基于PI参数优化的风电系统变流器的研究

通过风电系统变流器的模型,提出在机侧和网侧采用PWM控制。机侧采用速度外环和电流内环的双闭环控制策略;网侧采用直流电压外环和电流内环的双闭环控制策略。对PI控制器的参数进行整定,通过ITAE寻找最优参数,使得系统实现优化控制及单位功率因数传递电能。仿真和实验表明,整定的PI控制器参数可使系统达到很好的控制效果。     

光储系统直流母线电压与超级电容荷电管理控制

光储并网系统中, 针对电压源型换流器(VSC)中外环直流母线电压无静差控制, 提出改进型PI控制方法.根据超级电容荷电状态(SOCsc)提出基于交互控制及限值管理混合储能系统二次功率分配控制策略. 临界充放电模式下, 引入虚拟修正电流的概念, 根据超级电容分配功率的正负及交互速率因子确定虚拟修正电流的大小, 使SOCsc向稳定的区间变化; 极限充放电模式下, 对SOCsc进行限制管理, 避免其过充过放现象. 通过算例分析, 验证了所提改进型PI控制策略的优越性; 并基于获得的SOCsc进行二次功率分配, 控制其荷电状态(SOC)运行于相对稳定工作区间.     

PWM整流器的模糊PI内模控制策略

PWM整流器模型中的非线性特性给控制器的设计带来一定的困难,且随着对整流器性能的要求日益提高,传统控制在性能上已难以令人满意。对此提出一种新的双闭环控制策略,电压外环采用模糊PI控制,电流内环采用内模控制。模糊PI控制使系统具有更快的动态响应和更小的超调,电流环内模控制解决控制器过分依赖精确数学模型的问题,提高电流环的抗扰性能,并简化了控制器设计。理论分析和仿真对比验证了所提控制策略的正确性和可行性。     

基于多机并联运行的分布式移动储能系统的离网控制技术

离网模式下微网运行时电压与电流的平稳性较差,容易导致分布式移动储能系统离网控制性能差,对此,提出基于多机并联运行的分布式移动储能系统离网控制方法。设计多机并联运行的分布式移动储能系统模型,合理分配并联多机的功率比例,通过电容电压外环电容电流内环双环控制技术,提高储能系统的动态性能与抗负荷扰动能力,实现对微网离网运行时电压与电流的平稳性控制。实验结果表明：向微网投入45 kW、10 kVar负荷时,所设计技术能够在投入负荷的第0.7 s时恢复电压并保持电压稳定;在2号储能系统投入时能够保持平稳电流,实现电流的均分,说明该方法能够有效控制离网运行状态下微网电压与电流的稳定性,实现对电流的均分,具有较好的控制性能。     

基于PID神经网络的MMC-BESS并网控制

并网控制作为模块化多电平变流器-电池储能系统的应用基础，可采用功率外环，电流内环的控制方法。双闭环控制稳定性较高，但电流内环解耦较为依赖系统的电路参数。对此，将PID神经网络应用于电流解耦。同时，为避免电池工作电流过大，将功率限幅加入功率控制。然后，针对实际需求，加入无功调压和有功一次调频功能。最后，通过仿真验证了电流环采用PID神经网络进行解耦，超调量更小，调节时间更短；功率控制则可以稳定并网点电压，减少电网频率波动。     

基于分数阶PIλ的STATCOM控制策略仿真研究

本文针对静止同步补偿器（Static用电压定向矢量控制方法简化STATCOM数学模型，将有功电流和无功电流解耦。针对电压外环和电流内环分别设计控制器。并采用基于频域响应的设计方法整定分数阶PIλ控制器参数。仿真结果表明，控制性能满足设计要求，验证了所提控制策略的准确性与可行性。     

基于Hamilton理论的可逆冷带轧机速度张力系统无张力计控制

基于反馈耗散Hamilton理论研究了可逆冷带轧机速度张力系统的无张力计控制问题. 首先,对系统速度张力外环(主轧机速度环和左、右卷取机张力控制环)进行预反馈控制, 并采用反馈耗散Hamilton理论完成了速度张力外环控制器的设计. 其次, 为了实现系统的无张力计控制及对摄动参数的自适应估计, 基于"扩张系统+反馈"方法完成了系统速度张力外环自适应状态观测器的设计. 再次, 为了实现可逆冷带轧机主轧机速度和左、右卷取机张力间的协调控制及对外扰不确定项的干扰抑制, 基于backstepping方法完成了系统电流内环鲁棒控制器的设计. 理论分析表明, 所提出的控制方法能够保证闭环系统的鲁棒稳定性. 最后, 基于某1422mm可逆冷带轧机速度张力系统的实际数据进行仿真, 并同串级PI控制方法相比较, 结果验证了本文所提方法的有效性.     

基于线性自抗扰的超级电容储能变换器控制北大核心CSCD

针对超级电容储能系统应用于间歇性大功率场合外部扰动的随机性和非线性问题,通过分析超级电容储能系统结构和工作原理,基于超级电容器和三相交错并联双向直流变换器的工作特性分析和数学模型,提出了一种电压外环线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control, LADRC),电流内环PI移相均流控制的超级电容储能变换器控制方法,论述了线性自抗扰控制所需的参数整定过程,并在MATLAB/Simulink中进行仿真验证。结果表明,在直流母线电压与负载扰动的情况下,上述改进控制方法较PI控制可有效抑制直流母线电压波动,改善超级电容储能系统的动态响应速度和抗干扰能力。     

高阶不确定系统的线性串级自抗扰控制

自抗扰控制是我国著名学者韩京清原创的先进控制技术,本文针对自抗扰控制(ADRC)在高阶系统应用中控制器设计和参数整定问题,提出了串级自抗扰控制(CADRC). CADRC把高阶被控对象分解为含确定性部分和含总扰动的低阶部分的串联组合,采用由内环和外环组成的串级控制系统来完成控制.该CADRC方案的内环采用内模控制,外环采用经典ADRC.外环ADRC的被控对象是一个等效的低阶系统,可以采用带宽法进行整定,而内环的内模控制采用高阶低通滤波器进行回路成形设计和参数整定.仿真研究表明,所提出的方法是有效的,具有良好的工程应用前景.     

三电平SAPF双闭环控制系统的研究

提出了一种三电平并联型有源电力滤波器双闭环控制系统的设计方案。该系统采用ip-iq法提取谐波,利用瞬时无功功率理论检测三相电压与负载电流,用以计算补偿电流;其电压外环采用模糊PI控制器控制,电流内环采用内模控制器控制,并由三电平SVPWM调制器输出补偿电流。仿真实验结果验证了该系统具有良好的谐波补偿效果。     

一种鲁棒双向直流变换装置的高阶滑模控制器

随着新能源发电技术的发展,双向直流变换器(BDC)因其能量双向流动的特点而被广泛应用于航空航天、充放电控制和电动汽车等领域.由于在上述应用工况下,能源间歇性输入、负载随机性扰动、功率流向切换均会对系统母线电压产生干扰,因此对控制器的鲁棒性要求较高.论文基于Super-Twisting高阶滑模算法,设计了一种互补脉冲宽度调制(PWM)型双向直流变换器的双闭环强鲁棒控制系统.阐明了Super-Twisting相比传统PI控制在鲁棒性和快速性优势的根本性原因,并基于一种类二次型李雅普诺夫函数,给出系统稳定条件,尤其是给出了更精确的Super-Twisting算法收敛时间的估计值.此外,通过等效控制线性化内环控制,解决了变换器应用中由于内环与变换器的非线性特性所导致的外环非线性算法参数设计复杂的问题,使系统外环亦可方便地采用Super-Twisting非线性算法,进一步提升了系统的鲁棒性.本文基于dSPACE半物理平台构建控制器,结合硬件电路进行实物实验平台的搭建.通过与传统PI双闭环控制对比,分别对母线负载扰动和功率流向切换进行了测试.最后通过仿真和实验验证了本文所设计控制器的有效性.     

基于伪逆控制分配的过驱动系统稳定性分析

针对基于控制分配的过驱动系统的稳定性问题,提出一种设计方法,并给出闭环系统吸引域的优化估计.通过引入伪控制,基于控制分配的过驱动系统可以分为内环和外环.内环基于控制分配实现伪指令的跟踪,外环则为方形系统设计伪控制器.采用伪逆控制分配方法,在状态反馈下通过线性矩阵不等式优化用椭圆逼近闭环系统的吸引域.分析了这种基于控制分配的间接法与无控制分配器的直接法的等价性.仿真结果表明,所给方法能实现内环的零误差跟踪,并保证闭环系统的稳定性.     

基于Fuzzy模型的交流伺服系统自适应PID调节器的设计

为了提高交流伺服系统在实际应用场合中的控制精度和性能特性,提出了模糊自适应PID控制器。模糊自适应PID控制,将传统的PID控制和模糊控制结合起来,可以发挥两者的优势,得到更优良的控制性能。基于Matlab/Simu-link平台搭建了系统的仿真模型,内环采用PI控制,外环采用模糊自适应PID控制,并对模糊自适应控制中的模糊隶属函数进行了优化。在仿真平台上进行了突加负载实验,仿真结果验证了这种方法的可行性,同时,也可以获得较好的性能。     

基于预测控制的刨花板施胶比值系统研究

在刨花板生产线施胶过程中,刨花施胶精度对刨花板的物理性能和环保性能影响较大。为了提高刨花施胶效果,设计了基于KPFC-PI的比值控制系统,将比值器和PFC作为控制系统外环,用以提高胶液流量按照比值工艺跟踪刨花流量的速度和鲁棒性,系统内环路采用PI控制器,增强系统抗干扰性,并通过调节PI参数,拟合简化整个内环路,作为外环PFC的一阶加纯滞后广义处理对象,用来减少干扰引起的偏差。通过仿真实验,说明了该控制器与PID控制相比,可有效提高刨花板施胶精度、保持施胶量稳定性和具有较强抗干扰性能。     

一种基于DQ变换的解耦滞环控制

针对传统滞环控制方法无法对有功与无功功率进行解耦的缺点进行了研究.提出了一种基于DQ变换的解耦滞环控制方法,并将其应用于单相并网逆变器中.该方法对采样的电流信号进行DQ变换后,分别对DQ轴的信号进行控制.最后将这两个控制量进行DQ反变换后送入滞环比较器中,由此获得开关信号.系统整体结构上采用电压外环电流内环的双闭环控制,内环在完成功率解耦的同时还加入了对电网的无功功率补偿.在保持了滞环控制的快速性与抗干扰性的同时还完成了对有功与无功功率的解耦控制.Matlab的仿真和实验结果验证了所提出控制方法的有效性.     

A Novel Method Of Controller Design For Simultaneous Stabilization And Performance Improvement Of An Electromagnetic Levitation System

This paper describes design and implementation of a control philosophy for simultaneous stabilization and performance improvement of an electromagnetic levitation system. An electromagnetic levitation system is an inherently unstable and strongly nonlinear system. To determine the overall closed loop stability for such a system, cascade lead‐lag compensation has mostly been reported [1,2]. However, a single lead controller can not satisfy both stability and performance for such unstable systems [3]. Performance enhancement to satisfy the conflicting requirements of fast response with almost zero overshoot and zero steady state error has been successfully achieved by using a two loop controller configuration. The lead controller in the inner loop is designed to ensure stability while the outer loop PI controller is designed for performance enhancement. This approach decouples the twin requirements of stabilization (by the inner loop) and performance achievement (by the outer PI loop). The outermost PI controller has been designed using the ‘Approximate Model Matching’ technique [4]. The proposed control strategy has been implemented and the experimentation has been demonstrated successfully. Different experimental results have been included for verification.     

Closed-loop analysis and control of a non-inverting buck–boost converter

In this article, a cascade controller is designed and analysed for a non-inverting buck–boost converter. The fast inner current loop uses sliding mode control. The slow outer voltage loop uses the proportional–integral (PI) control. Stability analysis and selection of PI gains are based on the nonlinear closed-loop error dynamics incorporating both the inner and outer loop controllers. The closed-loop system is proven to have a nonminimum phase structure. The voltage transient due to step changes of input voltage or resistance is predictable. The operating range of the reference voltage is discussed. The controller is validated by a simulation circuit. The simulation results show that the reference output voltage is well-tracked under system uncertainties or disturbances, confirming the validity of the proposed controller.     

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...     

一种非线性多环递归自适应跟踪控制

针对控制输入有界的变参数广义高阶非线性系统跟踪控制问题,给出一种多环递归跟踪的鲁棒控制方法.通过分层引入虚拟跟踪器,将高阶系统分解为多个独立子系统;内环虚拟跟踪器使内环输出指数收敛于外环虚拟输入,最内环设计自适应控制器补偿参数摄动和外部干扰,并保证输出指数收敛于外环虚拟输入;多环递归跟踪实现系统输出精确跟踪期望输入,理论证明闭环系统的全局渐近收敛性.数值仿真验证了多环跟踪控制器的可行性和合理性.