基于安排过渡过程的新型双向DC-DC变换器PID控制

双向DC-DC变换器被广泛应用在电动(混合动力)汽车、不间断电源系统、新能源(太阳能、燃料电池等)发电系统、电子负载等领域。传统双向DC-DC变换器采用PID控制,但常因初始时间内控制力过大而出现超调现象。针对储能系统鲁棒性及稳定性设计一种基于安排过渡过程的新型双向DC-DC变换器控制方式。在利用辨识法获得变换器二阶线性模型后,使用PID控制器和安排过渡过程的PID控制器对双向DC-DC变换器进行电压电流控制的仿真和实验。实验结果表明,安排过渡过程可在变换器初始运行阶段消除输出超调量,一定程度上减缓系统超调量与调节时间之间的矛盾。     

微电网动态稳定性研究述评

在微电网内部,电力电子变换器接口型分布式电源广泛存在。电力电子接口微源与传统交流同步发电机在功率变换、控制策略和动态特性方面差异性较大,控制方法的多样性以及电力电子接口微源的高渗透率将给低惯量微电网的安全稳定运行带来严峻挑战。同时,多类型微源、多类型负荷在微电网内混合共存,可能引发源源耦合交互、负荷间交互以及源荷交互,不同特性的设备间相互作用将重新塑造区别于传统电力系统的动态响应特性,并诱发稳定性问题。首先对近年来国内外微电网稳定性的研究进行评述,归纳总结可再生能源渗透率不断提升下微电网典型运行特性和存在的动态稳定性问题;在微电网动态稳定性分类的基础上,分别从微电网动态稳定问题和微电网动态稳定分析方法两方面对微电网稳定性的研究动态进行分析、评价和探讨;最后,预测和探讨了微电网稳定性研究的发展趋势。     

电力机车逆变器抗扰控制策略仿真研究

为提高电力机车的稳定性和调节系统的快速性，优化面对突发情况时的抗扰控制性能，提出了一种逆变器抗扰控制策略。将自抗扰控制器置于速度环中，来代替矢量控制中的PID控制器，使用自抗扰控制技术能够改善电力机车的动态响应，优化对逆变器的控制效果。在理论基础上完成基于某八轴机车实际参数的离线仿真和半实物仿真，验证了此抗扰策略的优化效果，极大地缩短了机车调速的过渡时间，降低了超调量，增强了鲁棒性并减小了稳态误差。     

基于自抗扰控制的PMSM转速调节系统

经典PI调节的永磁同步电动机转速控制,存在快速性与超调量之间的矛盾.将自抗扰控制技术应用于永磁同步电动机转速控制中,设计跟踪微分器对输入安排过渡过程,使系统有良好的转速适应性;扩张状态观测器通过对综合扰动项的观测和实时补偿,增强了系统的鲁棒性.仿真实验结果表明,基于ADRC的PMSM转速调节系统,可实现对输入信号的快速无超调跟踪.     

行波管高压电源变换器的滑模PI控制方法

针对行波管高压电源的应用需求,为实现高压电源变换器在负载动态突变条件下良好的动态和稳态性能,提出了一种滑模比例积分(PI)控制方法。设计了一种应用于行波管高压电源的全桥LLC谐振倍压功率变换器,分析了基于自激移相调制的全桥LLC变换器的工作原理,采用平均大信号建模法建立了全桥LLC变换器的大信号模型,并基于模型设计了LLC变换器的滑模PI控制方法,采用非线性切换函数实现滑模和PI控制的平滑过渡。仿真实验结果表明:在负载脉动突变过程中,这种控制方法兼有滑模控制动态性能、鲁棒性好与PI控制稳定性好的特点,具有超调量小、动态响应时间快、稳态精度高、稳态纹波小等优点,且验证了所设计的全桥LLC变换器能够实现全工作过程的软开关。     

基于非线性观测器的DFIG直接功率控制

与传统的双馈感应发电机矢量控制方法相比,直接功率控制可简化控制器结构,提高系统的鲁棒性.文中提出基于非线性状态观测器的直接功率控制策略,并引入跟踪微分器以改善系统的动态性能,解决传统直接功率控制系统中快速性与超调量间的矛盾.理论分析与仿真实验表明基于非线性观测器的DFIG直接功率控制能够实现快速无超调控制,同时减小动态...     

可控VSC-IG装置的研究与实现

为了能够全方位地测试电能质量控制装置对各种电能扰动的补偿控制性能,研制了基于可控电压源型变流器的电力扰动发生装置(Interruption Generator based on Voltage Source Converter,VSC-IG),设计了满足装置运行稳定性与快速性指标的主电路参数。构建了基于同步旋转坐标系的电流调节的直流电压稳定控制器的设计方法。实验结果表明,所设计的主电路参数与控制器是正确的,装置可以稳定灵活地产生各类电压扰动波形。     

飞轮储能系统放电模式下的非线性控制算法

针对Buck-Boost变换器的非线性特征给飞轮储能系统的放电运行状态带来的控制问题,提出了电压电流双环非线性控制算法。基于输入/输出线性化理论,推导出电流内环的控制律,并证明了内动态的稳定性。电压外环采用鲁棒性强的滑模变结构控制方法,并增加限流环节,保证放电电路安全、稳定运行。在Matlab/Simulink仿真平台中搭建飞轮放电模型,对所提出非线性控制算法进行了仿真验证。仿真结果表明,相比于双环PI控制,该算法能够明显改善输出电压调节时间、超调量等动态特性,在输入电压存在大范围变化的情况下,输出电压能够保持恒定和较低的纹波系数。     

基于并网变换器的系统中高频振荡抑制方法

随着大规模风电/光伏并网、高压直流输电与柔性交流输电在输送通道中的建设及基于电力电子接口负荷的增长,电力系统特征趋向电力电子化,电力电子化电力装备的特性使得电力系统振荡展现出宽频化的特征,如何抑制系统中的高频振荡成为电力系统安全稳定运行面临的新挑战。并网变换器具备灵活的调节特性,通过优化其动态特性,可提高系统安全稳定运行的能力。这里提出利用锁相原理辨识出系统失稳时并网变换器输出电流的振荡分量,并将该分量叠加至电流控制输出端,使变换器并网动态特性随系统振荡频率的变化而自适应调节,从而实现对系统中高频振荡的有效抑制。基于Matlab/Simulink平台构建了对应的时域仿真分析模型,仿真与实验结果验证了理论分析的有效性。     

焊接机器人用永磁同步电机电流预测控制

针对焊接机器人永磁同步电机矢量控制系统中负载变化,外界干扰时转速不稳定以及传统PI控制中速度超调与快速性存在矛盾的问题,提出一种改进无差拍电流预测控制与模型预测控制相结合的控制方法。仿真结果表明,所提控制方法动态响应快,能够实现转速无超调,具有较强的抗负载干扰能力,并搭建硬件平台验证了控制策略的优越性。     

三相电力弹簧的无源控制策略研究

针对太阳能、风能等新能源设备大规模并入电网造成的电能质量下降问题,近年来出现了电力弹簧(ES)的概念。依据推导出的三相电力弹簧(TPES)的数学模型,搭建了对应的系统模型,依据无源控制(PBC)理论,分析了系统的无源性,并分别采用传统PI控制和无源控制验证了三相电力弹簧能够维持关键负载(CL)电压的稳定。通过仿真和实验验证,在有功功率变动工况下,无源控制的超调量远远低于PI控制的13.7%,调节时间0.03 s也低于PI控制的0.07 s,静差率0.000 2%也小于PI控制的0.08%,表明无源控制的动态性能和静态性能都更出色。此外,相比于传统的PI控制,无源控制所需参数更少,控制系统结构更加简单。     

交直流混合微电网母线接口参数自适应VSG控制策略

针对交直流混合微电网的母线接口变换器采用传统VSG控制策略时存在母线频率的超调量与暂态过程时间矛盾,以及传输功率的暂态过程长期处于超调状态问题,提出一种交直流混合微电网母线接口参数自适应VSG控制策略。该控制策略可以使接口变换器的传输功率、母线频率的超调量减小;可以优化系统的动态调节能力,进而缩短暂态过程。建立了符合母线接口变换器VSG的数学模型,在VSG数学模型的基础上引出了参数自适应VSG控制策略。通过仿真,对比参数自适应VSG控制策略与传统VSG控制策略的控制效果,验证了所提出的控制策略的有效性和可行性。     

永磁伺服系统基于微分自适应补偿的快速无超调控制策略

高性能永磁位置伺服系统要求无超调且快速的动态响应性能,一般控制策略往往无法同时满足其要求,对此提出反馈微分和前馈微分自适应控制的新型控制策略。分析了伺服系统反馈微分的作用,表明其能有效减小响应超调,但同时会降低响应速度。通过引入前馈微分,根据位置误差信号自适应调节,在保证反馈微分有效减小超调的前提下,抵消了其速度抑制作用;同时,前馈微分根据位置给定指令进行速度和电流预测,预测值补偿至速度和电流给定,从而做到提前响应。仿真和实验验证了新型控制策略自适应的有效性,解决了位置伺服系统响应超调性和快速性之间的矛盾,能实现无超调快速自适应响应控制。     

基于整数阶PI无源控制的Boost变换器研究

为了解决在负载扰动和系统阻尼变化的条件下,Boost变换器存在电感电流超调量大的问题,采用整数阶PI无源控制策略进一步提高系统的动态稳定性.首先,将整数阶PI控制方法引入到传统的无源控制器,有效地提高了系统的控制性能.其次,采用Cohen-Coon法整定最优整数阶PI控制参数,从而达到降低电流纹波的目的.仿真结果表明,...     

基于双脉宽调制变换器和电压滞环控制的电能质量信号发生装置

介绍了基于双脉宽调制(PWM)变换器的电能质量信号发生装置的结构及其工作原理;该装置采用控制简单、易于实现、鲁棒性强的电压滞环控制方式产生输出电压信号;对于存在电压突变的信号,通过引入微分负反馈来增强控制系统的快速性和稳定性,并抑制输出电压的超调量;建立了由交流接触器作为被测试设备的测试系统.仿真结果表明,该电能质量信号发生装置具有良好的动态性能和较高的控制精度,能够产生各种电能质量信号波形;可与其他设备共同构成电能质量测试系统.     

抽水蓄能电站水轮机模型参考自适应控制

将定常PID控制应用于对抽水蓄能电站水轮机的控制,针对水轮机调节系统时变特性的问题,研究了模型参考自适应控制方法,建立了水轮机调节系统线性化数学模型,并用模型参考自适应控制策略对抽水蓄能电站水轮机进行控制,同时结合李雅普诺夫稳定性理论和波波夫的超稳定性理论推导出控制器参数变化规则。进行了模型参考自适应控制器与PID控制器对机组控制的仿真研究,结果表明:自适应控制比PID控制响应速度快、超调量小、调节时间短、稳定性好,能够改善水轮机调节系统的动态特性与控制性能。     

PMSM转速调节系统安排过渡过程方法的研究

永磁同步电机(PMSM)转速调节大多采用比例积分(PI)控制,由于系统的初始误差值较大,其存在调速范围小、快速性与超调量不能兼顾的问题.将跟踪微分器用于PMSM转速调节系统中,对参考输入安排光滑的过渡过程,降低系统的初始误差,通过增大PI调节参数来保持转速响应的快速性,实现了转速响应快速超调小,增强了系统的鲁棒性和适应性.仿真实验结果验证了此种方法的优越性.     

一种改善DC-DC变换器动态性能的数字控制方式

针对低压大电流DC-DC变换器负载经常变化的特点,以动态过程输出电压超调量最小和调节时间最短为目的,提出了一种改善DC-DC变换器动态性能的数字控制方式。将变换器在负载变化时的暂态过程分为两个阶段,在每个阶段内对占空比进行直接设置,使开关处于一直导通或一直关断的状态,通过计算两个阶段转折点的输出电压并与采样电压比较以决定开关的状态。该控制方式在负载突变时和计算开关状态时间的最优控制方式有同样的性能,而算法的实时计算量却大幅降低。实验结果表明分段控制可以有效改善DC-DC变换器的动态性能。     

超超临界1000MW机组直流锅炉中间点温度机理模型的仿真验证

对东方锅炉股份有限公司制造的超超临界1 000MW机组直流锅炉汽水分离器中间点焓值的机理模型进行仿真试验分析,并对机理模型和系统辨识模型分别进行开环动态特性和闭环控制仿真试验。结果表明,该机理模型能够较全面地描述中间点温度的动态特性,适用范围广,具有更好的响应快速性和稳定性,调节时间短、超调量小。     

电力电子变换器非线性混沌现象及其应用研究

电力电子变换器混沌现象是一个必须加以重视的问题,它的研究一方面将深刻认识电力电子变换器的本质,分析一些以往无法解释的现象,如不规则的电磁噪声、系统运行的不稳定工作状态;另一方面将基于混沌现象提出新的设计方法和控制策略,实现现有电力电子变换器无法达到的性能.为此,本文将从确定性运动、随机运动角度分析电力电子变换器混沌现象研究的必然性,明确电力电子变换器混沌现象的研究目的.文中主要以DC-DC变换器为研究对象,对电力电子变换器混沌现象的基本类型进行分析和综合,由此展望对电力电子变换器混沌研究的发展和未来应用的前景.