A design method for continuous deadbeat control systems

Deadbeat control of discrete‐time systems has attracted particular interest because it ensures setting the deviation response to zero within finite time and affords fast responsiveness. By using controllers which include a delay element, however, the deadbeat characteristics can be realized in the continuous‐time domain, and such a tracking system has been obtained. In this paper, we propose a new design method of continuous deadbeat control systems without using delay elements. Our new controller is composed of a digital deadbeat compensator using state feedback and a series smoothing filter. Illustrative numerical examples are presented. The method proposed here is very simple compared with other methods and it seems to be useful for practical applications. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 127(2): 42–48, 1999     

UPS逆变器的渐近收敛无差拍控制

传统无差拍控制应用于UPS逆变器,存在对系统参数变化的鲁棒性问题.本文提出了一种新的控制方案-渐近收敛无差拍控制.该方案与传统无差拍控制的区别是,不是将正弦信号作为参考电压,而是采用当前的输出电压和正弦信号的加权平均作为下一控制周期的目标量.基于DSP搭建了1kVA/700W的实验样机.理论分析和实验结果表明,渐近收敛无差拍控制有良好的稳态性能和快速的动态响应,对系统参数的变化有较好的鲁棒性.     

电能质量调节器的改进无差拍控制

传统的无差拍控制是精确数学模型的控制方法,其控制特性受系统参数变化影响较大。为了提高系统的跟踪精度．提出在线辨识参数的改进无差拍控制策略。分期实时地修正控制参数,使其对系统参数的变化具有良好的适应性。从而有效地改善了系统的跟随性能。     

系统辨识在UPS逆变器无差拍控制中的应用

介绍了正弦波逆变电源无差拍控制的基本原理，分析了控制系统的稳定性和参数灵敏性，在此基础上提出了利用离线辨识系统结构参数实现无差拍控制器的精确设计。实验结果表明，利用该方法设计的无差拍控制正弦波逆变器系统稳定性好、输出电压波形畸变率低，具有一定的实际应用价值。     

三相四桥臂并网逆变器的无差拍重复控制

为提高三相四桥臂并网逆变器的动、静态特性,采用改进无差拍控制内置重复控制器的复合控制方法对并网电流进行控制。无差拍电流控制能够快速准确地跟踪给定信号,基于内模原理的重复控制通过在基频及其整数倍频处提供高增益可快速消除每一周期的稳态误差。根据电压型三相四桥臂并网逆变器的数学模型,推导了无差拍控制算法,并分析了无差拍控制中的控制延时对系统稳定性的影响;内置的重复控制器能改善无差拍控制对电感参数敏感的缺陷并降低算法对模型精确度的依赖,从而消除周期性稳态误差,通过对模型传递函数的分析,得到重复控制器的最佳补偿拍数。仿真和实验结果表明,所提出的控制策略能实现对参考电流的快速准确跟踪。     

基于无差拍控制逆变器的负载性质在线识别及参数估算方法

无差拍控制是一种基于对象精确数学模型的控制方法,其不足是控制器参数对控制对象参数的依赖性很强,对象参数变化,要求控制器参数也作相应变化,否则,会造成很大的控制误差。该文结合无差拍控制逆变器的特点,提出了一种负载性质在线识别和参数估算的新方法,很好地解决了传统无差拍控制逆变器控制器参数难与控制对象参数精确配合的问题。通过计算机仿真,证明了该方法的切实可行性。     

基于复合控制的有源电力滤波器电流控制策略

大量电力电子设备的使用,导致电网中产生了一系列的谐波。针对谐波抑制方法,提出了一种集无差拍控制和改进型重复控制于一体的复合控制策略,实现对pk±1次谐波的高效补偿。依据有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)的数学模型,推导出应用于有源电力滤波器的无差拍控制算法;提出一种改进型重复控制,缩短工频延时,通过调节内模p的值,抑制pk±1次谐波;详细研究了复合控制的设计方法。将无差拍控制和复合控制进行仿真对比和实验验证,经滤波后网侧电流畸变率分别降至7.8%和2.8%。该结果表明,复合控制可以效地补偿谐波,改善波形质量,同时满足稳态精度和动态性能的要求。     

差拍控制在有源电力滤波器中的应用

有源滤波器因可以实现谐波、无功、不平衡分量补偿等多种功能 ,所以已成为谐波抑制的主要技术。而且随着脉宽调制技术和微机技术的不断发展 ,使得基于微机的数字脉宽调制方法在有源滤波器中的应用成为可能。无差拍控制就是其中一种在预测控制基础上发展起来的全数字化脉宽调制方法。该方法的优点是能够预测谐波电流的变化趋势并跟踪补偿 ,缺点是控制算法复杂 ,对预测模型依赖性较大 ,使其在具体实现过程中存在困难。针对这一不足 ,提出了一种改进的、易于实现的差拍控制方法 ,并结合定脉宽调制技术 ,以单相并联型有源滤波器为对象进行     

Deadbeat flux level control of direct-field-oriented induction motor

A method for the deadbeat flux level control of a direct-field-oriented induction motor with position control loop has been developed that employs an adaptive rotor flux observer. The observer is a full-order type and is used not only in the direct-field-oriented controller, but also to identify stator and rotor resistances of the motor. The observer reduces the sensitivity of a deadbeat controller to fluctuations in the motor parameters. The main advantage of this method is that it improves the efficiency of an induction motor without sacrificing dynamic performance. This paper describes the method as well as the fundamental characteristics of the system derived from experimental and simulation results.     

电能质量调节器的改进无差拍控制

传统的无差拍控制是精确数学模型的控制方法,其控制特性受系统参数变化影响较大。为了提高系统的跟踪准确度,笔者提出在线辨识参数的改进无差拍控制策略。分期实时地修正控制参数,使其对系统参数的变化具有良好的适应性,从而有效地改善了系统的跟随性能。     

多电平逆变器输出波形控制技术研究

多电平逆变器可以比较精确地补偿负载电流扰动，对此提出了一种新型控制方法。该方法结合了无差拍控制和重复控制的优点，采用模糊控制器决策输出PWM电平。实验验证了该方法的有效性。     

基于DPWM1的无差拍解耦控制的三相并网逆变器

针对三相并网逆变器的特点,提出了一种新的基于不连续PWM调制的无差拍解耦控制策略。和传统不加补偿的无差拍控制器相比,新的无差拍控制器在相同的采样频率下可以减少输出电流脉动和畸变,改善了三相并网逆变器的性能。分析了不同不连续PWM的特点,根据三相并网逆变器的特点,DPWM1方式被采用。采用电网电压定向矢量控制和无差拍控制,实现了三相并网逆变器的d轴电流和q轴电流的解耦控制,使d轴电流控制三相并网逆变器的有功功率,q轴电流控制三相并网逆变器的无功功率。加了控制延时补偿的无差拍控制器,具备非常快速的动态响应能力,真正实现一拍达到给定值。实验结果验证了该方案的可行性和正确性。     

静止坐标系下D-STATCOM自适应无差拍控制

提出一种静止坐标系下配电网静止同步补偿器（D-STATCOM）的自适应无差拍控制方法。首先针对传统的D-STATCOM无差拍控制模型在开关频率低时存在较大误差的问题,将一个开关周期内的电网电压作为变化量来考虑,建立了新的静止坐标系下的D-STATCOM的无差拍控制模型。其次,为了克服D-STATCOM参数变化对补偿器性能的影响,利用最小二乘法进行参数的在线估计,以自适应修正控制模型,提高了补偿精度。另外,为了满足该控制方法对补偿电流参考值和电网电压进行预测的要求,提出一种复合预测方法,有效地提高了预测算法的精度和动态性能。仿真和实验结果表明所提出的控制方法具有控制精度高、响应速度快的特点。     

基于无差拍电流控制的MMC-HVDC系统控制策略研究

随着电平数的增加,基于dq0旋转坐标系MMC-HVDC的控制器运算量会非常大。为了提高运算速度,根据MMC换流器的等效电路设计了基于三相静止坐标系下的MMC-HVDC系统控制器。该控制器将无差拍电流控制与最近电平调制算法相结合,并对电流参考值的采样选取方法进行了改进,提高了控制器精度。该控制器不仅动态响应快,精度高,实现了解耦控制,而且减少了坐标转换与PI调节环节,降低了控制系统的运算量。通过在PSCAD/EMTDC下建立MMC-HVDC的仿真模型,仿真结果验证了控制器的有效性。     

逆变器数字多环控制技术研究

本文提出了一种逆变器数字多环控制技术,该方案在电流环和瞬时电压环之外附加了一个重复控制环。在实现输出电压解耦和扰动电流补偿后,根据无差拍原理设计的电流环和瞬时电压环控制器极大地改善了逆变器的动态性能,位于外层的重复控制器则提高了稳态精度。该方案在一台基于DSPTMS320F240控制系统的PWM逆变器上得到验证。     

A Robust Deadbeat Control Method for UPS Inverters

The traditional deadbeat control for UPS inverters has a robustness problem. The parametric imprecision can greatly harm the stability of the system, which restricts the application. A novel robust deadbeat control method is proposed in this paper to deal with the problem. In the proposed control method, a proportional element is added to the traditional deadbeat control in order to improve the robustness to parametric imprecision. To eliminate the error between output voltage and voltage reference caused by environmental noise and parametric deviation, a model reference adaptive regulator is also added to the control method. A 1kVA prototype is built based on DSP. Theoretical analysis and experimental results show that the robustness for parametric variation of the proposed method is much better than the traditional deadbeat control. The system can remain stable even when the systemic parameters have a large deviation from calculating parameters. The system has small static error and fast dynamic response with the new control method. This method is easy to realize in DSP and is suitable for full digital realization of UPS.     

一种无差拍直接转矩控制方法

针对现有的感应电动机无差拍直接转矩控制方法计算比较复杂,且计算得到的两个控制电压与控制对象磁链和转矩不是一一对应的问题,提出了一种在定子磁场定向的同步旋转坐标系下进行无差拍直接转矩控制计算方法.由d轴磁链方程推导出磁链无差拍控制电压的计算式;利用和定子磁链相垂直的q轴电流方程,推导出转矩控制电压计算式.计算出的电压矢量由空间电压矢量脉宽调制方法实现.这种方法计算简单,不需要解二次方程,分离的磁链和转矩控制计算有利于控制安排.对采用这种方法的直接转矩控制系统进行仿真表明,系统转矩控制和磁链控制响应快,对参数的变化不敏感.     

基于自适应谱线增强器预测的有源电力滤波器无差拍控制方法

为了克服有源滤波器控制中由于A/D采样、数据处理等环节带来的延时,提高控制的实时性,采用一种基于自适应谱线增强器（ALE）预测的有源滤波器无差拍控制方式。通过两次ALE预测得到两拍以后的指令电流参考值,进而由无差拍控制得出逆变器的输出电压,经SVPWM调制后给出IGBT驱动信号,从而实现补偿电流无差拍的跟踪指令电流。理论推导证明了所采用预测算法的鲁棒性在H∞意义上是最优的,仿真和试验验证了该方法的正确性和可行性。     

三相并网逆变器无差拍解耦控制方法

针对传统无差拍控制无法实现有功功率与无功功率解耦控制的问题,在分析无差拍控制原理的基础上,提出一种新的无差拍控制策略,给出了无差拍控制策略占空比的计算方法.该控制策略将三相系统在d,q坐标系下的解耦特性与a,b,c坐标系下的无差拍控制算法有机地结合在一起,不仅实现了有功功率与无功功率的解耦控制,同时还具有控制简单、控制精度高和动态响应快等优点.最后,通过Matlab/Simulink仿真和实验验证了该方案的正确性和有效性.     

三相三线制有源滤波器的改进无差拍控制

针对平推预测无差拍控制存在稳态误差的问题,提出了一种改进的有源电力滤波器控制策略。该方法将重复控制器嵌入基于平推预测的无差拍控制,结合重复控制和无差拍控制优势,弥补无差拍控制的固有缺陷,快速消除每一采样周期的稳态误差。根据有源电力滤波器的数学模型,得到应用于电流环的无差拍控制算法,给出了重复无差拍控制电流环各个子环节的设计过程。基于Matlab仿真环境和物理实验平台对所提控制策略进行分析,验证了所提方法的有效性和优越性。