矩阵式变换器驱动异步电机调速系统的非线性自抗扰控制

相对于传统的脉宽调制(PWM)型变频器,矩阵式变换器驱动异步电机调速系统具有一系列优势,如不需要直流储能元件,高输入功率因数和能量双向流通能力.但是,由于矩阵式变换器的直接变换特性,异步电机系统的调速性能易受到矩阵式变换器输入侧电压扰动的影响.本文将一种具有良好鲁棒性的非线性自抗扰控制器(ADRC)应用于矩阵式变换器驱动异步电机调速系统,设计了控制器的结构和参数,用其代替了传统的比例-积分(PI)调节器.在调速系统中,非线性自抗扰控制器对由外部扰动和模型不确定性引起的内部扰动进行估计和补偿.仿真结果表明,采用上述非线性控制器提高了调速系统在矩阵式变换器输入电压非正常工况下的抗干扰能力,并改善了异步电机的动态调速性能.     

基于自抗扰控制的双向DC-DC变换器并联均流控制

双向DC-DC变换器作为微电网的重要组成部分,可以实现各个微源之间的能量流动,但变换器并联运行时存在均流问题。为了解决双向DC-DC变换器的抗扰动能力和均流控制效果,在建立双向DC-DC变换器数学模型的基础上,设计了一种电压电流双闭环自抗扰控制(ADRC)策略,同时考虑双向DC-DC变换器并联运行的均流特性,将ADRC与中间电流均流控制相结合,提出了一种适用于DC-DC变换器的自抗扰均流控制算法。仿真结果表明,与传统PI控制系统相比,该控制系统具有更优的快速性、鲁棒性和适应性。     

基于平坦理论的直流微电网双向DC-DC变换器改进滑模自抗扰控制

针对直流微电网系统中分布式电源功率波动、负载频繁投切以及不确定性扰动造成的母线电压波动问题,以直流微电网储能单元双向DC-DC变换器为研究对象,提出了一种基于平坦理论的改进滑模自抗扰控制策略。该方法采用双闭环控制结构,其中,电流内环采用微分平坦控制,提高系统的动态响应速度。在考虑系统抗扰性能和高频噪声影响的基础上,利用增阶滤波扩张状态观测器对外环模型总扰动进行估计。并根据状态量和扰动量估计信息设计了电压外环改进滑模自抗扰控制器,进一步提升系统的鲁棒性能。最后利用Matlab/Simulink软件进行仿真,验证了所提控制策略的有效性及优越性。     

基于自适应PSO的微电网双向DC-DC变换器前馈自抗扰控制

针对传统PI控制光储微电网系统双向DC-DC变换器存在的直流母线电压波动大、充放电有效性差、抗干扰能力弱等问题,设计了一种基于自适应粒子群优化(APSO)的双闭环控制策略。首先,建立双向DC-DC变换器的数学模型。其次,设计了包括电压环线性自抗扰控制(ADRC)、电流环PI控制的双闭环控制系统,并在电压环中加入前馈控制以增强控制系统的鲁棒性。然后,针对自抗扰控制器参数难以整定的问题,提出了一种基于APSO算法的参数优化系统,该算法引入了自适应惯性权重因子,使惯性权重在粒子群迭代过程中可以动态调整以获得更佳的寻优效果。最后,设计一种带罚函数的时间乘以误差绝对值积分(ITAE)指标作为适应度函数,实现了前馈线性自抗扰控制(FF-LADRC)系统控制参数的自主寻优。MATLAB仿真结果表明,所提控制策略能够有效减小直流母线电压波动,提升储能系统的充放电性能,解决了线性自抗扰控制器参数整定问题。     

自抗扰控制在直流微网混合储能中的应用

针对直流微源和直流负载变化的不确定性,本文采用一阶低通滤波器对波动功率进行分频,分频后的高频部分由超级电容承担,低频部分由蓄电池承担,并建立了双向DC-DC变换器的数学模型,采用线性自抗扰控制器对其控制。     

基于改进PSO的LLC谐振变换器自抗扰控制优化

针对传统比例积分微分(PID)控制LLC谐振变换器存在抗干扰能力差、动态性能不佳等问题,提出采用改进粒子群算法优化(PSO)自抗扰控制(ADRC)模型参数,达到优化LLC谐振变换器控制目的。为解耦自抗扰系统参数,对LLC谐振变换器进行小信号建模,将拟建ADRC模型视为二自由度系统,利用PID与ADRC传递函数存在的等效关系,使用频域法获得ADRC模型参数初始值。针对传统粒子易在全局最优位置周边产生振荡现象,采用线性递减惯性权重(LDIW)的粒子群在扩展范围内对ADRC模型参数进行优选重组,提升整定效度。实验证明优化后LLC谐振变换器ADRC动态性能明显改善。启动时电压到达标值减少5 ms,负载突变时电压恢复稳态减少2 ms。     

LLC谐振变换器自抗扰控制研究

LLC谐振变换器采用PI控制器对环路补偿时存在带宽设计受限、动态性能不佳、抗扰能力较差问题。本文将自抗扰控制(ADRC)等效为二自由度系统,提出利用PID与ADRC之间的等效关系,通过频域法对ADRC参数进行预设计,并采用粒子群算法(PSO)对ADRC参数进行优化,通过多次迭代得到ADRC参数最优解。最后设计并制作一台额定功率为300 W的样机,仿真和实验证明,ADRC控制策略有效解决了传统PID控制器在负载扰动较大情况下系统的调节时间较长问题,加载过程调节时间缩短了3.4 ms,减载过程调节时间缩短了2.5 ms,所设计控制器有效提高了LLC变换器的动态性能。     

结合电流应力优化的双有源全桥DC-DC变换器自抗扰控制

针对微电网系统中双向直流变换器需同时具有良好的稳态特性和动态响应这一问题,该文提出一种结合电流应力优化的双有源全桥（DAB）DC-DC变换器自抗扰控制方案,并对DAB变换器在扩展移相调制下的传输功率和电流应力数学模型、电流应力优化与自抗扰控制相结合等关键技术展开分析研究。在扩展移相调制基础上,利用条件极值法求解不同工作模式的电流应力最优解。同时构建自抗扰闭环,通过扩张状态观测器对系统状态进行实时估算,将输入电压突变、负载投切、电流应力优化策略导致传输功率波动等视作系统扰动并进行补偿。最后设计并研制一套200W实验样机,对比不同控制方案的性能,样机动稳态实验结果验证了所提出控制方案的可行性和先进性。     

基于自抗扰的微电网下垂控制

针对由分布式能源发电组成的微电网中进行负荷投切、分布式电源的波动性、电力电子器件参数变化等引起的谐波问题,提出一种基于自抗扰控制器的抗扰控制策略。通过将自抗扰控制器与微电网的下垂控制相结合,由内扰和外扰引起的输出电压波动,通过前馈补偿消除干扰,提高电能质量。仿真结果表明,当负荷变化时,直流侧电源突加扰动时,该控制策略具有较好的抗扰性能和鲁棒性。     

Boost变换器非线性电流控制方法

基于输入输出线性化,提出一种新型Boost变换器非线性电流控制及其改进方法。通过研究该系统的内动态稳定性,指出对于电流控制(current control method,CCM) Boost变换器,当采用电压模式控制时,其内动态不稳定;当采用电流模式控制时,其内动态稳定,可通过直接控制电感电流间接控制输出电压。因此,采用输入输出线性化非线性控制方法,推导出新的电流控制律。实验结果表明,该方法能够保证电感电流有效精确的跟踪给定值,但输出电压存在稳态误差,需对所给控制方案进行修正。进而考虑实际电路附属参数的影响,推导出了修正后的控制律,实验验证了修正方案的正确性,改进后控制系统动稳态性能良好。     

三电平双向变换器

提出了一种新颖的三电平双向直流变换器。与传统的两电平双向直流变换器相比,该变换器具有结构简单,输入输出共地,易于控制;开关管电压应力仅为高电压端输入电压的一半;电感大大减小,从而提高变换器的动态响应等优点,因此非常适合于燃料电池、光伏发电和风力发电等分布式供电系统。该文分析了三电平双向变换器的工作原理,并详细给出了交错控制互补驱动、能量双向流动控制和飞跨电容电压控制的实现方法。该文最后通过一个1kW的原理样机验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

推挽正激移相式双向DC-DC变换器

移相式双向DC-DC变换器(Bi-directional DC-DC Converter,BDC)是BDC的基本拓扑之一.文章研究了移相式BDC的调压工作原理和输入输出电压变比、移相角对其环流能量的影响,并进行了仿真验证,指出移相式BDC方案不适于宽调压范围应用.结合移相式BDC的工作原理,把推挽正激电路应用在移相式BDC场合,并进行了试验验证.     

超导磁储能系统自抗扰控制策略研究

本文针对电压源型换流器(voltage source converter, VSC)的超导磁储能(superconducting magnetic energy storage, SMES)系统,设计了一款自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)。首先,分别建立了SMES的交流侧VSC、直流侧斩波器数学模型;其次,基于非线性扩张状态观测器和线性误差反馈律设计了SMES的交、直流侧ADRC;然后,通过描述函数法分析了ADRC的稳定性;最后,在MATLAB/Simulink平台中搭建了仿真模型。仿真结果表明,与传统PI控制相比,ADRC具有更好的动态响应性能和抗扰动特性,并针对系统参数的不确定性具有更好的鲁棒性,有效地提高了SMES的运行可靠性。     

DC-DC变换器滑模变结构控制研究

为提高DC-DC变换器的抗扰性能,研究了Boost变换器的滑模控制策略.本文首先利用状态空间平均法对Boost变换器进行数学建模,然后建立PID型滑模控制器,进而推导出系统等效控制表达式.为了得到更好的抗扰效果,用光滑函数代替符号函数,得到了去抖振控制表达式.最后利用Matlab/Simulink对两种控制方式进行仿真...     

非隔离双向四端口直流变换器及其控制策略研究

针对多端直流输电系统中的潮流汇集、分配以及电压变换需求,提出了一种基于双向buck+boost变换器的非隔离双向四端口直流变换器。所提出的直流变换器只需经过DC-DC单级升降压变换,提高了变换器的效率和功率密度;相对于传统多端口变换器通过公共交流母线或公共直流母线连接的方案,该变换器无需采用母线电容和交流变压器,降低了变换器体积和成本,提高了系统可靠性;该变换器中任意一个输入到输出端口之间均构成一个双向buck+boost变换器单元,各个单元在功率回路不存在相互耦合,控制更易实现。在PSCAD/EMTDC平台中搭建了四端双极柔性直流输电系统仿真模型,对直流变换器潮流分配和电压变换功能进行了仿真分析,并研制了双极四端口直流变换器原理样机,进行了相应的动模实验验证。仿真和动模实验结果表明,该直流变换器能够有效实现直流潮流分配和电压变换功能。     

多电平技术在电力系统中的应用

电力电子技术在电力系统中具有十分广阔的应用前景。多电平变换器是电力电子研究领域的核心技术之一。对已有的多电平技术在电力系统中的应用进行了归纳和分析,最后预测了其发展趋势。     

一种新型全桥零电压转模 PWM DC-DC变换器

针对移相全桥ZVS PWM DC-DC变换器滞后桥臂零电压开关范围窄、占空比丢失严重以及转换效率较低等缺点，该文提出了一种新型的全桥ZVT PWM DC-DC变换器拓扑。这种电路在传统移相ZVS PWM DC-DC变换器的基础上增加了两个无源网络，其中一个并联在原边的主电路中，为滞后桥臂实现零电压开关提供条件；另一个串联在变压器的副边，以减小变压器的导通损耗。这种电路有宽零电压负载范围，占空比丢失小等优点，可以提高了开关电源的效率，且输出性能好。该文分析了变换器的工作原理以及滞后桥臂零电压开关的实现条件。该文采用了DSP作为控制芯片，实现了系统的双闭环控制。最后研制了一台功率为600W，工作频率为100kHz的样机，实验结果验证了这种新型全桥ZVT PWM DC-DC变换器相关理论的正确性。     

基于自抗扰控制技术的双馈型感应发电机功率解耦控制

由于风机空气动力的不确定性和电机模型的复杂性,双馈风力发电系统的模型很难精确。目前很多控制方法依靠系统和电机的精确模型,这样它们的控制效果就受到很大影响。因此,采用自抗扰控制器进行变速恒频风力发电控制以期提高系统的控制效果。通过定子磁场定向和矢量变化理论,推导出了双馈电机矢量模型和控制策略。采用MATLAB/Simulink建立了系统模型并进行了仿真,仿真结果表明,采用二阶自抗扰控制器在并网后功率解耦控制中具有很好的鲁棒性和抗干扰能力。