基于MATLAB的模糊神经网络高压直流输电换流控制器的研究

在研究模糊逻辑控制技术、神经网络技术和高压直流输电（HVDC）系统的基础上，从原理上说明，对换流器两侧都采用模糊神经网络控制能有效地提高交流一直流（AC/DC）系统的动态特性和恒定性。整流侧和逆变侧分别提取直流线路电流、电压误差及其变化率作为模糊控制器的输入，输出作为神经网络的输入，分别控制电流和电压。用MATLAB对一典型12脉冲桥高压直流输电系统在传统控制和模糊神经控制下分别进行仿真。结果表明。与传统控制方法相比，当直流线路或者单相交流线路发生接地故障时。模糊神经控制能改善换流站直流电流和直流电压的恒定性，而且提高了交直流系统的暂态稳定性，并且双侧模糊逻辑控制要比单侧模糊逻辑控制效果好。     

基于PI-D结构的高压直流输电定电流控制器设计

设计了一种具有PI-D结构的HVDC定电流控制器并提出了相应的控制器参数整定方法,在避免了控制器参数整定盲目性的同时提高了其控制性能。在传统PI控制器的反馈通路上增加了具有提高阻尼作用的微分环节,通过推导包含控制器参数的直流系统传递函数表达式绘制出控制参数变化时系统Bode图的变化规律,根据上述规律和系统的时域响应要求对控制器参数进行整定。通过上述方法设计了CIGRE HVDC标准模型整流侧的PI-D定电流控制器,同时设计了传统的PI和PID控制器进行比较。仿真实验表明,相对于传统PI和PID控制系统,采用PI-D控制器的直流系统具有更好的时域响应特性和抗干扰能力。     

有功功率无功功率独立控制的VSC-HVDC系统仿真研究

高压直流输电系统中有功和无功功率可以分别由dq0坐标系下的d轴电流分量和q轴电流分量独立控制,设计定直流电压、定有功功率定无功功率控制器。整流侧实现单位功率因数整流并控制直流电压的稳定,逆变侧通过改变有功电流指令和无功电流指令来改变输送的有功功率和无功功率。用Matlab进行仿真分析。结果表明,该控制方式在保证直流电压稳定的基础上能够实现有功功率、无功功率的独立控制,且该控制方式灵活、简便,抗干扰性强,为工程实际应用提供理论依据。     

整流侧控制方式对特高压直流输电系统换相失败影响研究

特高压直流输电系统发生换相失败时,会引起直流电压和直流电流突变,严重影响直流系统的安全稳定运行。控制系统是特高压直流输电系统的核心部分,其控制方式对系统的输出响应有重要影响。分析特高压直流输电系统换相失败的原因,介绍整流侧的控制方式,建立了云广特高压直流输电系统仿真模型,研究云广特高压直流输电系统整流侧采用定电流控制方式和定功率控制方式对换相失败的影响。仿真结果表明：当逆变侧换流变压器变比K改变时,整流侧采用定电流控制与采用定功率控制相比,系统发生换相失败时的临界变比较大;当逆变侧交流母线发生三相对称接地故障、两相短路故障及单相接地故障时,整流侧采用定电流控制与定功率控制相比,系统不发生连续换相失败的临界电阻较小。整流侧采用定电流控制方式时,对换相失败的控制能力优于定功率控制方式。     

整流侧换流母线电压恢复导致逆变器换相失败的机理分析

交直流系统中整流侧换流母线电压恢复会引起直流电流增大,从而导致逆变器换相失败。为了解决该问题,文中首先以CIGRE HVDC标准测试系统为例,分析了电压恢复期间逆变侧控制系统的控制特性,发现由定电流控制切换为定关断角控制瞬间及之后一段时间内,直流电流较大及增速过快从而引起电流偏差控制输出较小且快速降低是诱发换相失败的重要原因。其次,提出了一种通过改进定关断角控制器以改善整流侧换流母线电压恢复导致关断角过小的控制方法。最后,在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件中利用CIGRE HVDC标准测试模型仿真验证了所提方法的有效性,由仿真结果可知该方法能有效抑制由整流侧换流母线电压恢复导致的逆变器换相失败。     

基于Matlab的高压直流输电系统逆变器的模糊神经网络控制研究

在研究模糊逻辑控制技术、神经网络技术和高压直流输电系统的基础上,针对HVDC系统的快速、高度可控性,从原理上说明,对逆变器采用模糊神经网络控制也能有效地提高AC/DC系统的动态特性和恒定性.提取直流线路逆变侧电压误差及其变化率作为模糊控制器的输入,输出作为神经网络的输入,控制直流电压.设计非故障和故障模糊神经网络控制器,用Matlab分别对一典型12脉冲桥HVDC输电系统在传统控制和模糊逻辑控制下分别进行仿真,结果表明,与传统控制方法相比,当直流线路或者单相交流线路发生接地故障时,模糊神经控制能改善系统直流电流和直流电压的恒定性,而且提高了交直流系统的暂态稳定性.     

基于扩张状态观测器和Terminal滑模的HVDC非线性鲁棒控制器设计

针对高压直流输电系统(HVDC)强非线性和模型不确定性的特点,提出了一种基于扩张状态观测器(extended stateobserver,ESO)和Terminal滑模的HVDC非线性鲁棒控制策略。首先利用Terminal滑模设计出系统的虚拟控制输入,再由ESO来估计系统的内、外扰动以及不确定因素,并将其动态补偿到系统中,设计出了整流侧定电流和逆变侧定关断角非线性控制器。仿真结果表明,与常规的PI控制器相比,该控制器表现出良好的动态性能和稳态性能,提高了系统的鲁棒性。     

高压直流输电的滑模变结构控制器设计

为了改善高压直流(HVDC)输电系统供电可靠性能,提出了在整流侧采用定直流电流的控制方式,逆变侧定触发越前角的控制方式,利用系统的三阶数学模型并应用非线性系统的状态反馈精确线性化方法,与滑模变结构控制理论相结合,设计非线性滑模变结构控制器。仿真的结果达到了所设控制器的要求,提高了直流系统作为功率支援的性能。     

柔性直流与交流并列输电换流器交流故障穿越

柔性直流输电的故障穿越是电网安全稳定运行的重要内容,特别是交流侧低压故障时产生的较大短路电流对换流器件的危害一直是研究热点.针对1个风电场经交直流并联输电的系统,当直流输电的逆变端交流侧发生严重短路故障时,提出通过控制换流站的内环电流控制器的输入电流指令的限幅环节来抑制换流器出口的过电流,即低压故障时切换到小一级的限幅器限值,同时为了阻止从整流站而来的功率积累过剩,造成直流电压上升,设计了整流站运行方式自动切换控制器,使整流站输电功率减小,将功率转移到交流线路,以稳定直流电压.最后通过仿真验证,证明提出的方法在抑制交流短路大电流、稳定直流电压方面效果显著.     

HVDC模糊协调阻尼控制器的设计

分析了区间振荡和暂态能量函数的关系,通过削减系统的区间振荡暂态能量为控制目标来制定阻尼控制策略,设计了高压直流(HVDC)模糊逻辑协调控制器,以提高交直流并联电力系统动态稳定性水平.该控制方案不需要精确的模型参数,充分考虑HVDC系统整流侧直流电流调制和该侧发电机的励磁控制特性,通过模糊规则去协调两个控制系统,实现对系统低频振荡的有效抑制.仿真结果表明,该控制器能有效提高交直流并联系统的动态稳定性水平.     

免疫调节增益的单神经元PID控制器

针对单神经元PID控制中学习速度较慢,动态响应时间长等问题,提出了免疫调节增益的单神经元PID控制器.将T细胞免疫调节机理与单神经元PID控制算法相结合,以提高单神经元PID控制器的学习速度,缩短动态响应时间,改善单神经元PID控制器的性能.仿真研究了免疫调节增益的单神经元PID控制器的定值跟踪性能和抗干扰性能以及直流电机伺服控制性能.仿真实验结果表明,这种新的控制算法学习速度快,动态响应时间短,具有较强的自适应性和鲁棒性,其控制性能优于单神经元PID控制.     

单神经元自适应PID控制交流调速系统

针对转子磁场定向矢量控制中转速PI调节器鲁棒性能较差的问题,提出了用单神经元自适应PID控制器代替转速PI控制器,进一步改善了异步电动机矢量控制系统的性能;将无监督的Hebb学习规则与有监督的Delta学习规则相结合,提高了单神经元自适应PID控制器的学习能力,实现了单神经元控制器的参数优化与在线自调.构造了基于单神经元自适应PID控制器和空间矢量脉宽调制(SVPWM)的异步电机矢量控制系统.仿真实验结果表明,该系统不仅具有很好的静、动态性能,而且又具有很强的自适应性和鲁棒性.     

基于单神经元PID的异步电动机转速的自适应控制

针对异步电动机矢量控制中转速调节器参数整定困难、自适应性差和稳态精度低的问题,设计单神经元PID控制器.将神经元学习规则与PID控制相结合,采用在线学习的方式,在电动机运行过程中实时调整控制器参数,实现转速的自适应控制.在恒速变负载和恒负载变速的仿真实验中,结果表明基于单神经元PID的转速调节器具有较好的动态性能和较高的稳态精度.     

一种改进的单神经元PID控制器的研究与仿真

为改善单神经元控制中学习速度慢,动态响应特性等问题,研究了一种改进的单神经元PID控制算法,该算法在神经元算法的加权系数中引入了二次型性能指标。在此基础上将其运用于电厂锅炉过热气温控制,设计了一种基于二次型性能指标的单神经元PID的过热汽温控制系统,总结了算法中参数的设置修正规律。仿真结果表明,这种控制算法具有优良的控制性能。     

基于单神经元控制器的异步电动机矢量控制

文中提出了采用单神经元智能控制器代替传统PID控制器以改善异步电动机矢量控制的性能。在分析单神经元控制器结构与控制原理的基础上，为了提高单神经元控制器的学习能力与自适应性，将无监督的Hebb学习规则与有监督的Delta学习规则相结合，运用改进的学习与控制算法，实现单神经元控制器的参数优化与在线自动调整。采用Matlab软件建立单神经元控制器与异步电动机矢量控制模型，进行仿真研究；并将单神经元控制器的控制软件应用于异步电动机矢量系统，进行实验研究。仿真与实验结果表明，单神经元控制器可以改善异步电动机矢量控制的性能，具有较强的自适应性与鲁棒性。     

基于单神经元Smith预估的过热汽温控制

针对典型大时滞大惯性、参数变化的电站锅炉过热汽温受控对象 ,设计了基于单神经元Smith预估过热汽温控制系统。在仿真实验的基础上 ,对单神经元Smith预估控制和最优常规PID控制进行了比较和分析。仿真结果表明 ,单神经元Smith预估控制能够充分利用神经元自学习、自适应的能力以及Smith预估补偿控制的优点 ,使系统的控制品质提高 ,而且具有更强的鲁棒性和自适应性     

基于单神经元控制器的永磁同步电机矢量控制仿真

在永磁同步电机状态方程和单神经元控制器数学模型的基础上，提出基于Matlab／Simulink的永磁同步电机和神经元控制器S函数仿真模型。并将仿真模型应用到矢量控制系统中，以代替传统的基于PID控制器的矢量控制系统。在Hebb和Delta学习算法的基础上，应用增量式的神经元控制算法实现神经元控制器的参数优化和自动调整功能并提高学习能力和自适应性。仿真结果表明了基于S函数的永磁同步电机仿真模型的可行性和采用神经元控制器的永磁同步电机矢量控制系统具有较强的自适应性和鲁棒性。     

基于RBF神经网络在线辨识的永磁无刷直流电机单神经元PID模型参考自适应控制

永磁无刷直流电机控制系统是多变量和非线性的.针对传统PID控制方法的不足,提出一种基于径向基函数神经网络在线辨识的单神经元PID模型参考自适应控制方法,并用于永磁无刷直流电机的控制中.该方法构造了一个径向基函数神经网络对系统进行在线辨识,建立其在线参考模型,由单神经元控制器完成控制器参数的自学习,并在数字信号处理器中实现控制参数的在线调节.系统较好地实现了给定速度参考模型的自适应跟踪,结构简单,能适应环境变化,具有较强的鲁棒性.     

基于同步相量测量单元的直流附加控制器研究

利用直流系统的快速响应特性，可以在不增加附加设备的条件下有效地抑制交直流系统的低频振荡。基于全球定位系统(GPS)的同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)能够测量母线电压相量，尤其是电压的相角。该文利用PMU可改进控制提出了一种基于PMU的直流附加控制器，该控制器以不同区域电压相角差作为输入信号，能有效地反映区域间的低频振荡信息，同时研究了通信延迟对系统阻尼的影响，并考察了控制器的鲁棒性。以一个四机两区域系统作为测试系统，利用仿真软件PSS／E对系统进行小信号稳定和时域仿真分析，分析结果表明该直流附加控制器在系统较大的运行范围内提高了系统阻尼和系统区域联络线的传输能力，有效地抑制系统低频振荡，并且具有较好的鲁棒性，在故障情况下也能较好地发挥作用。     

基于PSO算法的多变量PID型神经元网络在球磨机控制上应用

为提高多变量、非线性和强耦合系统的动态特性和解耦能力,基于PID控制的简单结构和良好性能优势以及神经元网络的自调节和自适应的特长,设计了具有PID结构的多变量自适应的PID型神经元网络控制器。给出了这种控制系统的结构和算式,其为一种3层前向神经网络,其隐层单元分别为比例(P)、积分(I)和微分单元(D),各层神经元个数、连接方式、连接权值的初值是按PID控制规律确定的。神经元网络参数采用了粒子群优化(PSO)学习算法,并给出了相关算式。分析了球磨机制粉控制系统的特点,并应用提出的控制方法对其进行了仿真研究,比较了文中控制方法与传统的PID控制方法的控制效果。仿真结果表明了所提方法具有较好的控制品质、良好的自适应解耦能力和自学习功能。