基于双模结构重复控制的三相链式STATCOM抑制谐波仿真研究

在电网中,运用静止同步补偿器(STATCOM),一方面可以对无功进行补偿;另一方面可以实现对电网的谐波进行抑制和补偿。运用传统的比例积分PI(proportion-integral)达到良好的抑制谐波成分实现无静差跟踪比较困难。为了改善抑制谐波的能力,本文采用了双模结构重复控制,即在一拍超前外环控制基础加上双模重复结构控制的方式。该控制有效地对奇、偶次谐波进行抑制,并能克服周期性扰动,外环的PI控制方式,内环采用一拍超前与双模结构重复控制一方面有效地降低了电流谐波,另一方面克服直流电压变化引起的谐波,在动态响应方面,也能够得到很好的效果。本文运用MATLAB软件搭建三相链式STATCOM电路,以此来验证本控制方法的有效性。     

矢量谐振控制器在并联有源滤波器中的应用

针对并联有源滤波器(SAPF)补偿电流的控制问题,分析了比例积分(PI)控制器和矢量谐振(VR)控制器对SAPF补偿电流控制的优势和不足之处,提出了这两种控制器并联的电流控制策略,具体将PI控制器、VR控制器分别用于在同步旋转坐标系下无静差地调节基波电流分量和相应频率次的谐波电流分量,介绍了SAPF的数学模型及其特点,并基于零极点对消的方法,详细分析了PI控制器和VR控制器的电流闭环频率特性,论证了并联电流控制方法的可行性,并在Matlab/Simulink模块中搭建的SAPF仿真系统和SAPF实验样机中进行了应用验证。仿真和实验结果都表明,采用该方法的SAPF对主要次的谐波电流有良好的补偿效果。     

基于延时补偿的电网谐波电流信号跟踪控制方法研究

针对电力系统中谐波污染严重等问题,以注入式混合的有源电力滤波器IHAPF作为研究对象,提出了基于延时补偿的谐波电流信号跟踪控制方法。该方法主要由π补偿Smith预估器与神经网络PI控制组成,π补偿Smith预估器使系统延时过程中从控制的闭环内部转换到外部,从而减小了控制延时对系统的影响;通过PSO-BP算法对PI控制器参数进行优化处理,最后对所提方法进行了仿真验证。仿真结果表明,与传统方法相比,本研究所提方法具有更好动态响应特性和更高的稳态补偿精度。     

三相有源电力滤波器电流控制技术研究

电网常用的三相有源电力滤波器(APF)一般都是基于三相六开关拓扑,将三相六开关拓扑中一个桥臂上的2个开关用电容来替代便为三相四开关拓扑,三相四开关拓扑制定相应的控制策略可实现三相六开关APF的功能,一般作为三相六开关APF的一种较为经济的容错拓扑,来提高系统运行的可靠性。针对三相四开关APF控制策略的研究仍比较有限,该文研究了几种三相四开关APF的电流控制方法,并重点研究了基于dq同步旋转坐标系的直接电流控制策略,该控制策略不需要检测谐波电流,减少了所需传感器的数目并更易于利用DSP等数字芯片实现,同时避免了由于谐波检测的误差造成的补偿精度上的问题,通过将APF的数学模型转化到dq同步旋转坐标系下,利用PI控制器便可对电网输出电流的无静差跟踪控制。文中阐述了几种电流控制策略的原理,并建立了三相四开关APF的仿真模型,对基于dq坐标系的直接电流控制策略进行了仿真验证,证明该方法具有较好的动态特性和稳态特性。     

基于模糊PI-重复控制的直流有源滤波器研究

直流有源滤波器具有抑制低次谐波的优点,被广泛地应用在航空等领域。为使直流有源滤波器能快速响应且精准补偿各次纹波,现提出一种基于模糊PI-重复控制的方法,并在Matlab/Simulink环境下进行了仿真验证。仿真结果表明,该控制方法不但具有较快的响应能力,而且能够进行无误差的稳态跟踪补偿。     

一种并网逆变器的新型复合控制设计

针对并网逆变器在瞬态能量回馈中快速性和抗干扰性的要求,提出了一种新型的复合控制方法。该方法融合了重复控制和滑模变结构控制的优点,利用重复控制优化了等效控制的跟踪特性,有效抑制了并网电流谐波,加快了系统动态响应速度,提高了系统抗干扰性能。仿真和实验结果表明,系统稳态并网电流5次谐波畸变率可控制在1.5%,网侧功率因数接近于1,动态电流响应速度快,有效抑制了能量变化对直流母线电压的影响,从而证明了所提出复合控制方法的有效性。     

改善补偿电流动态跟踪性能的PI-RES电流控制器设计

对于有源电力滤波器实现谐波补偿,电流环的控制是其核心问题。因此,提出了APF的PI-RES电流控制器,并通过仿真分析可知PI-RES控制器能够很好地改善补偿电流对参考电流信号的动态跟踪性能,从而实现有效的谐波治理。     

基于观测器和全局收缩映射的设定点控制

针对具有参数不确定性并且仅有位置信息可测的机器人系统,本文首先研究了带有速度近似的■+有偏标称重力补偿的设定点控制方法。该方法利用线性观测器理论对不可测速度信号进行近似,基于此伪速度信号设计的设定点控制虽然可以保证闭环系统全局稳定,但由于无法对重力精确补偿,因此系统存在静差。为消除静差,本文借助全局收缩映射理论,每到闭环系统输出达到稳态时,通过重复修正线性观测器参数使静差逐步收敛到零,保证系统全局渐进稳定。利用所设计的控制器对并行机器人进行设定点控制,仿真实验表明,虽然不同的设计参数对控制效果有所影响,但都能够确保系统输出收敛到标称点。     

移动机器人的离散迭代学习控制

移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、运动控制与执行等多种功能于一体的综合自动化系统,对移动机器人的运动轨迹跟踪静、动态特性的要求也越来越高。迭代学习控制是一种能够有效地处理重复跟踪控制问题或抑制干扰性问题,提高系统性能的先进控制方法,能在给定的时间范围内实现未知对象实际运行轨迹以高精度跟踪给定期望轨迹,且不依赖精确数学模型。建立了移动机器人的运动模型,将迭代学习控制应用于具有重复运动性质的移动机器人,完成了迭代学习控制结构和控制率设计,通过仿真可见,该系统稳定收敛,能实现移动机器人良好的轨迹跟踪。     

一种新型微网电压谐波补偿方法介绍

提出了一种新型的微网电压谐波补偿方法,谐波补偿是通过对分布式发电系统的适当控制来实现的。在这个方法中,采用了多环控制策略——谐波补偿环、虚拟阻抗环和电压电流比例谐振环。仿真结果表明,使用该方法能够达到较好的补偿效果。     

有源电力滤波器重复控制的实验研究

为解决有源电力滤波器（APF）采用传统比例控制算法时补偿精度不够高的问题,将比例控制与重复控制相结合的方法应用到有源电力滤波器电流跟踪控制环路中。开展了重复控制环路的参数设计,分析了重复控制环路的稳态精度及动态响应速度,并在15kVA三相四线制并联型有源电力滤波器装置上进行了实验验证;在满足系统稳定的前提下,分别选取不同的重复控制环路参数实验,指出了最适合该装置工程应用的最优参数。实验结果证明,采用比例控制与重复控制组合的方法能够在保障系统动态性能的同时有效地消除稳态误差。     

基于 H∞ 复合控制的并网逆变器控制策略研究

为了实现对流入电网的谐波进行抑制,采用了一种电压前馈控制及 H _∞ 控制组成的复合控制为电流内环控制,PQ 控制为外环控制的策略. H _∞?控制可以增强系统谐波的抗干扰能力,降低并网电流谐波,电压前馈控制的引入可以减小并网逆变器系统的稳态误差,提升系统的准确性.最后,通过 Simulink 进行仿真实验,分析引入电压前馈前后的并网电流波形,仿真结果表明所提方法能够提高并网逆变器的性能.     

A novel dual closed-loop control scheme based on repetitive control for grid-connected inverters with an LCL filter

Grid-connected inverters with LCL filters need high steady-state control accuracy, fast dynamic response performance, and strong robustness to guarantee the power quality. However, there are many problems in traditional control strategies that restrict improvements to control system performance, such as poor dynamic performance of traditional single-repetitive control, large ripples, low steady-state accuracy of inverter current feedback based repetitive dual-loop control or grid-current feedback based single-loop proportional-integral control. In this paper, a novel dual closed-loop repetitive control strategy based on grid current feedback is proposed for single-phase grid-connected inverters with LCL filters. The proportional-integral inner loop is stabilized by using an inherent one-beat delay achieved by digital controller. Based on the inner loop system, a detailed design scheme of a repetitive controller is presented, through which direct control of the grid current is realized, the reference is tracked perfectly to a zero phase shift, and high-attenuation gain is achieved in the high frequency range. In particular, the gird-voltage feed forward control and current reference feedforward control are adopted to suppress grid-voltage disturbance and increase dynamic tracking performance. Finally, the simulation and experimental results show that the proposed method has the advantages of high steady-state accuracy, fast dynamic response, and anti-disturbance ability.     

基于单神经元自适应的 PWM 整流器控制方法研究

针对 PWM 整流器在传统双 PI 控制中存在非线性、高次谐波和抗扰性差等缺点,以三相电压型 PWM 整流器为研究对象,提出了一种单神经元自适应 PID 与传统 PI 复合的新型控制策略。以电压外环误差限作为调节器切换依据,在误差限值以上利用神经元自学习、自整定算法输出动态可变的 PID 参数调节电压,在误差限值以下采用 PI 调节器快速减小静差,同时在电流内环引入前馈解耦策略实现电压、电流双闭环控制。对系统进行了仿真实验,结果表明这种控制方法能有效改善电压的抗扰性和电流的跟随性,提升电能质量并减小谐波污染,系统动静态性能良好。     

基于预测电流控制算法三相电源功率因数校正的研究

有源电力滤波器(APF)是一种能动态抑制谐波的电力电子设备。在APF的传统控制方法中,首先要检测出负载电流的谐波成分作为指令信号,然后使APF输出电流跟踪指令,从而抵消负载电流的谐波,使电网电流为理想的工频正弦波。通常只是检测的精度和速度会影响APF的补偿精度。本文针对滞环比较法和三角波比较法存在的缺点,提出一种新的预测电流控制策略,建立了数学模型,并在模型的基础上对其进行仿真。仿真结果表明,预测电流控制可以很好地改进功率因数。     

Design and application of a continuous repetitive controller for rotating mechanisms

In this paper the continuous repetitive controller is designed to reject the periodic disturbance and track periodic reference signal for rotating mechanisms. The stability condition is derived and the system is shown to satisfy the internal model principle, which assures that the control output tracks a class of reference commands without a steady-state error if the generator for the references is included in the stable closed-loop system. In order to satisfy this principle, a periodic signal generator is placed in the feedback loop to reject periodic disturbances and to track repetitive reference signals. The best control method will be chosen from the viewpoint of suitability in the practical problems. Finally, the repetitive control algorithm is applied to both the slider-crank and quick-return mechanisms.     

基于瞬时无功功率理论的APF研究

有源电力滤波器(APF)是电能质量治理中用于抑制电网谐波电流的主要装置。APF系统中,谐波电流检测的快速性、准确性决定了系统补偿谐波电流的性能。采用基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法来解决谐波电流的检测问题。通过在EMTDC/PSCAD搭建模型进行仿真计算,验证了理论的正确性。通过制作样机进行测试实验,验证了基于瞬时无功功率理论的APF具有响应速度快、检测准确的优点。     

基于自抗扰重复控制的压电驱动器高精度跟踪控制

针对压电驱动器的高精度控制问题,提出一种自抗扰重复控制设计方法。首先,给出压电驱动系统的动力学模型;然后,在线性自抗扰控制(LADRC)中引入输出反馈积分控制器和一类插入式重复控制器,提出一种具有阶跃、斜坡和周期信号跟踪/抑制能力的自抗扰重复控制策略。进一步,结合小增益定理,分析闭环系统的稳定性及控制系统的设计方法。最后,将所提方法应用于一类压电驱动系统,实验结果表明该方法与LADRC相比,能显著提升控制效果,且高精度跟踪/抑制多种外部信号。     

Buck 变换器导通模式转换滑模 PI 混合控制策略

为了满足Buck变换器由待机或轻载向较大负载状态快速转换的需求,基于对传统平均电流控制Buck变换器的动态性能分析,提出了一种改进的适用于断续导通模式/连续导通模式过程的滑模PI混合控制策略。该策略电压外环依据系统状态和导通模式分别采用PI控制器和滑模控制器,其中稳态工况应用PI控制器,负载增大动态工况根据导通模式转换为滑模控制器,并通过统一校正的平均电感电流实现导通模式的准确判断。该混合控制策略可以有效结合PI控制与滑模控制各自的稳态与动态性能优势。仿真和实验结果表明,相比于传统平均电流控制,本策略动态响应时间缩短约65%,电压跌落减小35%以上。     

基于状态反馈的H∞重复控制逆变技术研究

针对提高逆变器的动态特性和跟踪精度,提出了融合H∞控制、重复控制以及状态反馈控制的PWM电压源型逆变器电压控制策略。该策略先引入了电感电流状态反馈,能有效增加逆变器系统阻尼比,改善系统的动态性能,然后加入了重复控制环节,能提高系统的电压跟踪精度,最后将重复控制器的设计通过解决一个标准H∞问题来实现,减少了反复调节参数的过程,兼顾了系统的稳定性与跟踪精度。仿真结果表明,该策略能保证逆变器系统具有良好的动态特性和高稳态精度,克服了突加负载的"瞬态"电压跌落问题,在加入整流负载后仍能输出高质量的正弦电压波形。