基于非线性PID控制理论的单相PWM整流器研究

在单相电压型PWM整流器的控制方面,基于传统线性控制理论所设计的电压环PI控制器存在着系统动态性能差、参数整定困难等缺点。文章首先以单相电压型PWM整流器的双环控制为基础,对PWM整流器模型进行数学分析,然后引入新的非线性函数对电压环的控制性能进行优化,进而提出了一种单相PWM整流器的电压环非线性PI控制器控制方案。最后利用MATLAB软件搭建仿真平台,与传统PI控制器的仿真对比表明该方案不仅计算简单易于实现,系统的动态性能好而且还能进一步增强系统的抗干扰能力。     

三相电压型PWM整流器的级联式非线性PI控制

该文以同步旋转坐标系模型为基础，设计了三相电压型PWM整流器的级联式非线性PI控制器。采用双环结构，用三个非线性PI环节实现了对整流器直流电压与功率因数的高性能控制。以误差的非线性函数与传统PI环节构成的级联式控制器，既提高了系统响应的快速性，又增强了抗扰能力，同时计算简单易于实现。与传统PI控制器的仿真对比表明该方法能够明显改善系统的动态性能，而实验结果也验证了非线性PI控制器的优良性能。     

一种新型电压型PWM整流器混合控制研究

针对三相电压型PWM整流器在两相同步旋转dq坐标系下的系统模型为两个控制量、三个被控量的特点,提出由电压平方PI控制器控制直流电压、无源控制器控制交流电流的混合控制策略。该策略可使整流器实现网侧单位功率因数、电流低谐波及直流电压恒定控制,且具有强的鲁棒性和优良的动静性能。仿真和实验结果表明,该控制方案是可行的。     

交流电流直接控制的单相PWM整流器非线性控制策略

由于单相电压型PWM整流器比较难以实现交流电流的直接控制,为了使得系统控制达到期望的效果,根据反步法在多变量非线性系统的控制方面的诸多优点,设计了基于反步法的非线性控制算法。详细介绍了单相电压型PWM整流器的数学模型,根据电感电容的能量关系分别构造了电压、电流环的Lyapunov函数,通过Lyapunov函数导数的负定,推断出系统的稳定性。且进行了基于PSIM的电路仿真,并构建采用IGBT全控型开关管的单相H桥的整流电路进行了验证。实验结果显示该方案下能够保证跟踪误差渐近收敛,说明系统设计是正确有效的。     

电流型PWM整流器的非线性控制

电流型PWM整流器在同步坐标系下的数学模型呈现非线性、强耦合的特性，使其控制器的设计较为困难。该文首先基于非线性微分几何理论，分析了三相电流型PWM整流器实现输入/输出精确线性化的条件，指出线性化后的系统存在一阶零动态，然后提出了三相电流型PWM整流器的非线性控制策略，实现了交流电流d轴分量和q轴分量的解耦控制。最后该文分析了非线性系统一阶零动态的稳定性，并设计了状态反馈控制器以改善其动态响应特性。仿真和试验结果验证了所提出方法的有效性。     

基于神经元PI控制的PWM整流器动态特性研究

针对传统PI控制下的三相PWM整流器电压外环动态性能和抗负载扰动能力较差的缺点,利用根轨迹分析了三相PWM整流器在PI控制下的稳定条件和PI参数对系统性能的影响。基于以上分析,在电压外环控制器的设计过程中,引入了结合单神经元和专家系统的一种智能型PI控制方法,根据系统的运行状态对电压外环调节器的结构和参数进行实时调整,以提高PWM整流器的动态特性和抗扰性。仿真和实验结果表明：这种智能型PI控制下的PWM整流器,在相同负载变化时,响应速度快、超调量小,动态性能指标优越、鲁棒性强,而且算法设计简单、易于实现。     

基于微分平坦理论的单相PWM整流器直接功率控制

在ab坐标系下建立了单相PWM整流器交流侧电压和功率的数学模型。根据微分平坦理论,选取了系统的状态变量、输出量和中间变量,提出了单相PWM整流器直接功率平坦控制策略。依据微分平坦设计的控制器分为前馈控制和非线性误差反馈补偿两部分。前馈控制用系统输出量的期望值来规划状态变量的运行轨迹;非线性误差反馈补偿校正控制系统平坦输出,消除了输出量期望值和实际值误差。仿真结果表明,在系统网侧电压的幅值和相位突变时,直流侧电压能保持较好的稳定性,且直流电压跟随有功功率和无功功率参考值的轨迹能快速作出响应,系统抗干扰能力强、鲁棒性好。     

基于非线性控制理论的SSSC控制器的研究

提出了一种运用非线性最优控制理论设计SSSC控制器的方法。在分析SSSC原理的基础上，导出了SSSC的动态数学模型。并运用MATLAB的仿真工具建立了SSSC的仿真模型，对含SSSC的单机无穷大系统发生三相短路故障进行了仿真。仿真结果表明采用非线性控制器，SSSC能有效改善电力系统的稳定性。     

三相PWM整流器混合非线性控制研究

采用传统单一控制策略的三相PWM整流器性能难以满足工程实际日益提高的性能要求,该文提出了一种新型的混合非线性控制方法,综合利用滑模控制、输入及输出线性化控制、空间矢量调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制技术的优点。电压外环采用滑模控制,电流内环采用输入及输出线性化方法,并采用SVPWM技术对控制信号进行调制。基于该控制方案的系统具有以下突出优点：控制系统全局稳定,输出直流电压动态响应快,无稳态误差,对负载及系统参数扰动具有很强的鲁棒性;电流实现解耦控制,输入电流正弦,畸变率小,单位功率因数;直流电压利用率高,开关频率恒定,易于数字实现。数值仿真和实验验证了所提控制方案的正确性和优越性。     

基于滑模控制的PWM整流器建模与仿真

为克服三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器启动性能差、负载扰动时直流电压波动大的缺点,针对采用常规PI控制的整流器对系统参数变化较为敏感的弊端,提出一种基于滑模变结构的电压环非线性控制方案。采用一种新颖的a-b坐标系下的开关表设计方法,不仅可以取得良好的滑模算法动态响应特性,而且有效降低了开关频率。在Matlab/Simulink环境下建立仿真模型,对滑模控制和PI控制方案进行仿真比较,结果表明,应用滑模变结构控制三相PWM整流器,不仅设计和实现简单,而且具有较好的鲁棒性和动态性能。     

三相电压型PWM整流器的非线性控制研究

基于非线性系统反馈线性化理论，建立了三相电压型PWM整流器非线性模型，设计了一种非线性控制器。对三相电压型PWM整流器非线性控制方法进行了细致的分析与研究，仿真结果表明，PWM整流器采用这种非线性控制器比采用普通线性控制器具有更为优越的动静态性能。     

PWM整流器滑模变结构控制算法研究

由于PI调节的滞后性及三相电压型PWM整流器的非线性特征,双闭环PI控制算法难以使PWM整流器在扰动下获得良好的动态性能.考虑到滑模变结构控制对干扰及参数变化具有很强的鲁棒性,结合PWM整流器在两相同步旋转坐标系下的数学模型,设计了一种滑模变结构控制算法.在Matlab/Simulink环境下搭建了PWM整流器控制系统...     

单相PWM整流器输入电流波形的改善技术

PWM整流器是一种新型的功率因数校正方式,具有高功率因数、输入电流波形正弦、能量可双向流动、动态响应性能较快等优点。为提高其工作性能,阐述了单相PWM整流器的工作原理、控制方法,分析了输入电流波形中低次谐波(主要是3次)产生的原因,推导了其计算公式,并提出了采用低通滤波器和采用补偿器来改善电流波形的方法。仿真和实验的验证结果表明:加入低通滤波器可有效地改善输入电流波形,但却恶化了系统的动态性能;加入直流电压动态补偿器,可更好地改善输入电流波形,系统的动态性能不但不会恶化,反而稍微有所改善。     

基于非线性控制理论的SSSC控制器的研究

提出一种运用非线性最优控制理论设计静止同步串联补偿器(SSSC)控制器的方法。在分析SSSC原理的基础上，导出SSSC的动态数学模型。并运用MATLAB的仿真工具建立了SSSC的仿真模型，对含SSSC的单机无穷大系统发生三相短路故障进行仿真。仿真结果表明，采用非线性控制器，SSSC能有效地改善电力系统的稳定性。     

电动汽车充电机中PWM整流器的性能研究

为了使电动汽车充电性能良好,且无电力污染,论文详细地分析了应用于PWM整流器中的准比例谐振(PR)控制策略,重点介绍了准PR控制器的原理分析和参数设计。在此基础上,借助MATLAB软件进行了仿真实验,并与PI控制策略进行了比较,研究结果表明了采用准PR控制器在动态性能和稳态性能上都优于PI控制。     

一种基于蚁群算法的最优非线性PID控制器的设计

本文以蚁群算法为基础，提出了一种新的非线性PID控制器及其参数优化设计方法。该控制器是基于PID控制器各增益参数与误差信号之间呈现非线性关系，根据一般控制系统的阶跃响应曲线，在不同响应时间阶段PID3个增益调节参数的理想变化情况，提出根据控制信号与误差、误差变化率之间的调节规律，拟合一组增益参数的非线性函数，并利用蚁群算法搜索出一组最优的非线性PID参数，构造最优非线性PID控制器。计算机仿真结果表明，与基于遗传算法（GA）、模拟退火算法（SA）和Z—N法设计的PID控制器（GA—PID、SA-PID、ZN-PID）相比，这种基于蚁群算法的非线性PID控制器（NLAS-PID）具有良好的动态和稳态性能，可用于控制多种不同的对象和过程。     

基于反馈线性化的TCSC非线性PID控制

非线性比例积分微分(PID)控制是一种利用非线性跟踪-微分器和非线性组合的方法对线性PID控制器进行改进的新型控制策略,它具有不依赖于被控系统模型的特点,对系统工作点和网络结构的变化具有良好的鲁棒性,而且结构简单、易于实现。在反馈线性化的基础上,将非线性PID理论应用到可控串补(TCSC)的控制器设计中。仿真结果表明:设计的控制器较常规控制器对系统运行具有更好的适应性和鲁棒性。     

基于滑模电压控制的PWM整流器研究

建立了同步旋转坐标下三相电压型PWM整流器的非线性数学模型,针对目前三相PWM整流器动态性能较差的特点,对电压外环提出了一种基于同步旋转坐标系的滑模控制算法,电流内环采用前馈解耦控制.最后建立了仿真模型并与传统PI控制进行了对比仿真,结果表明基于该方法能实现无功电流和有功电流的解耦控制,系统能保证很高的功率因数,输出电压恒定,能适应负载的扰动和非线性变化,具有很好的静动态性能.     

一种基于离散时域模型的单相PWM整流器控制参数多目标优化设计方法

单相PWM整流器一般采用电压外环比例积分、电流内环比例谐振的双闭环控制方法，在实现交流侧高功率因数的同时稳定直流侧输出电压，因此受到国内外学者的广泛研究。然而，在内外环控制参数设计阶段，传统设计方法一般根据经验选取控制参数，参数选取范围较大，且无法量化评估控制参数的时域控制效果，导致参数优化整定困难。为此，该文提出一种基于离散时域模型的内外环控制参数多目标优化设计方法。首先，采用传统设计方法确定电压外环比例、积分控制参数以及电流内环比例、谐振控制参数的安全设计空间；然后，基于离散时域模型将安全设计空间正映射至控制参数的时域性能空间，实现电流内环控制参数对交流侧功率因数以及电压外环控制参数对直流侧电压超调量的量化评估。在此基础上，通过进一步约束性能目标得到性能优化设计空间，考虑内外环控制参数的耦合效应，对内外环性能优化设计空间进行重新组合，再将其映射至性能空间，得到内外环控制目标帕累托最优前沿下的最优设计空间，从中选取内外环控制参数的优化设计点，在典型工况下实验测得的交流侧功率因数为0.981 26，直流输出电压超调量绝对值为1.37%，证明了所提优化设计方法的正确性。     

单相PWM整流器高品质网侧电流控制

单相PWM整流器网侧电流控制是整流器控制系统的核心,目前常用的PI电流调节器无法实现正弦量的无差跟踪,且需要电网电压前馈以减小电网电压扰动的影响.本文分析了基于PR( Proportional-Resonant)调节器的电流控制系统的动态模型,由于PR调节器的幅频增益在基波处为无穷大,使得该系统能够实现正弦电流的无差跟...