基于混合灵敏度的交直流混合微网交直流断面电压H_∞鲁棒控制EI北大核心CSCD

交直流混合微网具备交流微网与直流微网各自的特点,可以更加充分地利用各种不同类型的可再生能源发电,满足不同负荷的需要。交直流断面是交直流混合微网中直流区域与交流区域的互联部分。该文提出的基于混合灵敏度的交直流混合微网交直流断面电压H_∞鲁棒控制,主要控制断面两侧电压并使之稳定。通过构建S/R/T混合灵敏度函数,提高交直流断面抗击交流扰动和直流扰动的标称性能,增强其应对参数摄动的鲁棒性能。通过Matlab/Simulink仿真平台,验证了交直流断面电压H_∞控制器的抗干扰能力与在换流器参数发生变化时该控制器仍可保持良好的控制性能的能力。     

基于混合灵敏度的交直流混合微网交直流断面电压H_∞鲁棒控制

交直流混合微网具备交流微网与直流微网各自的特点,可以更加充分地利用各种不同类型的可再生能源发电,满足不同负荷的需要。交直流断面是交直流混合微网中直流区域与交流区域的互联部分。该文提出的基于混合灵敏度的交直流混合微网交直流断面电压H_∞鲁棒控制,主要控制断面两侧电压并使之稳定。通过构建S/R/T混合灵敏度函数,提高交直流断面抗击交流扰动和直流扰动的标称性能,增强其应对参数摄动的鲁棒性能。通过Matlab/Simulink仿真平台,验证了交直流断面电压H_∞控制器的抗干扰能力与在换流器参数发生变化时该控制器仍可保持良好的控制性能的能力。     

差分进化改进微电网负荷频率混合H2/H∞ 鲁棒控制

针对外部扰动及系统参数摄动引起微电网负荷频率波动问题,设计了混合H_2/H_∞鲁棒控制器对系统负荷频率进行控制。建立了包含电池的柴油发电机组二次频率控制模型,引入低通滤波器,使电池对系统高频扰动信号具有较好的抑制能力。以误差平方的积分最小作为系统的目标函数,在综合H_2范数表征的系统性能和H_∞范数表征的鲁棒性能下,设计具有多目标约束条件的混合H_2/H_∞鲁棒控制器。采用差分进化算法对控制器加权函数参数进行寻优,使控制器在满足约束条件下达到最优。仿真实验结果表明所提出方法在满足系统鲁棒性能的基础上,同时具备较好的控制输出,保证微电网频率在外部功率扰动和系统参数摄动情况下具有较好的动态性能。     

弱电网下并网逆变器自适应H∞控制方法

在实际应用中,采用传统的鲁棒H_∞控制方法的并网逆变器,其稳定性和干扰抑制性能往往会受到电网弱电网特性的影响。为了增强并网逆变器对电网阻抗变化的适应能力,提出一种适用于弱电网的并网逆变器改进H_∞控制方法,即自适应H_∞控制方法。以单相并网逆变器为例,建立了弱电网下并网逆变器的鲁棒H_∞控制模型,证明了弱电网特性将会造成该模型中系统参数、控制输入参数以及干扰输入参数出现参数摄动,从而影响了系统的稳定性以及干扰抑制性能。为了克服弱电网特性的影响,改进方法中引入了间接控制来取代公共连接点电压前馈动态地调节公共连接点电压,消除了控制系统的参数摄动,增强了并网逆变器对弱电网具有自适应性,提高了系统的稳定性和干扰抑制性能。最后,通过搭建的实验平台验证了理论分析和所提自适应H_∞控制方法的合理性及有效性。     

基于H_∞控制的无刷直流电机鲁棒控制器

针对无刷直流电机控制系统容易受负载扰动和参数变化等影响的特点,基于H∞控制方法设计了一种鲁棒控制器,解决了传统控制器在满足系统跟踪性能和抗干扰性能要求方面存在的矛盾。仿真结果表明,该控制器系统对于外部扰动及参数摄动具有鲁棒稳定性和较强的鲁棒跟踪能力。     

永磁同步电机调速系统H∞鲁棒控制

针对表面式永磁同步电机调速系统易受参数摄动和负载扰动等不确定性因素的影响问题,在传统矢量控制方案基础上提出了H_∞鲁棒控制策略。首先,在系统状态空间表达式误差模型下,考虑扰动因素设计了基于哈密顿-雅可比不等式的H_∞鲁棒电流控制器,实现了电流控制的鲁棒性;其次,在运动方程扩展状态空间表达式下,设计了基于线性矩阵不等式的H_∞状态反馈控制器增益型H_∞滑模面,进一步设计滑模控制律,得到了鲁棒H_∞滑模速度控制器,确保了速度控制的鲁棒性,改善了系统的动态品质;最后通过仿真和半实物仿真实验验证了该文提出控制策略的有效性和可行性。     

基于LMI的交直流混合微网断面电压非脆弱鲁棒H∞控制

以交直流混合微网为研究背景,对其中用于实现混合微网能量互济的交直流断面系统展开研究。考虑系统中存在的不确定性和脆弱性,采用非脆弱鲁棒H_∞控制方法以稳定交直流母线电压。同时为兼顾系统的动态响应特性,结合LMI(Linear Matrix Inequalities)区域极点配置,设计交直流断面系统非脆弱鲁棒H_∞-γD-稳定控制器。仿真研究表明,所设计的控制器在参数不确定、存在外界干扰和控制器增益摄动情况下具有较好的控制性能,满足混合微网交直流断面系统对稳定性、鲁棒性和高精度控制的要求。     

永磁同步电机混合LQ—H∞控制研究

为了抑制永磁同步电机存在的参数摄动、负载扰动等不确定因素对系统性能的影响,该文提出了一种将线性二次型（LQ）最优控制同H∞鲁棒控制相结合的鲁棒跟踪控制策略。H∞控制作为抗扰调节器,保证系统的鲁棒性能,克服系统中存在的模型不确定性与外部干扰对系统性能的影响;LQ最优控制作为跟随调节器可以保证系统的跟踪性能。仿真结果表明,设计的LQ—H∞混合控制器对参数摄动和负载扰动具有较强的鲁棒性,而且系统具有较强的跟踪性能。     

基于互联和阻尼分配跟踪的孤岛微电网非线性电压功率控制

针对孤岛微电网中分布式电源变换器应对大扰动能力差、扰动过程中电压和功率波动大、且无法回到原始运行状态等问题,该文提出了一种适用于孤岛微电网中多分布式电源变换器的非线性跟踪控制方法。该控制方法基于同步参照系（synchronous reference frame, SRF）中的互联和阻尼分配无源控制器（interconnection and damping assignment passivity-based controller, IDA-PBC）进行设计,该控制器负责控制微网内功率转换装置（power conversion units, PCU）的动态特性。PCU包括DC/DC升压变换器通过互连电容与DC/AC逆变器耦合,并通过LC滤波器连接到电网。该控制器使 PCU在系统运行点变化期间平滑地抑制电压/电流和有功/无功功率的变化,同时精确地跟踪由下垂控制器产生的参考指令。最后,在多源孤岛微网上对PCU进行了时域仿真分析,将所提方法与PI控制器以及现有非线性控制策略进行比较,仿真结果表明,所提方法能较好地抑制大扰动下微网的电压、电流以及功率波动,控制效果明显优于PI控制和其他非线性控制。     

固体氧化物燃料电池发电系统建模与控制

根据固体氧化物燃料电池（SOFC）的电化学特性和微网的运行要求,建立了含SOFC、BOOST变换器、蓄电池（BESS）、双向DC/DC变换器、DC/AC逆变器和滤波器6部分的SOFC发电系统整体模型,提出了适应各种运行状态的控制策略。DC/AC逆变器采用V/f下垂控制,包含内环电流和外环电压;逆变器控制模块中包含重连同步环节,作用于微网从孤岛到并网模式的平滑转换。为了提高SOFC的动态响应速度,在直流母线侧并联储能蓄电池,采用双向DC/DC变换器的滞环充放电控制来提高功率调节速度。构建了包含SOFC发电系统的微网模型,并网、孤岛以及两种模式间切换时的仿真结果表明所提出的SOFC发电系统模型能正确反映SOFC的电化学特性,控制策略效果良好,能在微网各种运行条件下保证微网的稳定运行。     

基于H ∞混合灵敏度的交直流混合微网频率控制

微网中高比例风力、光伏发电的输出功率具有随机性、波动性,同时负荷功率具有随机时变性,这些特性易引起微网中频率波动。微网运行方式的改变,将导致网络等值参数和运行参数的变化。针对交直流混合微网中频率波动及控制对象参数摄动的问题,提出了一种基于H_∞混合灵敏度的交直流混合微网频率控制方法,控制交流区域频率并使之保持稳定。通过将实际控制问题转换为混合灵敏度问题,构建S/R/T函数,设计了频率鲁棒控制器,增强了频率对参数摄动的鲁棒性。通过将鲁棒控制问题转换为用Riccati方程表示,利用线性矩阵不等式方法求解该方程得到H_∞频率控制器。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台,验证了所设计频率控制方法的正确性和可行性。     

孤立交直流混合微电网双向AC/DC换流器功率控制与电压波动抑制策略

在孤立交直流混合微电网中,对双向AC/DC换流器进行合理控制可以有效实现微网功率的协调分配并提高系统的抗外界干扰能力。将孤立混合微电网中的交流微网和直流微网等效为整合电源,分别给出双向AC/DC换流器交流侧和直流侧的有功功率下垂控制方程,进而提出基于全网功率成比例分配原则的双向AC/DC换流器外环功率控制策略,实现孤立混合微电网的功率平衡和自主分配;同时针对常规比例-积分(proportionalintegral,PI)内环控制无法获得理想的电压动态响应的问题,在对双向AC/DC换流器进行电压波动分析的基础上,提出一种抑制电压波动的双向AC/DC换流器改进内环控制策略,实现换流器电压对参考信号的无静差跟踪,提高下垂控制微电网系统的鲁棒稳定性。仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

单相PWM整流器H_∞混合灵敏度电流控制

以单相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器为研究对象,以提高动态响应速度、增强鲁棒性能为研究目标,提出基于dq电压前馈解耦模型下的H_∞混合灵敏度(H∞mixed sensitivity,H_∞-MS)直接电流控制(direct current control,DCC)算法。首先,给出整流器在dq坐标系下的数学模型,并基于电压前馈解耦思想得到dq轴电流解耦系统模型及闭环控制结构;然后,分析模型参数摄动情况,给出模型乘性不确定界,选择灵敏度加权函数规划系统的控制性能,选择补灵敏度加权函数保证系统的鲁棒性能,从而将控制器设计问题转化为H_∞标准控制问题;建立系统增广矩阵,求解黎卡提(Riccati)不等式的正定解,得到2个三阶控制器;最后,通过半实物仿真实验对基于比例积分(proportional integral,PI)直接电流控制算法和H_∞-MSDCC算法进行对比研究。研究结果表明,在网侧电感参数摄动时,所提H_∞-MS DCC算法可以有效地提高系统的鲁棒性。     

基于混合灵敏度永磁同步电机伺服系统H∞鲁棒控制

针对永磁同步电机伺服系统中存在的模型参数不确定性和负载扰动问题,引入H∞混合灵敏度设计方法设计了H∞鲁棒控制器,并讨论了加权函数的选择。利用MATLAB进行仿真研究的结果表明,采用H∞鲁棒控制器的永磁同步电机(PMSM)伺服系统较传统的PID控制的PMSM伺服系统具有更好的跟踪性能,鲁棒稳定性和抗干扰性能。     

基于H_∞/μ法的永磁直线同步电机鲁棒二自由度控制

针对永磁直线同步电机(PMLSM)直接驱动伺服系统易受负载扰动、测量噪声及参数变化影响的特点,基于H_∞/μ方法设计了一个鲁棒二自由度速度控制器,解决了传统单自由度控制器在满足系统跟踪性能和抗干扰性能要求方面存在的矛盾。由于在求解μ制器时应用了标准H_∞控制理论,大大提高了μ控制器的获得速度。该速度控制器克服了标准H_∞控制器保守性的缺点,并且对负载扰动、测量噪声和参数不确定性等干扰的抑制方面也比标准H_∞控制器更具鲁棒性。仿真结果及分析表明,所提基于H_∞/μ方法二自由度速度控制器,满足高精度永磁直线同步电机伺服系统对鲁棒性和快速性的要求。     

基于混合灵敏度永磁同步电机伺服系统H∞鲁棒控制

针对永磁同步电机伺服系统中存在的模型参数不确定性和负载扰动问题，引入H∞混合灵敏度设计方法设计了H∞鲁棒控制器，并讨论了加权函数的选择。利用MATLAB进行仿真研究的结果表明，采用H∞鲁棒控制器的永磁同步电机（PMSM）伺服系统较传统的PID控制的PMSM伺服系统具有更好的跟踪性能，鲁棒稳定性和抗干扰性能。     

永磁同步电机伺服系统混合鲁棒方差控制

为了克服传统H∞鲁棒控制在控制系统设计中未考虑系统的动态特性和稳态精度的缺陷,探讨了H∞鲁棒控制在永磁同步电机伺服系统中的应用,建立了永磁同步电机伺服系统在参数摄动且存在干扰情况下的不确定线性模型,设计了一种混合鲁棒方差控制器。采用状态反馈鲁棒方差控制器作为主控制器,将系统的闭环极点配置于特定圆盘区域,保证系统良好的动态性能;通过干扰状态观测器实时估计系统负载转矩并补偿电流来提高稳态精度。仿真和实验结果表明:该混合控制策略在参数摄动和负载扰动的情况下具有快速的动态性能,相对于仅采用状态反馈鲁棒方差控制器,稳态精度由4%提高到0.5%,鲁棒性强,结构与算法实现简单。     

基于SSA的微电网负荷频率鲁棒H2/H∞控制研究

针对微电网中由可再生能源出力波动和负荷变化引起的频率振荡问题,提出了一种混合H2/H∞鲁棒策略的负荷频率控制器。首先建立了具有功率扰动信号的风光柴微电网负荷频率控制模型。然后基于鲁棒H∞理论设计了鲁棒H2/H∞控制器。在控制器的设计中,使用了樽海鞘群算法(SSA)对有关加权矩阵参数和范数权重进行寻优求解,使控制器的调整性能达到最好。最后仿真结果表明,相比于传统的鲁棒H∞控制和PID控制,提出的H2/H∞鲁棒控制器在微电网的外界功率干扰以及系统的参数扰动工况下均有较好的控制效果。     

电压解耦型矢量控制异步电动机的非线性H∞控制

研究了电压解耦型矢量控制异步电动机的非线性H∞控制:首先应用直接反馈线性化建立了鲁棒控制模型, 然后采用线性H∞控制理论得出控制律.仿真表明,非线性H∞控制可以改善矢量控制异步电动机的运行性能,具有对参数摄动鲁棒稳定和抗干扰的特性.     

永磁直线同步电机的混合鲁棒最优-H∞控制

为了解决永磁直线同步电机运行过程中对系统参数扰动及端部效应等不确定因素敏感的问题,提出了一种PMLSM的混合鲁棒最优-H∞控制方法。利用最优线性二次（LQ）控制器与Riccati方程结合讨论的思想把最优控制方法、鲁棒镇定方法等结合起来,形成混合鲁棒最优-H∞控制。利用鲁棒最优控制策略、-H∞控制策略设计了永磁直线同步电机的混合鲁棒最优-H∞控制器,该控制器对于较大的外部扰动、内部非线性扰动都能够很好的消除,且控制规律简洁,易于工程实践。数字仿真结果表明与传统PID控制方式比较,混合鲁棒最优-H∞控制器具有很强的鲁棒性和跟踪性。