基于线性自抗扰光伏逆变器的并网电流控制研究

针对光伏并网逆变器存在内部不确定性和外部扰动的问题,文章提出了线性自抗扰控制器对并网电流进行跟踪控制。首先,基于全桥光伏逆变器的并网拓扑建立了二阶线性自抗扰控制模型,并对其控制参数进行分析、整定。然后,利用二阶线性自抗扰控制器提高系统的鲁棒性。最后在Matlab/Simulink搭建模型,仿真结果表明:控制策略能对并网电流快速跟踪,并有效抑制扰动。     

孤岛双馈异步风力发电机组自抗扰控制研究

针对孤岛运行双馈异步风力发电机输出电压易受负载切换影响、PI控制器对电机参数依赖性高等问题,建立了包含励磁电流动态过程与电机参数误差的数学模型。将电机参数误差和励磁电流动态过程分别视为系统的内扰与外扰,应用分离性原理和零极点配置方法设计双闭环自抗扰控制器替代PI控制器,扩张状态观测器可实时估计系统总扰动,并通过前馈进行补偿。建立兆瓦级DFIG孤岛运行仿真模型进行验证,结果表明文章控制方法能够有效抑制负载切换引起的电压扰动和电机参数变化的影响,提高了系统抗扰动性能。     

火电厂燃烧系统的自抗扰控制器及其参数整定

针对火电厂燃烧系统的大滞后、大惯性以及动态特性随工况变化的不确定性等特点,设计出一种火电厂燃烧系统自抗扰控制方案,并给出该控制器的参数整定方法.试验表明:该控制方案不需要精确的模型参数就可实现干扰补偿,并可快速得到自抗扰控制器的整定参数.在电站STAR一90仿真平台上对某电厂600 MW机组进行了燃料量控制系统的变工况、10%扰动和RB试验.结果表明:与仿真平台的PID控制系统相比,自抗扰控制器具有较强的适应性和鲁棒性,而且控制系统具有优良的动态性能.该参数整定方法简单方便.     

光伏多功能并网逆变器迭代SMC+LADRC电流内环控制策略研究

针对LCL型三电平光伏多功能并网逆变器存在谐波谐振、系统抗干扰能力弱、电流跟踪精度低以及新型配电系统下负荷负载的多变复杂性等问题,设计了一种迭代滑模控制与三阶线性自抗扰控制相结合的电流内环综合控制器。首先,建立d-q坐标系下LCL型三电平逆变器数学模型;其次,设计迭代滑模控制与线性自抗扰控制电流内环控制器,并分析了综合控制器的传递函数、响应速度、跟踪精度和谐波谐振抑制能力;最后,通过仿真验证了文中所提综合控制策略可较好地抑制谐振和电流谐波畸变现象,且电流输出波形质量良好。     

基于双闭环策略的光伏并网逆变器鲁棒H_∞控制

光伏并网系统中,为了抑制逆变器参数不确定和外界干扰对输出电能的影响,提出了鲁棒双闭环控制策略。首先设计电压环线性化自抗扰鲁棒控制器,以稳定直流侧母线电压;其次建立系统电流环的广义参数不确定模型,并利用LMI设计了电流环鲁棒H∞控制器,实现对逆变器有功电流和无功电流的精确控制。通过仿真与传统PI控制方法进行比较,验证了该控制策略可以有效地消除模型不确定因素和外界扰动对系统输出性能的影响,增强光伏并网系统的鲁棒稳定性。     

直驱风力发电机组变桨距自抗扰控制器设计和分析

文章针对直驱式永磁风力发电机组极易受到风速和外界环境的干扰,造成系统参数摄动等问题,设计了一种不依赖于准确数学模型、抗干扰能力强且易于实现的风力发电机组变桨距自抗扰控制器。首先,通过理论分析验证了所设计的变桨距自抗扰控制器的稳定性,然后,与传统PI控制进行仿真和试验对比分析。结果表明,在不同风况下,相比传统的PI控制方法,所设计的变桨距自抗扰控制器能够更好地实现风力发电机组的平稳功率输出,可有效抑制极端工况下的转速波动,避免了风机的超速停机,提高了系统的抗干扰能力和鲁棒性,保障了风力发电机组的安全性。     

基于扰动观测器的微网逆变器鲁棒H∞控制策略

为抑制微网逆变器在孤岛模式下运行存在的内部参数摄动和负载扰动,文章提出了一种基于扰动观测器的鲁棒H∞控制策略。基于所建立的逆变器多参数摄动模型,利用内模原理和小增益定理设计电压环鲁棒H∞控制器;采用扰动观测器对负载投切时所产生的负载电流扰动进行观测和补偿,以提高系统的动态特性。采用2 kW实验样机对所提出的控制策略进行验证。实验结果表明,该控制策略不仅能有效抑制逆变器工作时的内部参数摄动和负载扰动,提高微网逆变器的鲁棒性能,而且在负载切换时具有快速的动态响应。     

基于改进自抗扰控制的双馈式风电机组传动系统扭振抑制策略

抑制风电机组传动系统的扭振,对于降低系统疲劳载荷、提高机组寿命具有重要意义。文章通过直接控制传动系统的扭角来抑制系统扭振,考虑非线性不确定因素,从功率的角度建立扭角数学模型。由两质量块模型得到功率和扭角的正相关关系,在此基础上,提出一种扭角参考值给定方法。采用改进的自抗扰控制策略补偿传动系统的未知扰动,将系统线性化,并通过非线性状态误差反馈将扭角给定值转化为功率给定值,进而抑制系统扭振。改进自抗扰控制参数调节简单,对扰动补偿更精确,提高了控制器的性能。仿真结果表明,所提出的抑制策略可以明显减小传动系统在阶跃风况和湍流风况下的扭振。     

基于自抗扰控制器的直驱式永磁同步风电系统双PWM控制

针对直驱式永磁同步风力发电机组,分别设计了电机侧和电网侧的变换器自抗扰控制器,从而实现在额定风速以下对电机侧的最大风能跟踪控制、电网侧直流电容电压恒定控制。与常规PI控制器相比,采用自抗扰控制器的直驱动式永磁同步发电系统,能够实现对指令转速快速及无超调跟踪、有效抑制风速变化及电网电压扰动对电容电压的影响,具有较为优秀的控制性能。     

多输入、输出耦合系统的改进线性自抗扰控制及参数整定方法

针对火电机组燃烧系统耦合性强、工况复杂、强扰动和参数调节困难的问题,在现有线性自抗扰控制(LADRC)基础上,提出一种改进线性自抗扰控制(ILADRC)。首先,根据热工系统大时滞、大惯性的特点,在LADRC线性扩张状态观测器(LESO)控制输入端串联惯性时滞前馈补偿器,实现LESO前馈和反馈信号同步,提升信号跟随和扰动抑制性能;然后,通过开环频域稳定性分析得出系统稳定性指标和控制器参数关系,进而推导出基于系统稳定性指标的定量化参数整定规则,简化参数调节过程。将所设计的ILADRC应用于火电机组床温和主蒸汽压力耦合控制仿真系统,并与比例积分微分(PID)控制、LADRC、模型辅助线性自抗扰控制(MLADRC)进行对比。结果表明：提出的ILADRC在定值跟随、扰动抑制方面具有明显优势,蒙特卡洛试验进一步证明了所提出ILADRC的鲁棒性优势。     

并网逆变器二自由度控制策略研究

为应对新能源分布式发电系统接入所致的电网阻抗变化对并网逆变器稳定运行的影响,提高其应对电网变化的能力,提出含电网阻抗估测的并网逆变器二自由度控制策略。首先构建含电网阻抗的并网逆变器模型,研究电网阻抗变化所致的阻抗失配对并网系统稳定性的影响;其次提出一种可独立调整跟随控制和抗扰控制的二自由度控制策略,设计出跟随控制器及抗扰控制器,采用非特征次谐波注入法实时估测电网阻抗,给出含电网阻抗检测的完整二自由度控制方案;最后进行仿真研究和实验验证。结果表明:所提二自由度控制策略具有同时兼顾电流快速跟随和抗电网阻抗扰动能力,可有效提高并网逆变器的稳定性。     

基于自抗扰控制的风电并网变流器锁相环设计

在高比例可再生能源渗透环境下，电力系统呈现低惯性阻尼特性，传统基于PI控制器的同步参考坐标系锁相环更易受到新能源波动性的影响，造成锁相输出结果较差，从而引发跟网型风电变流器的一系列振荡问题。提出基于一阶线性自抗扰控制器的锁相环，通过对比分析一阶线性自抗扰锁相环和传统锁相环的频域特性，说明其抗扰性能的优势。提出一种简易的参数设计方法，简化锁相环参数设计。在相同带宽尺度比较下说明高阶自抗扰控制器应用于并网变流器锁相环的局限性。通过锁相环仿真和基于混合多电平并网变流器的实验结果表明，所提自抗扰锁相环在受扰动环境下具有更准确的锁相结果，更加适用于高比例可再生能源参与的新型电力系统。     

光伏储能双向DC-DC变换器的自抗扰控制方法研究

为了提高光伏储能系统的快速性和抗干扰能力,同时考虑到双向变换器的非线性特性,在建立双向DC-DC变换器数学模型的基础上,提出一种基于自抗扰控制器(active disturbance rejection control,ADRC)的双向DC-DC变换器控制方法,设计适用于光伏储能双向DC-DC变换器的自抗扰控制器,并对系统进行实验验证。实验结果表明基于ADRC的控制策略能有效抑制直流母线电压波动和冲击,提高光伏储能系统的动态性能和抗干扰能力。     

基于自抗扰的微电网下垂控制

摘要： 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。     

蒸汽发生器水位SDRNN优化自抗扰控制

针对蒸汽发生器(SG)水位控制过程存在的主要问题,引入水位自抗扰控制(ADRC)方案.通过扩张状态观测器实时估计系统内、外扰动,并采用前馈方式予以动态补偿,同时依据状态误差矢量进行非线性反馈调节,缓解控制系统快速与超调之间的矛盾.并引入二阶对角递归神经网络(SDRNN)动态辨识SG Jacobian信息,实时优化自抗扰控制器参数.分别在水位、蒸汽和给水扰动下进行SG水位仿真实验,并对比了前馈串级PI控制与SDRNN-ADRC控制的响应曲线.结果表明:在扰动工况及控制对象参数时变下,此SG水位控制系统的控制响应迅速、超调小且稳态误差小,具有优良的动、静态性能.     

计及变流器影响的直驱式永磁同步发电机二阶自抗扰控制

研究基于新型自抗扰技术的直驱式永磁同步发电机电气控制系统。考虑变流器对控制系统输出电压的影响,建立发电机组的数学模型,以此为基础设计二阶自抗扰控制器,对设计的扩张状态观测器和控制器的收敛性进行分析并给出控制参数配置方法。通过仿真对所提控制系统的可行性及控制性能进行定量分析,结果表明,该控制系统能够快速稳定的控制发电机组的运行过程,且相比传统的矢量控制及一阶自抗扰控制具有更好的动态性能及鲁棒性能。     

一种单相PWM整流器动态性能优化控制策略

以单相脉宽调制(PWM)整流器为研究对象,以提高其控制系统动态性能为目的,针对传统DQ电流解耦控制电压外环采用PI控制存在动态性能和抗扰性能差的问题,提出一种电压外环自抗扰控制的优化控制策略。首先采用基于延时法构建虚拟分量的方法建立单相PWM整流器在dq旋转坐标系下数学模型;然后根据电压外环方程进行电压外环自抗扰控制器设计,得到外环自抗扰控制,内环DQ电流解耦控制的优化控制策略。最后,对提出的控制策略进行仿真和实验验证,并与电压外环采用PI控制的控制策略进行对比研究,结果证明所提控制策略的可行性和有效性。     

自抗扰控制器在工业微电网的应用

通过对一个水处理站的负荷进行分析,根据具体数据对该负荷建立了函数模型;在供电微电网控制策略中,加入了典型的二阶自抗扰动控制器,建立了含自抗扰干扰控制器的微电网模型;利用Matlab/Simulink软件对系统进行了仿真研究,结果表明微电网的控制策略中加入自抗扰控制器结构,有利于抑制微网所带负载和并网过程中的冲击电流等干扰,为微电网的稳定运行提供保障。     

双凸极电励磁发电机的ADRC控制器设计与分析

针对双凸极电励磁发电机,提出一种线性自抗扰控制励磁电压调节器。结合发电机数学模型,详细分析该控制策略下的调压器工作原理,给出基于系统频域稳定性分析的控制参数设计方法。利用电磁有限元瞬态分析技术与控制电路构建了"场-路"联合仿真系统,验证自抗扰控制的可行性和参数设计方法。相关的发电性能仿真结果表明:基于线性自抗扰控制的双凸极电励磁发电机的静特性硬,且具有优良的动态性能。     

直流微电网系统的DC/DC变换器控制系统设计

全桥DC/DC变换器由于具有高功率密度、高效率、高变压比及电气隔离的特点,成为直流微电网系统中重要的电力电子接口。而移相全桥DC/DC变换器具有高阶时变非线性的特点,具体应用时较难建立其精确的数学模型,这影响了传统PID控制性能,因此设计了模糊自整定控制器。通过对峰值电流模式下变换器的小信号建模,在传统PI控制的基础上,给出了基于模糊理论的PI参数在线自整定方法。同时,利用Matlab仿真工具给出了模糊控制器的设计方法,并通过DSP对其进行软硬件实现。仿真和试验结果表明,模糊自整定控制与常规PI控制相比,提高了系统的抗扰动能力,改善了系统的动态性能,从而提高了整个微电网系统的可靠性。