基于无源化方法的双馈感应风力发电机功率控制

针对目前感应电机无源性控制方法的不足,提出一种基于无源化方法的双馈感应风力发电机功率控制方案。该方案从功率控制的角度考虑,设计新的状态期望值计算方法。根据定子端有、无功功率目标值直接计算出定子电流的期望值,从而实现有功功率和无功功率的独立控制;然后结合定子电压方程计算出转子电流参考值。此计算方法无需给定定子磁链,从而可避免给定定子磁链不准确而引起定、转子电流及定子磁链跟踪误差的问题;设计定子电流反馈控制器,不仅可改善系统的无源性,且可提高定子电流和定子磁链的跟踪性能。仿真结果表明所提控制策略是有效的。     

双馈风电机组转子侧变换器改进优化控制

准比例谐振控制器在静止坐标下能够对特定频率的交流信号实现无静差控制,基于此结合双馈风力发电机的静止αβ坐标系下的数学模型,提出了转子侧变换器PR控制。该方法将电流内环的有功和无功分量转换到静止坐标系下,利用准PR控制器进行跟踪给定信号,实现了有功、无功功率解耦控制。与传统PI控制策略相比,优化的控制策略减少了坐标旋转变换,提高了控制系统的鲁棒性。在PSCAD/EMTDC环境下搭建了仿真模型,仿真结果验证了文章控制策略的有效性和无功在抑制电网电压波动的作用。     

面向电流源型PWM整流器的双矢量模型预测直接功率控制

电流源型脉宽调制(Pulse width modulation,PWM)整流器因其网侧存在LC滤波器,系统的控制难度增加。传统直接功率控制策略下的整流器功率波形存在脉动,因模型预测控制具有卓越的动态特性以及直观的控制规律,采用模型预测直接功率控制(Model predictive direct power control,MPDPC)对传统控制策略进行改进。首先建立了三相PWM整流器的数学模型,给出了每个采样周期内的功率变化率,并推导出相邻采样周期之间的功率关系,然后给出基于单矢量的模型预测直接功率控制策略,提出了基于双矢量的模型预测直接功率控制策略,并优选出两个电流矢量,计算在一个采样周期内的作用时间,并对其进行修正。最后,在Matlab/Simulink仿真软件验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

模糊滑模变结构控制策略在PWM整流器控制系统中的应用

根据模糊控制和滑模控制两种控制方法,提出了一种三相电压型PWM整流器模糊滑模变结构控制系统,主要由滑模控制策略来稳定输出直流电压、实现交流侧电流正弦化、保持系统稳定运行,由模糊控制调节整个正常运动段以减弱滑模控制所特有的抖动现象。使用Matlab仿真软件分别对该控制系统和传统的双闭环PI控制系统进行了仿真对比和分析,并在DSP实验平台上对该系统进行了试验验证。结果表明,该控制系统在很短时间内就实现了整流器交流侧单位功率因数运行以及直流侧电压的稳定,并对负载突变和给定指令电压突变有良好的跟踪能力和鲁棒性,较传统的双闭环PI控制系统具有良好的动静态性能。     

光伏多功能并网逆变器迭代SMC+LADRC电流内环控制策略研究

针对LCL型三电平光伏多功能并网逆变器存在谐波谐振、系统抗干扰能力弱、电流跟踪精度低以及新型配电系统下负荷负载的多变复杂性等问题,设计了一种迭代滑模控制与三阶线性自抗扰控制相结合的电流内环综合控制器。首先,建立d-q坐标系下LCL型三电平逆变器数学模型;其次,设计迭代滑模控制与线性自抗扰控制电流内环控制器,并分析了综合控制器的传递函数、响应速度、跟踪精度和谐波谐振抑制能力;最后,通过仿真验证了文中所提综合控制策略可较好地抑制谐振和电流谐波畸变现象,且电流输出波形质量良好。     

一种单相PWM整流器动态性能优化控制策略

以单相脉宽调制(PWM)整流器为研究对象,以提高其控制系统动态性能为目的,针对传统DQ电流解耦控制电压外环采用PI控制存在动态性能和抗扰性能差的问题,提出一种电压外环自抗扰控制的优化控制策略。首先采用基于延时法构建虚拟分量的方法建立单相PWM整流器在dq旋转坐标系下数学模型;然后根据电压外环方程进行电压外环自抗扰控制器设计,得到外环自抗扰控制,内环DQ电流解耦控制的优化控制策略。最后,对提出的控制策略进行仿真和实验验证,并与电压外环采用PI控制的控制策略进行对比研究,结果证明所提控制策略的可行性和有效性。     

基于微电网储能控制系统的电能质量综合治理研究北大核心CSCD

针对微电网内分布式电源具有间歇性和波动性特征且其内部的不平衡、非线性负载易引起谐波污染等电能质量问题,文章提出了利用微电网电池储能系统平抑功率波动,同时实现无功谐波及不平衡电流的全频段范围补偿的多目标控制策略。采用计及有功电流计算功能的i_(p)-i_(q)电流检测与合成算法进行补偿功能指令电流的计算,在此基础上,设计了重复+PI复合控制器对检测出的指令电流进行跟踪控制,基于储能充放电原理,采用两段式双闭环充放电控制方法,引入功率前馈并结合中间直流侧电压,实现两级变换器之间的协同控制。最后,对储能电池充放电状态下以及电流内环控制器的动态响应能力进行仿真分析,验证所提全补偿控制策略的有效性。     

直驱式波浪发电系统无源-滑模控制策略

针对不规则波输入激励工况下的直驱式波浪发电系统,提出一类无源-滑模控制策略。利用双线性幅度法计算不规则波浪主频,结合波能捕获策略得到期望跟踪曲线,设计无源控制器实时跟踪期望曲线;为削减外部扰动影响并提高系统稳定性,在保证系统无源下引入滑模控制策略。采用扩张状态观测器代替速度传感器,辨识动子速度。仿真结果表明：双线性幅度法能预估不规则波浪主频,扩张状态观测器观测到的速度误差小,所提控制方案能快速响应期望电流变化,准确跟踪期望曲线,鲁棒性强。     

交流电子负载中电感参数的选取

为了实现电子负载中实际电流快速跟踪指令电流的目的,电路采用了电压型PWM变换器实现负载特性的模拟,通过滞环电流控制方法对交流侧电流进行控制来实现快速跟踪指令电流;针对电感选取缺乏理论基础的缺点,分析了交流电子负载中电感电流的变化规律,从快速跟踪指令电流、开关管频率限制以及抑制谐波三方面综合考虑给出了电感参数范围确定的方法,并最终确定了电子负载中电感的选取范围,最后在matlab/simulink中建立了仿真模型。仿真结果表明,选取合适的电感有助于快速跟踪指令电流和提高波形质量,同时也证明了该选取方案的有效性和可行性。     

风力发电机侧整流器非线性自适应Backstepping控制

建立直驱永磁同步风力发电系统机侧三相电压型PWM整流器dq旋转坐标系下数学模型,针对其负载电阻、IGBT等效电阻、交流侧电感阻抗以及频率等参数存在不确定性,提出一种非线性自适应Backstepping控制算法。采用输入输出反馈线性化方法将其转化为一个具有严格参数反馈形式的非线性系统,在此基础上应用Backstepping递归方法进行控制系统设计,从而得到非线性自适应控制器及不确定参数自适应律。理论分析和仿真研究表明,所设计的控制器可以保证在系统参数不确定的情况下,实现网侧电流正弦化和相位控制,直流侧输出电压能够快速、无超调达到稳态,且具有很好的自适应性和鲁棒性。     

应用于光伏发电并网逆变器的有源阻尼控制策略

针对三相LCL型并网逆变器存在的谐振问题,建立了基于哈密尔顿系统数学模型,并用串联陷波器的方式对系统谐振尖峰进行抑制。在基于经典控制理论以及PI等传统控制器的基础上,将无源控制（PBC）理论用于三相LCL型并网逆变器控制器的设计,提高了并网系统抗干扰能力。并在MATLAB/Simulink中进行了仿真验证,结果证明了所研究的利用无源控制策略的有源阻尼控制的有效性,使系统输出电流总谐波失真（THD）从0.82%降低到0.5%以下,降低了并网电流的谐波含量,在新能源发电并网中具有一定的研究意义。     

基于线性自抗扰光伏逆变器的并网电流控制研究

针对光伏并网逆变器存在内部不确定性和外部扰动的问题,文章提出了线性自抗扰控制器对并网电流进行跟踪控制。首先,基于全桥光伏逆变器的并网拓扑建立了二阶线性自抗扰控制模型,并对其控制参数进行分析、整定。然后,利用二阶线性自抗扰控制器提高系统的鲁棒性。最后在Matlab/Simulink搭建模型,仿真结果表明:控制策略能对并网电流快速跟踪,并有效抑制扰动。     

利用多功能模型参考修正的自适应PID控制器设计

基于参考模型和控制参数,文章设计了一种鲁棒的模型参考修正的自适应比例积分微分控制器,用于各种动态负载,增强孤岛微电网的电压和电流控制。针对负载动态、谐波源、异步电机、非线性负载和未知负载,评估了该控制器的有效性。结果表明,该控制器能够为单相和三相孤岛微电网系统提供高跟踪性能和安全操作。     

光伏Z源并网逆变器的非线性无源控制研究

将无源控制(passivity-based control,PBC)这种非线性控制方法首次引入到光伏Z源并网逆变器的控制上,它无需线性化处理就能直接实现有效并网控制,且系统的控制性能优良。首先,根据光伏Z源并网逆变器的E-L(Euler-Lagrange)数学模型分析其无源性,并计算得到并网侧dq轴电流解耦的无源控制律;然后,采用注入阻尼方法对控制器进行优化设计,提高系统的动态性能,并实现对给定电压及最大功率点快速跟踪;最后,在Matlab/Simulink软件仿真和硬件样机上实验验证PBC应用到光伏Z源并网逆变器控制上的可行性和有效性,相比于传统电压矢量定向的双闭环控制策略,该系统具有调节时间和上升时间都短、动态性能好、并网功率因数高等特点。     

模糊自适应三电平PWM整流器的研究

传统PWM整流器的线性和非线性控制往往依据系统的数学模型,而考虑到实际系统运行时的各种因素,建立PWM整流器的精确数学模型是不可能的。以二极管嵌位式三电平PWM整流器为研究对象,设计了一种不需要被控对象数学模型的模糊自适应PI控制器,对控制器参数在线进行调整,以提高系统的动、静态性能。在Matlab/Simulink仿真环境下,搭建了三电平PWM整流器控制系统,并对仿真结果进行了深入分析,验证了控制策略的正确性和可行性。     

基于准比例谐振控制的自由活塞内燃直线发电机发电策略

针对自由活塞内燃直线发电机稳定运行时产生的三相感应电动势难以直接应用到负载或动力电池的问题,提出了基于电压外环比例积分（proportion integration, PI）、电流内环准比例谐振（quasi proportional resonance, QPR）的双闭环交流/直流（alternating current/direct current, AC/DC）控制策略加上基于PI的双向直流/直流（direct current/direct current, DC/DC）控制策略,将直线发电机产生的三相感应电动势转换为稳定可控的直流电压。首先根据双闭环AC/DC控制策略生成控制三相电压源型整流器开关管通断的信号,将三相感应电动势整流为波动较小的直流电压,然后通过双向DC/DC控制策略将波动的直流电压转换为稳定可控的电压,最后在MATLAB/Simulink环境下搭建了相应的控制模型进行验证。仿真结果表明,双闭环AC/DC控制策略中电流内环采用QPR控制相比于PI和比例谐振（proportional resonance, PR）控制直流侧电压具有更快的响应速度和更小的电压纹波,可以在...     

基于光伏储能的DVR分数阶PI控制策略

动态电压恢复器(dynamic voltage restorer, DVR)是设备侧有效治理电压暂降故障的装置,目前DVR的控制设计基本采用比例积分(proportional-integral, PI)控制器,但是DVR为非线性系统,传统PI控制器并不能达到理想的控制效果。为改善DVR的控制效果,提出一种新型电压电流双闭环分数阶PI(fractional order PI,FOPI)控制策略。首先,以光伏-储能系统为DVR直流侧能量源,并建立相应的三相逆变器前馈解耦数学模型;其次,设计光伏-储能系统与逆变器的双闭环PI控制策略,并进行参数整定;之后,将整数阶控制策略推广到分数阶来改善控制效果,并采用增益变化时的鲁棒性准则对FOPI控制器进行参数校正;最后,搭建不同控制策略下的DVR仿真模型,仿真结果验证了FOPI控制器应用于DVR系统的可行性,且相对于传统PI控制器其具备更好的动态响应速度与抗干扰性能。     

基于神经网络PI+自适应重复控制的并网逆变器研究

针对电网参数波动较大及给定并网电流发生突变时传统控制器及重复控制器很难准确跟踪电网电流的问题,提出了一种基于神经网络+自适应重复控制方法对并网逆变器进行控制。该控制方法利用神经元网络,根据参考电流与实际电流的误差快速在线调整控制器参数,并根据实际电网频率在线调整采样周期。使得控制器不仅在给定发生突变时能够快速跟踪电网电流,而且提高了重复控制器在电网频率波动时的适应力,达到快速准确跟踪并网电流的效果。最后,通过仿真对比验证了该方法的正确性和可行性。     

双馈风力发电机转子网侧PWM整流器的设计和仿真

采用了一种新的三相电压型PWM整流器控制方案,建立了整流器输入电流控制的d-q模型,该模型对电网波动和负载扰动具有较强的抗干扰能力。仿真表明,该整流器能获得单位功率因数的正弦输入电流、稳定的直流输出电压和快速的动态相应,能够实现能量的双向流动,是满足双馈风力发电机交流励磁要求的理想整流电源。     

双馈感应风力发电机的无源性控制方法研究

基于双馈感应风力发电机Euler-Lagrange系统模型,设计了本质上是非线性反馈的无源性控制(PBC)策略,实现了负载转矩时变未知情形下磁链、转速的渐近跟踪控制.针对实际运行时风力发电机参数具有不确定性的问题,将PBC方法与自适应控制相结合,不仅可实现电机参数摄动时期望电流轨迹的准确跟踪,并可有效抑制由电阻、电感变化引起的跟踪误差.该方法从能量角度分析风力发电控制系统,确定不必抵消的"无功力",设计全局定义的控制律,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等特点.基于dSPACE 的实验结果证明了该控制策略的有效性.