基于单周期控制的单相交流电子负载的研究

为实现交流电子负载模拟阻性负载以及任意功率因数的感性和容性负载,基于单周期控制建立了包括电压型PWM整流器与单周期控制器两部分的单相交流电子负载模型.其中,PWM整流器采用单极性调制方式,控制器采用双环控制,其外环为直流电压控制环,内环为交流电流控制环.然后利用Matlab/Simulink软件对在不同属性负载下的单相交流电子负载进行了仿真.仿真结果表明：单周期控制单相交流电子负载能够较好地完成各种负载特性的模拟,抗扰性强,响应快,阻性、阻感性、阻容性3种负载的响应时间分别为100ms、160 ms和170 ms,验证了单周期控制策略的有效性和实用性.     

交流能馈型直流电子负载研究

研究了一种由软开关移相全桥电路和L型滤波器的并网逆变器电路级联组成的交流能馈型直流电子负载装置.前级软开关移相全桥电路采用输入电流外环PI控制、输出电流内环单周期控制的控制策略,通过控制输入电感电流来模拟机车电源的输出特性.针对并网逆变器使用PI控制器时并网电流存在稳态误差的缺陷,研究了并网逆变器电路采用直流母线电压外环PI控制、并网电流内环准谐振PR控制的控制策略,通过电压外环实现逆变器直流电压稳定,电流内环实现并网电流无静差控制.MATLAB仿真与实验结果验证了该交流能馈型直流电子负载拓扑和控制策略的可行性.     

一种单相全桥交流电子负载单周期控制策略

分析基于单相全桥拓扑结构的交流电子负载模拟器原理,介绍该负载模拟器单周期控制策略。在此理论基础上进行仿真实验,并从负载模拟精度和动态响应速度两个方面,将单周期控制策略和PID控制策略进行比较。仿真实验显示,单相全桥AC/DC拓扑结构结合单周期控制方法,不仅可以大大提高电子负载模拟精度,还能快速抑制电源干扰,是一种实用的交流电子负载模拟器控制策略。     

基于分数阶PID控制的交流电子负载的研究

目前,交流电子负载作为测试电源好坏的检测装置,功能全面,可以模拟任意真实负载.这种交流电子负载包含两部分,一是负载特性模拟单元,其二为能量回馈单元,本文主要研究对负载模拟单元的控制,该单元由两个环节组成:电流跟踪环节和指令电流信号产生环节,其中电流跟踪环节由PWM整流器来控制实现,而研究的关键是如何更好的实现电流的准确跟踪,本文提出了一种新的控制算法,即分数阶PID控制,完成从被测交流电源实际发出的电流信号快速且准确的跟踪上指令电流信号,完成电子负载对待测电源呈现设定的负载形式,完成负载的模拟功能.最后利用matlab仿真软件,在simulink环境下搭建该模拟负载控制单元的仿真模型,仿真结果证明了该控制方案的可行性与合理性.     

机车电源测试用电子负载研究

为节约能源和提高测试准确性,针对机车电源出厂测试设计一种能量回馈型交流电子负载。介绍此电子负载主电路拓扑与主要功能,分析起能量传递作用的中间直流母线电容控制要求和谐波产生原因,设计两级PWM变换器控制方案,采用电压外环电流内环双闭环控制结构,基于TMS320F2812DSP搭建系统控制电路。试验结果,表明设计的电子负载能准确模拟各种负载特性并将能量回馈至为被测试机车电源供电的直流供电电源。     

一类摩擦非线性系统的PID控制和摩擦补偿控制的实验比较研究

研究一类高度非线性摩擦特性影响下的控制系统的定位控制问题 .针对负载扭矩变化而造成摩擦特性的变化 ,采用PID控制和摩擦补偿控制对阀控液压马达控制系统的定位控制进行实验对比分析 .实验结果表明 ,常规比例控制由于受摩擦的影响产生较大的稳态误差 ,而积分控制的引入可减小稳态误差 ,但却引起系统产生极限环振荡和较长的调节时间 ;简单的定摩擦补偿在恒定的负载扭矩下可以有效地减小稳态误差 ,但是当负载扭矩大范围变化时 ,稳态定位精度将大大降低 ;基于误差和误差变化的动态摩擦补偿 ,在负载扭矩大范围变化的条件下均获得了高精度的定位控制 .     

PEL负载模拟部分建模与仿真

电力电子负载(Power Electronic Load,PEL)逐渐代替传统的能耗型负载对电源进行出厂测试.为满足直流电源测试的需要,研制了一种能馈型直流电力电子负载.该电力电子负载采用两级结构,前级为负载模拟部分,后级为能量回馈部分.首先建立负载模拟部分的小信号模型,推导输入电流对占空比的传递函数,设计出合适的PID控制器,最后搭建基于MATLAB的仿真模型进行验证,仿真结果表明所建立的小信号模型是合理的,设计出的PID控制器能使该电力电子负载稳定工作,动态响应较快.     

一种基于TDA7293芯片的直流电子负载

为克服传统的直流电子负载所存在的问题,提出将TDA7293音频放大器应用于小功率的直流电子负载中.在对TDA7293功能分析的基础上,设计了一种基于TDA7293的直流电子负载.首先分析了该电子负载功率电路的工作原理,设计了相关电路参数,然后进行了实验.实验结果验证了所提出的方案和设计的有效性,并反映了TDA7293应用于直流电子负载的优点.最后给出了正确地使用TDA7293芯片应注意的问题.     

基于STC8的模块化数控直流电子负载设计

针对电子负载智能化程度不高,难以灵活选择功率的问题,完成了模块化数控直流电子负载的设计与制作。系统以STC8单片机为核心,控制负载模块工作在CC、CV、CR等不同模式,并能够自动测试和计算负载调整率等相关参数。模块化的设计使用户可以根据实际需求增减模块数量,灵活配置电子负载的功率,降低整机成本、提升性能。     

高压Buck变换器模糊PI混合控制策略的研究

针对Buck变换器这种非线性系统,传统PI控制在动态性方面并不理想。提出一种混合控制策略,通过模糊PI控制与PI控制分段对Buck变换器进行调节。以dsPIC33单片机为核心控制器件,搭建了一台2kW的Buck变换器实验平台。实验结果表明,当负载变动时,相较于独立的PI算法,采用混合控制策略系统输出电压波动更稳定、稳态误差有改善、动态性能更好,是一种较理想、可实现的控制算法。     

核电站冷却剂平均温度系统的模糊PI并行控制研究

为了对冷却剂平均温度控制系统进行优化,设计了模糊PI并行控制器。研究了控制棒（R棒）棒速输入下的冷却剂平均温度特性并基于棒速进行控制器的设计。为了优化控制品质以及减少调节时间,引入先进控制算法进行控制方案的优化。根据秦山二期核电站相关数据建立冷却剂平均温度被控对象模型,采用模糊控制与PI控制并行切换的方法,以弥补模糊控制在被控量小范围变化下精度不高以及PI控制难以提升控制速度的缺陷。最后与传统PI控制效果进行了比较,结果表明,所提的冷却剂平均温度模糊PI并行控制系统响应速度更快,具有良好的控制性能。     

基于自适应模糊PI控制的并联有源电力源滤波器

针对传统有源滤波器无功和谐波复杂的检波单元,以及为克服系统负载切换时对直流侧电容电压的影响,提出了电源电流直接控制的有源滤波器,省去了传统有源滤波器的谐波检测单元,介绍了电源电流直接控制的有源滤波器的基本原理,并且直流侧电容电压采用PI和自适应模糊PI两种控制方式,在Matlab/Simulink环境下对两种控制方式在系统响应时间,超调量以及负载扰动情况下进行仿真,并且对两种仿真结果进行了比较.仿真表明采用自适应模糊控制的算法,系统的响应速度加快,调节精度提高,稳态性能变好,而且没有超调和振荡,具有较强的鲁棒性.     

异步电机调速系统基于灰色预测的模糊PI控制

针对传统PI控制的不足,将基于转速误差灰色预测的模糊PI控制引入异步电动机调压调速系统中,提出了一种计算简便的控制方法。该方法利用GM(1,1)模型预测转速误差,并采用模糊控制器对PI参数进行实时在线自调整,改善了系统的控制性能。仿真结果表明,在给定转速和负载转矩变化的情况下,该方法较传统的PI控制具有更好的控制效果。     

火电厂主汽温控制系统的自抗扰控制仿真研究

针对主汽温控制系统的特点,应用先进的自抗扰控制技术(ADRC),提出了主汽温控制系统的ADRC-PI与ADRC-ADRC两种控制方案,内回路采用PI或ADRC控制,外回路采用ADRC控制。仿真试验结果表明,相对于常规的PI-PI控制方案,ADRC-PI与ADRC-ADRC两种控制方案具有更好的控制品质和强鲁棒性,不仅可以有效地克服干扰,而且在对象特性参数变化较大时仍能获得稳定的控制品质。其中,ADRC-ADRC的控制品质要比ADRC-PI更好些。     

导弹尾翼电动负载模拟器快速终端滑模控制

针对永磁同步电机驱动的导弹尾翼电动负载模拟器存在的高阶非线性及参数时变问题,提出一种基于反演设计的快速终端滑模控制方法.建立电动负载模拟器系统的状态空间模型,将建模误差及参数摄动视为未知扰动项,基于反演控制的设计思想,将系统模型划分为3个子系统,采用快速终端滑模方法设计控制律,使跟踪误差在有限时间内收敛到零.然后应用Lyapunov方法证明了闭环系统的渐进稳定性及有限时间收敛特性,最后通过试验验证了该控制策略的有效性.与PI+前馈补偿控制策略相比,该方法能够更好地抑制系统中的多余力矩,提高了电动加载系统的力矩加载精度,同时有效提高了加载系统的鲁棒性.     

单相直流侧串联型APF非线性平均电流控制

直流侧串联型APF采用PI平均电流控制时,在低频开关切换点存在着严重的电流畸变.该文分析了产生此电流畸变的原因,指出在低频开关点,高频开关的占空比需要发生跳变,而PI控制器不能实现占空比的跳变,这是造成此刻电流畸变的原因.非线性平均电流控制的控制特点是占空比直接参与控制,因此当系统占空比发生跳变时,该控制方法可以实现实际占空比的跳变.该文提出的将非线性平均电流控制应用到直流侧串联型APF中,解决了低频开关切换点的电流畸变问题.仿真结果证明了所提方法的正确性.     

基于专家规则的模糊控制器的仿真研究

结合一个机炉非线性模型,设计了一种炉跟机协调控制方式,对主汽压力控制回路采用基于专家规则的由ＰＩ类型模糊控制器和ｂａｎｇ－ｂａｎｇ控制器构成的智能控制器;对功率控制回路采用ＰＩ类型模糊控制器。通过仿真研究证明,控制效果明显优于两回路均采用传统ＰＩＤ控制器的控制系统。     

Power Control Based on State Space Strategies for Grid-Oriented Inverters with LCL Filters

面向LCL型并网变换器的状态空间功率控制策略研究

陆春宇,花为,胡铭觐

（东南大学 电气工程学院,南京 211189）

摘要：

针对带LCL滤波器的网侧变换器三阶数学模型,分析了其复杂动态特性及可能影响系统稳定性的谐振问题。为实现LCL型系统的有源阻尼谐振抑制及提升电流调节性能,提出一种考虑参数整定的状态空间电流调节策略,相关参数基于模型等效方法计算获得。相比于传统有源阻尼方法,本文将扩展状态观测器与电流控制策略相结合,有效避免了额外传感器的使用,同时结合滤波策略的同步锁相环能够有效抑制电网电压。最终,基于上述策略构建的双闭环功率调节器能够有效提升功率控制的动态性能及稳态精度。仿真结果验证了调节策略的有效性。

关键词：LCL型并网变换器,状态空间电流控制,同步锁相环,闭环功率控制

     

模糊控制在轻武器遥控架座伺服系统中的应用

针对伺服系统这一包含非线性和不确定性的复杂系统,提出了应用模糊控制方法设计的由电流环和速度环构成的双闭环控制系统,其中电流环采用常规的PI调节器设计,速度环采用模糊自适应的PID控制器设计.仿真结果表明,该方法与常规的控制方法相比,具有良好的静、动态特性,从而证明了该设计方法的正确性和合理性.