基于Buck变换器的新型模糊逻辑控制的研究与仿真

本文将一种新的模糊逻辑控制引入Buck变换器,模糊控制器通过双环反馈构成,外环是电压环,由模糊控制器构成,内环是电流环,由PI控制器组成。这种新的模糊控制方法,在传统的模糊控制的基础上,引入了电感电流作为反馈加以控制,能显著的改善系统性能。在Matlab的环境下,做了基于Buck变换器的双环模糊控制与传统模糊控制的仿真比较,结果证实了本文的可行性。     

基于BUCK变换器的FLC及其模糊逻辑非线性小信号分析

介绍了传统模糊控制器,并分析了当输入在原点附近变化时系统的非线性小信号模型,从理论上说明了它的优越性。在此基础上,将一种新的模糊逻辑控制引入Buck变换器,模糊控制器通过双环反馈构成,外环是电压环,由模糊控制器构成,内环是电流环,由PI控制器组成。这种新的模糊控制方法,在传统的模糊控制的基础上,引入了电感电流作为反馈加以控制,目的在于改善系统的动态特性。在Matlab的环境下,做了基于buck变换器的双环模糊控制与传统模糊控制的仿真比较。最后介绍了模糊控制算法及基于FPGA的设计方案,结果证实了本文的可行性。     

基于虚拟同步发电机的离网型三相逆变器控制研究

针对传统三相逆变器控制,在借助虚拟同步发电机二阶暂态数学模型的基础上,利用电容电压和电容电流反馈,与虚拟同步发电机构成功率-电压-电流三环控制。其中,电容电压环采用比例积分控制,保证稳态无误差;并使控制系统具有下垂特性,以及同步发电机转子惯性的特性,提高频率的稳定性。在分析虚拟同步发电机原理的基础上,详细分析了电压电流双环控制参数的整定和等效输出阻抗的计算。利用小信号分析法,详细分析了转动惯量、有功系数和无功系数对系统稳定性的影响。最后由仿真结果表明所提策略的正确性和有效性。     

单相LCL并网逆变器多环控制策略的研究

文章阐述了传统双环单相VSR控制策略存在的缺点,在此基础上,介绍了PR控制器的优势,用PR控制器代替PI控制器,同时采用陷波器校正的有源阻尼方法抑制LCL滤波器的谐振峰值,并加入电压前馈控制,构成了包含电压外环、并网电流控制环、电容电流环的多环控制系统。最后设置控制器参数,在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型,仿真结果表明,该方案能够有效控制并网电流,滤波效果良好,抗电网电压扰动能力强,实现了并网电流和电网电压同步的控制目的,验证了其可行性和优越性。     

基于双环控制和重复控制的逆变器研究

研究了一种基于双环控制和重复控制的逆变器控制技术，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双环控制器使逆变器达到了很快的动态响应速度；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DSP TMS320F240控制系统的PWM逆变器上得到验证。     

能量回馈系统控制策略的研究

针对传统的能量回馈控制系统抗干扰能力差、输出电流谐波含量大、回馈效率较低的问题,在电流单环控制的基础上提出了基于电网电压前馈的输出电流双环控制策略,并进行了基于MATLAB平台的仿真。仿真结果证明了基于电网电压前馈的电流双环控制策略的可行性和优越性,有一定的实用性和推广价值。     

不平衡及畸变电网下并网变流器的比例多谐振电流控制

针对不平衡及畸变电网电压影响并网变流器控制性能的问题,采用比例多谐振调节器对变流器的电流环进行控制。在建立两相静止坐标系下变流器数学模型的基础上,给出一种采用直流电压外环、电流内环的双环控制结构,电流内环选择比例多谐振调节器实现了对基波电流的跟踪和对畸变电网电压扰动的抑制。针对含有LCL型滤波器的变流器中滤波器以及比例多谐振调节器阶数高、参数设计困难的问题,基于离散域根轨迹分析,提出了比例多谐振调节器参数设计的方法。通过分析谐振调节器参数对系统闭环极点的影响,设计了电流环的控制参数,该参数可使系统在滤波器及电网频率变化时仍然具有较好的鲁棒性。在RT-LAB硬件在环实验平台上,验证了电流控制方法的可行性,以及所提比例多谐振调节器参数设计方法的正确性。     

基于模糊控制的交错并联双向DC/DC变换器研究

为了提高交错并联双向DC/DC变换器输出电压及均流的控制精度和动态性能,提出了电压、电流双环控制均采用模糊控制理论的模糊PI控制器。以研究交错并联DC/DC变换器工作原理为基础,详细介绍了电压、电流双环的模糊PI控制器的设计方法。通过仿真,对比了采用模糊PI控制和常规PI控制的仿真波形,验证了双环均采用模糊PI控制能提高输出电压和电感电流的响应速度、减小超调,从而实现电压及均流的精确控制。     

独立运行直流微电网混合储能系统功率分配控制策略研究

研究了独立运行光储直流微电网中混合储能系统的功率分配控制策略。为了将混合储能系统需要响应的净功率按其波动频率合理地分配给锂电池和超级电容,设计了基于电感电流的改进虚拟RC下垂控制策略,并对其工作原理进行分析。针对虚拟RC下垂控制存在母线电压偏差的问题,研究了基于模糊下垂系数算法的虚拟RC下垂控制策略,分析了该控制策略同时实现母线电压及超级电容SOC自恢复的控制机理。最后搭建了基于RTDS与DSP的硬件在环实验平台,对上述控制策略进行了硬件在环实验验证。实验结果表明,模糊虚拟RC下垂控制能够根据既定的模糊规则对下垂系数进行实时调整,其响应速度较快,但是仍然存在一定的电压偏差。     

LC型逆变器的改进双环控制策略

为提高LC型逆变器的性能，提出了一种改进电压电流双环控制策略。首先，分析了传统电压电流双环控制策略。在此基础上，为提高电流环的响应速度，当电流跟踪误差较大时采用bangbang控制；为兼顾稳态精度，当电流误差较小时切换为PI控制。然后，通过实时跟踪电压环积分器预测状态值，使电压误差按指数收敛，从而消除了阶跃指令下和负载突变时的电压超调。经MATLAB/Simulink平台仿真试验验证所提改进控制策略的正确性和可行性。     

基于混合控制集预测控制的永磁同步电机电流脉动抑制方法

模型预测控制(MPC)技术近年来在高动态性能电机驱动系统中应用广泛。为了克服传统MPC技术中有限控制集(FCS)造成的稳态电流脉动问题,提出了一种基于混合控制集(MCS)预测控制的永磁同步电机(PMSM)电流脉动抑制方法。分析建立PMSM预测控制系统离散数学模型,并分析电压矢量精度与电流脉动之间的关联性;在此基础上,MCS-MPC将电压源型逆变器有限的有效电压矢量数,扩展为多个以占空比形式存在的虚拟电压矢量,并基于上述虚拟电压矢量完成MPC优化问题在线求解;此外,考虑到MCS-MPC系统的参数敏感性问题,对MCS-MPC系统反馈噪声问题进行分析讨论。最后,搭建双15 k W PMSM对拖样机测试平台进行试验分析,分析内容包括MCS方法动态跟踪特性、电流脉动稳态效果。试验结果表明所提出的MCS-MPC方法在保留了传统预测控制技术高动态响应的基础上,可有效降低PMSM稳态电流脉动幅度和运行噪声。     

基于细菌觅食优化算法的永磁同步电机位置伺服系统模糊控制策略

针对PID控制器参数固定而引起永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统控制效果不佳问题,设计了基于细菌觅食优化算法的模糊控制器。该位置控制系统是以空间矢量控制为理论基础,由位置环、速度环、电流环构成的PMSM三闭环控制系统。在MATLAB/Simulink环境中将模糊控制器应用在系统位置环上。对比仿真结果发现,参数优化后的模糊控制器在系统位置环的作用更加优越,完全克服了传统PID控制器的缺点,能有效提高电机位置控制的快速性和准确性。     

基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制策略研究

本文研究了一种基于虚拟同步发电机算法的微网逆变器控制策略。根据同步发电机的本体数学模型、一次调频及无功电压调节特性,分别设计了虚拟同步发电机算法、虚拟原动机调节及励磁电流调节模块,同时通过电压电流双环控制,使逆变器输出的电压幅值和频率具有良好的下垂特性、可调的转动惯量及较好的跟踪性能,从而提高了系统的稳定性和可靠性。此外在并网系统中要求频率控制精度高及实时响应的情况下,本文还对虚拟原动机调节模块进行了改进,实现了频率的无误差控制,提高了频率控制的精度和响应速度。最后在matlab/simulink中进行了模型的搭建和仿真,逆变器输出电压很好的模拟了同步发电机的外特性,单相电压的畸变率仅为0.2%,引入改进原动机调节模块后,输出频率不随负荷的变化发生偏移。最终稳定在49.98Hz,验证了本文理论分析的正确性和可行性。     

基于改进模型预测的并网变换器自适应虚拟惯性控制策略研究

针对低惯性直流微电网中母线电压易受网内功率波动影响的问题,提出了一种基于改进模型预测的直流微电网并网变换器自适应虚拟惯性控制策略。首先,电压外环引入自适应类虚拟同步发电机控制,通过将控制方程中的虚拟惯性参数与电压变化率结合起来,实现虚拟惯性参数的灵活可调。其次,在电流内环引入模型预测控制,并采用改进延时补偿算法,实现对给定电流值快速跟踪的同时改善控制系统的动态特性。最后,基于Matlab/Simulink建立了系统模型进行仿真。结果表明,与传统的虚拟惯性控制策略相比较,所提控制策略下的直流母线电压波动幅值更小且动态性能更佳,可以有效提高直流母线电压的稳定性和直流微电网的惯性。     

三电平静止同步补偿器内模控制研究

静止同步补偿器(STATCOM)用于电网动态补偿时,无功电流检测环节及电流控制器的设计对其补偿性能起着决定性的影响。在传统的FBD功率理论的基础上,对传统FBD检测法做出改进,引入电网虚拟磁链模观测器代替原有的锁相环对电网电压进行重构,提高了电网电压存在畸变时无功电流的检测能力,同时采用惯性环节代替了低通滤波器降低了检测系统的时延。在此基础上针对静止同步补偿器存在着非线性和强耦合的特性,提出一种基于内模控制原理和三电平空间矢量算法相结合的电流解耦控制方法,根据内模控制基本原理,设计了静止同步补偿器的双闭环内模控制器。基于Matlab/Simulink仿真平台,对改进型FBD无功电流检测方法和电流环内模解耦控制器进行了系统仿真分析,最后通过实验验证了控制方法的正确性和有效性。     

基于双谐波绕组的混合励磁发电机励磁控制系统

为了解决不同运行工况下混合励磁同步发电机端电压恒定的问题,设计了一种基于全桥变换器拓扑的励磁控制系统。励磁系统采用以电枢绕组电压为外环、定子谐波励磁绕组电流为内环的双闭环控制策略,以谐波无刷混合励磁同步发电机端电压为反馈信号,通过调节定子谐波励磁绕组电流,以维持发电机端电压恒定。阐述了双谐波绕组的混合励磁发电机的基本结构和工作原理,设计了励磁控制系统的软硬件,并测试了励磁控制系统的性能。实验结果表明：调节定子谐波励磁绕组电流,可以很好的调节发电机的端电压;通过励磁控制系统的自动调节功能,实现了发电机在不同负载情况下的输出电压恒定。     

分布式虚拟同步发电机改进低电压穿越控制技术

传统分布式虚拟同步发电机不具备低电压穿越能力,在分析电网短路故障时传统虚拟同步发电机的运行特性基础上,提出保留功率环的改进分布式虚拟同步发电机低电压穿越控制技术。改进控制技术给出了电网短路故障时功率指令值的计算方法,同时在无功功率控制环中引入PI调节器,并在同步旋转坐标下对输出电流进行分序控制,实现不对称故障时输出电流的三相平衡,最后通过引入虚拟阻抗对瞬时故障电流进行抑制。改进后的分布式虚拟同步发电机低电压穿越控制技术,保留功率控制环,不改变虚拟同步发电机机理,在故障发生和清除时,只需对功率指令值进行重新设定,无需切换控制策略,实现分布式虚拟同步发电机的低电压穿越。仿真及试验结果验证所提控制策略的正确性及有效性。     

电压单相跌落下VSG输出平衡电流控制策略

电网发生单相电压跌落会造成双馈风机变换器输出电流不平衡、冲击电流过大。传统虚拟同步控制策略以理想电压为基础建模,无法应对电压负序分量与正序分量耦合的情况,将直接影响电流环和脉冲宽度调制信号输出的稳定性。针对这一问题,提出了解耦双同步坐标系下基于单相Park变换的虚拟同步控制策略(DDSRF-VSG-Spark)。首先,通过解耦双同步参考坐标系实现正序分量与负序分量解耦,然后采用单相Park变换技术实现脉冲宽度调制信号和电流的稳定输出。最后,通过仿真对比验证,电网电压单相跌落期间,DDSRF-VSG-Spark能够保证系统的稳定运行。     

基于输出电压反馈的虚拟同步发电机多环控制策略

基于虚拟同步发电机VSG(virtual synchronous generator)控制的微网用储能逆变器广泛应用于分布式发电系统中,VSG输出电压的波形质量是衡量其性能的重要方面。为提高VSG的供电质量,提出了只采用输出电压反馈的多环控制策略。其中,输出电压一次微分反馈回路起到有源阻尼的作用,可有效地抑制LC滤波器的谐振;输出电压以及输出电流前馈解耦回路可使电流内环等效成一阶系统,从而提高系统的动态响应。在考虑系统控制延时的基础上,采用极点配置技术对电压与电流双环控制器参数进行设计。所提控制策略,在负载阶跃扰动情况下既能实现快速的动态响应,又能获得很好的稳态特性。仿真和实验结果都验证了该控制策略的可行性与有效性。     

三相光伏并网逆变器的控制算法

分析了三相光伏并网逆变器的电路拓扑结构、数学模型和控制结构。控制结构采用同步旋转坐标系下的基于PI控制,采用电压外环和电流内环双闭环控制,实现有功功率与无功功率解耦控制,能够灵活方便地实现单位功率因数并网。