新型改进内模解耦控制的STATCOM电流环控制方案设计

静止同步补偿器的d-q坐标模型为非线性耦合系统,传统的交叉解耦控制难以适应模型失配工况;而内模解耦控制虽对模型参数具有鲁棒性却存在暂态振荡问题。因此,提出一种改进型内模控制方案。首先,分析了交叉解耦、内模解耦的模型,推导出耦合项引发电流振荡的原因。其次,引入自抗扰控制器替代积分器,通过扩张状态观测器与非线性反馈律对扰动补偿。提出新颖的非线性误差观测函数fall(),利用fall()设计出新型的自抗扰控制器,并通过线性化变换方法证明了此类自抗扰控制器的稳定性。最后,通过仿真与实验对交叉解耦、常规内模解耦、新型内模解耦进行对比,表明新型方案的响应最好,对扰动具有较强的鲁棒性。     

火电单元机组协调系统的自抗扰控制方案研究

主要研究新型实用非线性自抗扰控制技术(ADRC)在火电单元机组协调控制系统中的应用。ADRC的主要特性是对扩张状态——系统未建模动态摄动和未知外扰的总和作用量的实时估计，并在控制信号中补偿掉，这也是实现对不确性强非线性对象的实时动态反馈线性化的关键。对所提出的单元机组协调系统的自抗扰控制方案在克服机炉对象强非线性、不确定性、时滞、强耦合以及闭环系统的稳定性方面进行了原理性分析。在电厂热工过程控制实时仿真平台STAR-90上的仿真结果表明ADRC协调控制策略的有效性和先进性。     

钢球磨煤机制粉系统自抗扰解耦控制

针对钢球磨煤机(球磨机)制粉系统控制过程中存在的多变量、强耦合、非线性和时变性等特性,提出了自抗扰控制器(ADRC)解耦控制方案,将多变量球磨机制粉系统作为多个单变量回路系统,对每个单变量回路系统设计自抗扰控制器,建立ADRC球磨机制粉控制系统;将各变量间的耦合作为各单变量回路系统的外部扰动,由扩张状态观测器(ESO)进行估计,并在前馈通道中进行补偿,以对各耦合变量进行解耦.仿真试验结果表明,与常规球磨机PID解耦控制相比,球磨机自抗扰解耦控制系统具有适应性、抗扰性和解耦能力强的良好控制品质.     

复杂交流多电机系统的研究

针对多变量非线性耦合的多电机同步系统,建立了按转子磁场定向的物理模型,设计了基于自抗扰控制器的多电机同步系统。利用扩张状态观测器对外界的扰动进行观测和补偿,将多电机系统进行确定化和近似线性化处理。基于PLC构建的多电机实验平台,进行了抗扰、解耦特性测试实验。结果表明,采用自抗扰控制方法可以实现系统中速度和张力的解耦控制,系统具有良好的动静态性能和鲁棒性能。     

模糊自抗扰控制器在两电机同步系统中的应用

设计了一个模糊自抗扰控制系统,将系统的总扰动以及速度张力之间的耦合影响等统一视为系统的"扰动",利用扩张状态观测器进行观测并加以补偿,使得控制对象被近似线性化和确定性化,同时采用模糊控制器在线对自抗扰控制器参数进行修正,以实现自抗扰控制器的参数自整定,提高自抗扰控制器的性能。结合S7-300PLC构建实验平台,进行了速度突减、三角波跟踪实验。实验结果表明:与传统PID控制相比该控制策略不仅实现了速度和张力的动态解耦,而且     

基于自抗扰控制技术的表贴式永磁同步电机无位置传感器控制

为提高表贴式永磁同步电机(SPMSM)的控制精度、动态响应速度以及可调速度范围。通过引入自抗扰控制技术,在两相静止坐标系下,提出一种可以将包含转子位置信息的耦合项直接估计出来的方法。利用自抗扰控制技术的强解耦能力直接解耦电机方程,故无需向转子坐标系进行坐标变换来实现解耦,此外通过电流自抗扰控制器(ADRC)中扩张状态观测器(ESO)可以直接得到转子电角速度和转子位置角,避免了传统控制方法中多次变换和积分带来的累积误差。其在转速ADRC中利用自抗扰控制技术的非线性控制方法,扩展了调速范围,提高了控制精度。     

二阶自抗扰控制器在三电机同步系统中的应用

分析了三电机同步控制系统数学模型,结合自抗扰控制理论特点,提出了一种新的基于二阶自抗扰控制器(ADRC)的三电机同步系统控制方案。设计了三个二阶ADRC分别对速度控制回路和两张力控制回路进行控制,实现了系统速度和张力之间的动态解耦。在二阶ADRC中,扩张状态观测器将系统模型内扰、外扰以及速度张力之间的耦合影响统一视为系统总扰动,对系统总扰动进行实时观测和补偿。结合西门子S7?300 PLC构建了实验平台,进行了解耦特性、跟踪性能和抗负载扰动能力测试实验。结果表明:二阶ADRC控制器不仅实现了三电机同步系统中速度和张力的解耦控制,还提高了系统的抗干扰能力,使系统具有较强的鲁棒性。     

基于自抗扰控制器的级联多电平静态同步补偿器控制系统

级联多电平静态同步补偿器(STATCOM)是强耦合非线性系统，采用传统PID控制和现代控制理论难以得到满意的控制效果。为了提高系统的动态性能和鲁棒性，文中根据自抗扰控制器(ADRC)的原理提出了级联多电平STATCOM的自抗扰控制方案。自抗扰控制器的设计不需要精确的STATCOM参数和数学模型，它内部的扩张状态观测器可以估计出系统内扰(包括模型的不确定项和耦合项)和外扰的实时作用并给予补偿，从而实现无功电流和有功电流的解耦自抗扰控制。仿真和试验结果表明，自抗扰控制器对系统模型的不确定性和外扰具有较强的适应性和鲁棒性，控制系统具有优良的动态性能。     

基于自抗扰控制技术的电压源变流器电流解耦控制方法

随着大量的可再生能源接入电网,电压型并网逆变器得到广泛应用,针对虚拟同步发电机并网逆变器在同步旋转坐标系下d、q轴电流分量存在耦合这一问题,提出了一种基于自抗扰控制技术(active disturbance rejection control,ADRC)的电流解耦控制策略。该方法将d、q轴间的电流耦合和电感参数变化引起的误差看成是系统的扰动,通过扩张状态观测器将该扰动估计出来,利用自抗绕控制器的前馈补偿消除误差,从而实现d、q轴电流的解耦控制,使得可再生能源更好地接入电网。把传统使用的比例-积分(proportional-integral,PI)调节器的前馈解耦方法与所提出的方法进行EMTDC/PSCAD仿真建模对比分析,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于线性自抗扰控制的微网逆变器时-频电压控制策略

微网是一个非线性、强耦合、多约束、负载扰动大的系统,传统比例-积分(PI)双环控制已经无法满足需求,自抗扰技术通过补偿扰动可使微网逆变控制系统的性能显著改善。据此,文中提出了基于线性自抗扰控制(LADRC)的微网逆变器时-频电压控制策略。为了提高微网逆变器的抗扰性能和动态性能,在时域上,设计和分析了dq轴解耦环节、带电容电流反馈的降维扩张状态观测器以及线性状态误差反馈控制律;为了提高微网逆变器在各谐波频率处的跟踪精度和抗扰性能,分析了时域LADRC系统的频率响应特性,并据此设计和分析了频域上的实部/虚部解耦环节和时-频域LADRC策略。最后,针对工作在孤岛模式下的微网逆变器,对所提策略进行了实验验证。实验结果表明,与PI双环控制对比,基于LADRC的微网逆变器时-频电压控制策略具有更好的解耦、抗扰、动态性能,并能精确控制谐波电压以达到抑制谐波的效果。     

基于改进型LADRC的STATCOM抑制双馈风电场次同步振荡策略

针对双馈风电场经串联补偿线路送出引发的次同步振荡问题,提出了一种基于改进型线性自抗扰控制(LADRC)的静止同步补偿器(STATCOM),实现对系统次同步振荡的抑制。LADRC设计时考虑延时因素,在控制计算中消除由信号测量、传输等延时导致的输入量之间时间轴上的不匹配。基于改进型LADRC设计了STATCOM的附加阻尼控制器、电压外环、电流内环控制器以及锁相环,使STATCOM为系统提供正阻尼,同时增强控制系统的速动性和抗干扰能力,以适应次同步振荡工况,并从阻抗角度分析了STATCOM抑制次同步振荡的作用机理。在MATLAB/Simulink中搭建了系统的时域仿真模型,实验结果证实了所提出的抑制策略在动态性能和抗干扰方面的优越性。     

基于线性自抗扰技术的SMES储能变流器控制策略

储能系统作为微电网中不可或缺的重要组成部分,对保证微电网的稳定运行和提高微电网电能质量具有重要作用。提出一种基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)的超导磁储能系统(superconducting magnetic storage system,SMES)储能变流器控制策略,利用LADRC能够估计并补偿系统扰动,可有效改善储能系统输出电能质量和提高系统鲁棒性。通过对LADRC和比例积分(proportional integral,PI)控制系统进行频率响应特性分析可知,一阶LADRC的反馈补偿器可以等效为一个PI控制器串联一个一阶低通滤波器,能有效抑制系统高频噪声;同时使用根轨迹法分析了LADRC控制系统的稳定性和鲁棒性。MATLAB仿真结果表明,基于LADRC的SMES储能变流器控制策略具有响应速度快、控制精度高、抗扰能力强等优点,其控制效果和鲁棒性均优于传统PI控制器。     

基于改进一阶LADRC光伏逆变器母线电压控制

两级式光伏逆变器的中间直流母线电压的稳定性是光伏逆变器良好的发电质量和长期运行的关键。光伏逆变器的发电功率易受到光照强度、温度等环境因素的影响,该功率波动会在直流母线电压上产生较大扰动。为了提升直流母线电压的抗扰性,改善逆变器的控制性能,提出了一种基于改进一阶线性自抗扰控制（LADRC）的光伏逆变器母线电压控制策略。采用改进一阶LADRC对逆变器双环控制中的电压外环控制器进行设计。在传统LADRC的线性扩张状态观测器的基础上,将状态变量表达式中系统控制量的分量去除,使得状态变量的观测误差方程中只含有与系统输入量相关的误差分量,减小了状态变量的观测误差。新增状态变量并引入前一控制周期的系统控制量,根据总和扰动表达式对总和扰动重新进行估计并补偿。在频域上对改进LADRC的控制性能进行分析,相较传统LADRC而言,改进LADRC的系统带宽增大,动态跟踪能力增强,在中低频段具有更小的扰动增益。仿真和试验表明改进LADRC具有更短的调节时间,系统动态性能具有较好的提升,直流母线电压的抗扰性增强。     

SHAPF的双闭环线性自抗扰控制

鉴于并联混合型有源电力滤波器(SHAPF)的动态性能要求,针对一种适用于现有中高压配电系统的三相SHAPF,在其状态空间模型的基础上,设计出一种基于线性自抗扰控制(LADRC)技术的双闭环控制系统。基于LADRC的控制系统能够估计出系统所有不确定因素和外部干扰等引起的总扰动并进行补偿,补偿性能良好,其算法简单,易于实现,具有一定的工程应用价值。仿真结果验证了基于LADRC的控制策略的有效性。     

改进的线性自抗扰永磁同步电机转速控制器设计

基于线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection controller, LADRC)在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)转速、电流复合控制中无法应对q轴电流突变和参数整定存在缺陷,提出一种改进的自抗扰控制器。首先,分析常规LADRC在转速、电流复合控制的设计方法,并对其核心参数进行剖析。其次,基于常规LADRC用最速控制综合函数(fhan)代替比例微分(the proportion of differential, PD)进行控制律设计,提高系统控制性能并优化参数配置方式;同时基于该函数特性,设计电流外环控制器,利用电流偏差反馈算法对q轴电流进行限幅控制,避免电流冲击过大损伤硬件。通过搭建实验平台测试,实验结果显示改进的LADRC能有效应对q轴电流冲击,同时具有与传统LADRC相当的抗扰能力,并且对扰动的瞬态响应时间缩短20 ms,表明改进的LADRC具有更高的安全性能和良好的抗扰能力。     

基于VSG的并网变流器LADRC策略研究北大核心

针对复杂工作环境下并网变流器容易受到外界干扰,传统控制策略控制效果不理想的问题,提出了一种基于虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)的并网变流器线性自抗扰控制(Linear Active Disturbance Rejection Controller, LADRC)策略。建立了三相并网变流器的数学模型,分析了VSG控制的基本原理;根据并网变流器详细建模设计了双闭环LADRC控制器;通过MATLAB/Simulink仿真,对基于VSG的PI控制和基于VSG的LADRC控制在改变有功功率和改变网侧电压的工况下变流器运行情况进行了对比分析。仿真结果表明,基于VSG的LADRC略鲁棒性更好、抗干扰性更强。     

基于降阶线性扩张状态观测器的风电并网逆变器线性自抗扰控制*

针对风电并网逆变器直流母线电压易受电网电压波动和负载扰动影响的问题,文中提出了一种电压外环改进型线性自抗扰控制(LADRC)。首先建立了风电并网逆变器在d-q旋转坐标系下的数学模型,在此基础上,设计了基于降阶线性扩张状态观测器的线性自抗扰控制,减小了观测器的相位滞后,提高了系统的扰动观测精度;然后在观测器总扰动通道上增加了一个超前滞后的校正环节以减弱观测器的噪声放大效应;最后对改进型LADRC控制策略进行了频域特性分析。仿真结果表明,相比于传统LADRC控制策略,文中所提的控制策略对并网逆变器直流母线电压具有更好的控制效果。     

基于动态解耦的模糊多模型协调控制系统应用研究

大型火电单元机组的协调控制对象是一个多变量、强耦合的控制对象,针对此对象设计合适的解耦控制器是急需解决的问题。由于非线性系统可以用多个线性模型来逼近,多模型方法被认为是处理非线性系统常用的方法和技术。该文以330MW单元机组为仿真模型,针对协调控制系统的非线性和耦合等特性,首先建立协调控制系统的非线性模型,然后对此模型在3个工况点下进行线性化,设计与之对应的多变量动态解耦控制器,进而用T-S模糊模型合成出模糊多模型全局控制系统。仿真研究结果证明了这种新型协调控制系统的有效性。     

永磁同步电机自抗扰控制系统设计及扩张状态观测器参数特性分析

针对传统永磁同步电机矢量控制系统采用的 PI速度控制算法存在参数鲁棒性差 抗干扰能力弱等问题, 提出了一种基千一阶线性自抗扰控制( LADRC) 速度控制器的永磁同步电机矢量控制方案。 分析了线性扩展状态观测器 ( LESO) 的跟踪收敛性能和噪声滤波性能。 然后总结了 LESO的带宽参数设置规则。 最后通过仿真验证了 LADRC速度控制器的性能和 LESO带宽参数设置规则的有效性。