality of output voltage in the presence of uncertainties and interactions. Comparative simulations are carried out on cascaded buck and boost converters to validate the effectiveness and performance of the designed methods.     

直流融冰装置对贵州电网电压稳定性的影响研究

目前,国内外电网均缺乏大规模应用直流融冰装置的实践经验,随着大量融冰装置的应用,对系统电压稳定性的影响已经不能忽略,在电网遭受到大面积严重覆冰灾害时,由于大量线路覆冰严重,为保证电网安全运行,需要同步进行融冰操作。在考虑电网安全约束、分区分层原则、线路分类以及气象因素等多约束条件下,以对更多线路进行不同类型的融冰。通过研究对实时运行系统中的可投运的融冰装置节点进行电压稳定性分析,给出现有实时融冰装置节点的电压强弱排序,为下一步研究直流融冰装置的优化调度策略打下基础,提高电压水平,改善电能质量,为已投运的直流融冰装置的无功管理提供具体策略,对构建坚强的智能电网,具有十分重要的理论意义和实用价值。     

Stability of current-mode control for DC–DC power converters

DC–DC power converters are switched devices whose averaged dynamics are described by a bilinear second-order system with saturated input. In some cases (e.g., boost and buck–boost converters), the input output dynamics can be of nonminimum-phase nature. Current-mode control is the standard strategy for output voltage regulation in high dynamic performance industrial DC–DC power converters. It is basically composed by a saturated linear state feedback (inductor current and output voltage) plus an output voltage integral feedback to remove steady-state offset. Despite its widespread usage, there is a lack of rigorous results to back up its stabilization capability and to systematize its design. In this paper, we prove that current-mode control yields semiglobal stability with asymptotic regulation of the output voltage.     

Passivity‐based control for large‐signal stability of high‐order switching converters

This article presents a new passivity‐based control law that stabilizes the output voltage of a high‐order DC‐DC converter. Such nonlinear control law assures robust large‐signal stability, provides zero steady‐state error despite uncertainty in converter parameters and has enough degree of freedom to satisfy the usual transient specifications of DC‐DC converters. This new integral control is derived in three steps. First, a static law is obtained. Second, a positive semidefinite storage function is synthesized to guarantee zero steady‐state error of the output voltage. Finally, the storage functions of the first two steps are combined to derive the new control law for high‐order DC‐DC converters. Copyright © 2011 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society