基于自适应滑模的直流微网光伏发电控制策略

针对双光伏直流微电网运行时存在光伏发电端光照不均、负载端突变导致的微电网系统运行不稳定问题,提出了一种双光伏直流微网有限时间非奇异自适应滑模控制方法,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明了该方法的稳定性.该方法根据两个光伏发电单元输出电压与电流的变化来构建控制器中的状态变量,结合有限时间非奇异滑模控制策略,使两个光伏发电单元输出电压快速相等并达到设定值,进而减小由于负载突变或光照不均引起的母线电压波动.仿真结果表明,该方法可有效地解决光照不均、负载突变带来的母线电压波动问题,具有良好的抗干扰能力.     

一种实用型电能质量调节装置及其控制

针对微电网电能质量问题,提出一种将微网储能单元与有源滤波器组合的新颖实用型电能质量调节装置,设计适用于该装置的双级变流器系统。给出了该系统的结构组成,分析装置的工作原理;基于含前馈校正的直流母线电压预测控制方法,控制调节双级变流器的直流母线电压;运用无需谐波电流检测的直接功率控制方法,对有源滤波器进行控制。该装置不仅能实现短时供电中断时的UPS功能,而且能够抑制谐波。仿真结果验证了该装置的可行性和有效性。     

含煤层气井有杆泵排采设备的直流微电网母线电压波动控制策略

为了解决周期性动态交变负荷作用下,驱动煤层气井有杆泵排采设备运行的电动机交替工作于电动和发电状态所导致的直流微电网母线电压波动的问题,提出一种含煤层气井有杆泵排采设备的直流微电网母线电压波动控制策略。通过建立包含变换器控制层、负荷功率平衡层以及母线功率控制层的分层控制结构,实现从微源-负荷-微网3方面抑制直流母线电压波动的目标。利用MATLAB/Simulink搭建直流微电网分层控制模型并进行仿真,结果表明,该控制策略可有效抑制煤层气井有杆泵排采设备周期性动态交变负荷引起的直流母线电压波动,维持系统的稳定。     

交直流混合微网系统中直流母线电压稳定性控制策略

针对分布式电源(DER)波动性、间歇性及不确定性等导致的交直流微网系统直流侧母线电压波动,提出一种直流母线电压控制策略。采用由交错并联双向DC/DC(直流/直流)变换器与蓄电池组成的储能系统平抑直流侧功率波动及稳定直流母线电压,采用双向DC/AC(直流/交流)变换器实现对蓄电池及直流母线电压的维护控制,采用电压外环电流内环的双闭环控制策略对直流母线电压和蓄电池充放电电流进行控制。利用MATLAB/SIMULINK仿真平台分别搭建不同工作模式下的仿真模型,结果表明所提控制策略可有效抑制直流母线由于光照不稳定所造成的的功率波动。     

基于滑模控制的孤岛直流微电网控制策略研究

由于孤岛直流微电网缺乏主网支撑,更易出现稳定性问题,针对孤岛直流微电网,兼顾稳态运行时的供电质量以及较高比例恒功率负载下系统可能出现的稳定问题,为各微源变流器提出了一种基于定频PWM的滑模控制方案.首先提出一种适用于多微源并联供电下的变流器电感电流参考值选取方案,以此间接实现了供电功率的精确分配,并将抛物线型下垂控制运...     

直流微电网的能量管理

直流微电网与交流微电网相比有其独特的优点,在直流微电网中,每个发电单元和储能单元都经过独立的DC-DC变换器,将其产生的电能转换为直流,并且并联在直流母线端,以得到稳定的电力输出。针对超级电容功率密度大、循环寿命长以及蓄电池能量密度高、电压平稳的特点,设计了以光伏电池作为发电单元,超级电容和蓄电池作为储能单元的直流微电网系统,研究了直流微电网的能量管理。实验结果表明:通过超级电容和蓄电池的协调储能可以实现系统中不同工作模式的自动切换,并保持直流母线电压稳定。     

孤岛条件下储能系统的鲁棒LQR方法研究

微电网孤岛运行时,储能系统的主要作用是保持母线电压的稳定. 针对超级电容储能系统运行时存在的超级电容端电压和母线侧负载的参数变化,导致母线电压发生波动的问题,提出了一种鲁棒LQR控制方法. 首先建立变换器的小信号模型; 其次选定超级电容端电压和母线侧负载作为不确定量,利用凸优化理论推导储能系统的多胞体模型; 最后用线性矩阵不等式(LMI)的方法计算出满足约束条件的LQR控制器. 仿真结果表明,当系统存在参数变化甚至外部干扰时,该控制方法能够更快、更好地稳定母线电压,控制效果优于传统的PI控制方法.     

低压直流微电网的改进SoC均衡控制研究

低压直流微电网是实现终端用户负荷直流化的一种重要形态,为了解决其中各储能单元荷电状态(SoC)不一致问题,提出了改进SoC均衡控制策略。该策略可同时实现储能单元充电和放电过程中的SoC均衡和负载电流分配,并将母线电压偏差控制在较小范围内。同时控制系统无需进行输出电流采样与互联通信,可有效降低设计成本。其次提出了曲线法分析系统动态特性,并基于小信号模型对系统进行稳定性分析。最后搭建硬件实验平台,验证了该控制策略的正确性及可行性。     

微电网逆变器的自适应滑模控制策略研究

恒功率负载的输入阻抗具有负增量阻抗特性,其与前级电源的相互作用将对微电网系统的稳定运行产生重大影响.因此,研究带有恒功率负载的微电网稳定性具有实际意义.本文提出了一种改进的滑模控制方法,将其用于改善微电网系统的大信号稳定.首先在系统建模中考虑了系统的参数不确定性及外部干扰,使控制具有较好的鲁棒性;其次在滑模控制中引入自适应算法,对总扰动上界进行了估计,提高了控制的准确性;最后通过Matlab/Simulink建立了微电网模型,通过仿真验证了所提出策略的有效性.     

微电网储能系统控制对电能质量的保障

针对微电网中容易出现的电能质量问题,提出对微电网的储能系统采用合适的控制方法来保障电能质量.提出微电网的储能系统采取两种储能电池设备,即能量型储能锌溴液流电池和功率型储能钛酸锂电池,对混合储能系统采取微电网DC/DC变流器和DC/AC变流器的两级控制,其中混合储能的DC/DC变流器控制采用基于功率波动性质的分配方法和恒流快充控制,混合储能的DC/AC变流器采用PQ控制和改进下垂无差调频控制方法,并在控制算法中设置合适的参数,并且在微电网运行当中根据其运行情况自动切换控制算法,实现微电网运行当中电压偏差、频率波动、交流母线电压谐波等电能质量指标达到运行要求.本文也通过对一个实际的微电网搭建了整体的仿真控制模型,通过对典型算例的仿真验证了该微电网主要电能指标远高于国家标准.本文的特点是在微电网中采用了两种不同特性的储能电池的混合储能系统并对微电网的混合储能系统采用了多种成熟且适用的控制技术,用以保障微电网的电能质量.     

太阳能两轮电动车能量控制的研究

太阳能两轮电动车所处环境的多变性导致了太阳能电池板的输出不稳定。为了保证电机负载稳定工作,进行了太阳能两轮电动车能量控制的研究。基于滑模变结构控制原理设计了追踪太阳能电池最大功率输出点的控制策略,同时设计了新型DC/DC变换装置,实现了太阳能电池与蓄电池的联合供电。搭建MATLAB仿真平台,通过改变直流母线端负载来测试系统的稳定性。仿真结果显示,所设计的太阳能两轮电动车能量控制策略能够很好地保持直流母线电压恒定,满足系统设计需求。     

控制同步发电机加速功率的储能滑模控制器

针对电力系统功角稳定性问题，在建模分析储能与同步发电机能量交互关系的基础上，提出一种控制同步发电机加速功率的储能滑模控制器.利用滑模控制的强鲁棒性，将同步发电机的转速偏差引入滑模面，并通过控制同步发电机的加速功率，使同步发电机与电网在控制上解耦，并使同步发电机的频率恢复至额定值，从而增强系统的功角稳定性.为了削弱滑模控制中的抖振现象，采用非线性光滑函数代替滑模控制中的符号函数，得到实用化的滑模控制器.通过构造李雅普诺夫函数进行所提控制器的稳定性分析.在Matlab/Simulink的仿真测试中，对比所提控制器和参数反馈线性化控制器(PFL)、功率振荡阻尼控制器(POD)以及柔性控制器(FC)在扰动下的系统性能，结果表明所提控制器稳定时间比其他3种控制方法缩短30%以上.     

电池储能系统功率稳定的非线性控制方法

建立了电池储能系统的数学模型,基于微分几何理论,充分考虑控制对象的非线性特点,设计了非线性控制策略,对电池储能系统的输出目标实现稳定控制.仿真结果表明:设计的非线性控制策略具有很好的动态性能,可以有效保持负载功率的稳定,同时也能减少由于干扰引起的母线电压降落.     

滑模控制器控制降压型直流-直流转换器

针对脉冲宽度调制器控制降压型直流-直流（DC-DC）变换器采用常规的比例积分微分（PID）控制方法存在抖动和延迟等问题,提出一种基于滑模修正PID控制策略的DC-DC变换器实现方法.在分析滑模控制理论的基础上,利用线性矩阵等式方法来建立DC-DC转换器的状态空间数学模型,设计滑模PID控制器,构造全局滑模面调整PID控制器输出参数,并用李雅普诺夫函数验证了滑模PID控制器的可靠性.在电感电流连续工作模式下,用不确定性负载的线性平均模型进行了仿真.结果显示：证明所提出的滑模PID控制器不但提高系统对不确定负载的适应性,而且增强了系统在大信号扰动时的鲁棒性,使转换器输出电压有优越的鲁棒性及良好控制性能.     

基于非奇异终端滑模技术的DC-DC Buck 变换器研究

针对DC-DC Buck变换器所需的稳定性及快速性,设计出一种恒频非奇异终端滑模控制器。对比平均电流技术,该控制器能避免设计系统补偿器,并能解决传统滑模技术控制中存在工作频率不固定、响应速度较慢的难题。通过设定S函数作为切换面,以双曲正切函数作为控制律进行仿真及实验验证,结果表明,在输入电压和负载电流发生变化时,运用非奇异终端滑模技术对DC-DC Buck变换器控制的输出电压超调量远小于运用平均电流技术的,且响应速度大大提高。     

滑模控制器控制降压型直流\|直流转换器

针对脉冲宽度调制器控制降压型直流\|直流（DC\|DC）变换器采用常规的比例积分微分（PID）控制方法存在抖动和延迟等问题,提出一种基于滑模修正PID控制策略的DC\|DC变换器实现方法.在分析滑模控制理论的基础上,利用线性矩阵等式方法来建立DC\|DC转换器的状态空间数学模型,设计滑模PID控制器,构造全局滑模面调整PID控制器输出参数,并用李雅普诺夫函数验证了滑模PID控制器的可靠性.在电感电流连续工作模式下,用不确定性负载的线性平均模型进行了仿真.结果显示:证明所提出的滑模PID控制器不但提高系统对不确定负载的适应性,而且增强了系统在大信号扰动时的鲁棒性,使转换器输出电压有优越的鲁棒性及良好控制性能.     

含有储能单元的微电网运行控制技术

含有储能单元的微电网运行控制技术为可再生能源发电的规模化利用提供高效的组织形式和管理手段．搭建包括光伏、风电、储能单元的典型微电网控制系统;光伏、风机采用最大功率跟综控制,以保证风能和光能的最大利用率;给出含有储能单元的微电网组网方案和运行控制方式,分析储能在微电网并网运行、孤岛运行、孤岛下负荷变化及无缝切换等过程中的能量控制作用;基于LCL滤波器的储能电压源型功率变换器,提出包含逆变器侧电感电流环、滤波电容电压环和电网侧电感电流环的三环控制策略．最后,仿真验证了该储能逆变器控制策略和方法合理有效．     

高精度电液系统的模糊滑模控制仿真研究

结合模糊逻辑和滑模理论,对带有大转动惯量负载的电液系统实现了高精度的控制。该控制器在系统状态到达 滑模面时由模糊逻辑求出等效控制量,有效地削弱了抖振、抑制了外部干扰。为了在没有专家经验时,设计出性能良好的模 糊控制器,采用遗传算法优化隶属函数和控制规则。在MATLAB中的仿真结果表明,所设计的控制器表现出良好的性能,满 足了系统控制指标的要求     

基于分段幂次函数滑模观测器的 永磁同步电机速度控制

为了提高永磁同步电机的控制性能,解决传统滑模控制器中存在的抖振和响应速度慢等问题,提出一种采用分段幂次函数的新型滑模观测器。利用Lyapunov稳定判据对系统稳定性进行了证明,并在新型滑模观测器前设计了滑模速度控制器,最后与传统的PI控制器进行仿真比较。Matlab仿真和实验结果表明,新型滑模观测器结合滑模速度控制器的控制方法具有更强的鲁棒性和更快的收敛速度,在抑制系统抖振方面具有更优的性能,所得结果验证了所提出方法的有效性。     

基于滑模控制算法的风电系统变速变桨距控制研究

为改善系统恒功率输出运行区域内的动态性能,基于趋近律方法设计了滑模多变量控制器,将发电机转矩加入风电系统与桨距角同时调节,不但能保证发电机功率和转速稳定在额定值附近,而且可以降低传动系统扭转力矩波动和桨距角活动频率,在提高风电电能质量的同时可以减少系统机械部分的压力.最后利用M atlab对高风速下系统多变量与单变量控制策略进行了仿真对比,突出多变量控制策略的优越性;并将提出的滑模控制与PI控制进行仿真对比分析,以验证本文控制算法的有效性.