基于混杂系统DC-DC变换器的永磁风电并网系统直流母线电压稳定控制

为了提高基于固态变压器的永磁风电并网系统中直流母线电压的稳定性,在低压直流侧,通过双向DC-DC加入超级电容器。文章基于Boost电路建立混杂系统模型,引入类滑模控制策略,利用超级电容器的快速充放电特性,提高直流电压的稳定性。仿真研究表明,在风速改变和电网电压跌落两种工况下,直流侧电压波动、超级电容器充放电电压和充放电电流均变小。该方案可以快速准确地抑制直流母线电压波动,改善并网风力发电机组的电能质量和稳定性。     

双向DC-DC变换器基于切换系统的建模与储能控制

吸收利用制动状态电机回馈再生电能已成为电机系统节能的重要途径。通过分析储能节能系统结构,得出储能系统等效电路;在此基础上建立了用于储能节能系统的双向DC-DC变换器切换系统模型,构造了系统的Lyapunov函数,通过Lyapunov函数推导出系统切换控制律。在储能和放电两种工况下的仿真结果表明,系统能够完全吸收并利用电机回馈电能,保持直流母线电压稳定,实现系统节能。     

基于切换系统的储能节能系统双向DC-DC变换器建模与控制

吸收利用制动状态电机回馈再生电能已成为电机系统节能的重要途径.采用超级电容储能的节能系统,能够通过回收电机制动时的再生能量实现系统节能.本文通过分析超级电容储能节能系统结构,得出储能系统等效电路;在此基础上建立了用于储能节能系统的双向DC-DC变换器切换系统模型,构造系统的Lyapunov函数,并以此推导出系统切换控制律.在储能和放电两种工况下的仿真结果表明,系统能够完全吸收并利用电机回馈再生电能,保持直流母线电压稳定,实现系统节能.     

混杂系统DC/DC变换器的自适应滑模控制

DC/DC变换器在工作时,输入电压或负载因外界不确定因素的影响,将导致系统出现运行工作不稳定等情况。在此采用混杂系统理论构建DC/DC变换器的观测器模型,设计自适应律观测输入电压和负载的变化,结合滑模控制响应速度快的优点,提出一种新颖的自适应滑模控制(ASMC)方法。通过Lyapunov函数证明得出输入电压以及负载变化的自适应方程并将其应用于滑模控制,利用滑模等效控制恒定开关频率,同时采用一种新型指数趋近律,相比传统指数趋近律具有更快的收敛速度。最后,搭建仿真实验平台,通过与传统比例积分(PI)算法进行比较,验证所提自适应滑模控制算法的可行性。     

DC-DC变换器数字控制离散建模研究

DC-DC变换器的数字控制相对于传统的模拟控制有很多优点.求解变换器的离散数学模型是设计其数字控制系统的基础.以boost变换器为例,应用线性平均法、准线性法和精确离散法分别求解DC-DC变换器的平均离散模型、准线性离散模型和精确离散模型;仿真分析三种离散模型在各种扰动下的响应.结果表明准线性模型能精确地描述系统在各种扰动情况下的响应,且可以方便地应用于变换器的数字控制的设计,以实现控制的自适应.     

DC-DC变换器数字控制离散建模研究

DC DC变换器的数字控制相对于传统的模拟控制有很多优点。求解变换器的离散数学模型是设计其数字控制系统的基础。以boost变换器为例,应用线性平均法、准线性法和精确离散法分别求解DC DC变换器的平均离散模型、准线性离散模型和精确离散模型;仿真分析三种离散模型在各种扰动下的响应。结果表明准线性模型能精确地描述系统在各种扰动情况下的响应,且可以方便地应用于变换器的数字控制的设计,以实现控制的自适应。     

双线性DC/DC变换器混杂建模与优化控制

Boost、Buck-boost和Flyback等DC/DC变换器的连续时间状态空间模型实际上是由一组双线性微分方程来描述的,这类变换器控制的主要难点在于双线性项的处理和变换器所固有的混杂特性。对此,提出了一种针对这类DC/DC变换器的混杂建模和优化控制方法。该方法首先将开关周期等分为多个子周期,并通过迭代推导出变换器在开关周期内的离散时间状态更新函数。然后将双线性项在整个状态-输入空间内进行分段线性化处理,从而建立变换器的混杂模型。以Boost和Buck-boost DC/DC变换器为例,分别建立了其混杂模型,并进行了优化控制。最后通过实验对比分析了两种DC/DC变换器的优化控制效果,从而验证了该方法的通用性、有效性和优越性。     

高动态响应DC-DC Buck变换器边界控制与滑模变结构控制性能比较

通过引用边界控制大信号稳定性及提高系统动态响应理论，以DC-DC Buck电路为例，设计了二次边界控制及滑模控制的开关切换面。通过MATLAB／Simetrix仿真比较波形，验证了理论分析的正确性。边界控制理论适用于所有的非线性开关变换器电路，是一种简单有效的稳定性判定及提高动态响应的控制方法。     

基于切换线性系统理论的DC-DC变换器控制系统的能控性和能达性

该文将电力电子电路视为一类混杂动态系统，尝试在DC-DC变换器控制系统研究中引入切换线性系统的概念和理论。将基本DC-DC变换器建立为切换线性模型，由此提出DC-DC变换器能控性和能达性等基本控制特性，为DC-DC变换器控制系统的优化控制和其它控制策略的实现提供理论依据。以Buck变换器控制系统设计为例进行仿真验证，分析了能控性和能达性研究的理论意义。该文的研究还表明，研究方法也适应于其它电力电子电路能控性和能达性的研究。     

基于切换线性系统的DC-DC变换器矩阵系数多项式描述模型

该文将DC-DC变换器视为一类典型的混杂动态系统,即切换线性系统,引入切换线性系统的一种新的数学建模方法——矩阵系数多项式插值建模法对基本的DC-DC变换器进行建模。建立了DC-DC变换器线性切换系统的连续部分与离散部分联系的显式描述形式,得到一个离散变量与连续变量直接相互作用的数学模型。该矩阵系数多项式模型从某种程度上更深入地揭示了DC-DC变换器切换线性系统的运行本质,并且对系统的性能分析产生一定的作用。稳态分析和瞬态闭环仿真的结果均验证了该新型模型的实用性。     

DC-DC变换器双线性系统建模及基于李亚普诺夫直接法的控制方法

首先建立了DC-DC变换器双线性系统数学模型,结合控制目的进行适当变形,得到DC-DC变换器的闭环非线性控制系统模型。基于Lyapunov直接法,总结出构造Lyapunov函数和求取控制律的一般步骤,适用于所有数学模型可以表示成双线性系统的DC-DC变换器。以Sepic变换器为例,成功构造出Lyapunov函数,并且推导得到一种使Sepic变换器控制系统渐近稳定的控制律,仿真结果证实了该文提出的新型控制律的有效性。     

输出并联双有源全桥DC-DC变换器虚拟功率均衡控制方法

针对电力电子变压器(PET)中输出并联双有源全桥(DAB)DC-DC变换器,分析了前级级联多电平整流器(CHB)控制策略对于DAB变换器的影响,提出一种同时适用于等效输入串联输出并联(ISOP)和等效输入独立输出并联(IIOP)DAB变换器的虚拟功率均衡控制方法,并分析了该控制策略的作用机理。搭建了以TMS320F28335+FPGA_6SLX45为控制器的三单元输出并联DAB变换器的实验平台,对所提出的虚拟功率均衡控制方法与输入电容电压平衡控制算法进行了对比验证。实验结果表明,所提方法在实现各个模块传输功率均分的基础上,可以显著提高变换器对于负载突变和输入电压突变时的响应速度。同时,也可有效地抑制变换器传输功率的暂态波动。     

基于混合系统的风机和光伏电池信息物理融合建模

信息物理融合系统现已广泛应用于交通、医疗等方面。信息物理融合系统集成了计算进程和物理进程,可以利用混合系统对信息物理融合系统建模。大量的分布式能源接入电网中,传感、通信、控制等构成了电力系统的二次系统,.电力系统从简单的能量传输,进化到能量传输与信息流传递并行的现代电网运行体系。电网的物理进程和信息元素的动态关联是连续和离散行为的交互,即混合系统。本文利用混合模型对风机和光伏电池进行信息物理融合建模。     

三电平直流变换器混杂系统建模与控制

建立了三电平直流变换器的混杂自动机模型,并提出了相应的闭环控制算法,算法核心是使系统进入周期循环稳定的工作中并对输出电压进行调节,能够同时满足电感电流连续模式和不连续模式,具有宽负载范围。将输出电压稳压调节问题转化为离散状态转换条件选择问题,推导了离散状态转换条件。使用Matlab/Simulink中的状态流程图实现了基于混杂自动机的三电平直流变换器控制系统,并进行了详细的仿真以检验闭环控制算法的正确性。仿真结果表明,三电平直流变换器在4种工作模式下稳态性能均良好,模式切换过程中动态响应快超调小。     

一种基于滑模变结构的电压型SEPIC变换器混沌控制方法

针对高阶电压控制型开关功率变换器的非线性特征,提出了一种抑制DCM模式SEPIC变换器中的混沌现象的滑模控制方法。该方法首先根据DCM模式SEPIC变换器的工作模式特点在状态变量的选取上进行改进,使相应的相轨迹在DCM模式下均能进入滑模面,并根据滑模函数的存在条件,选取相应的滑模系数。然后引入自适应滞环控制,通过设置滞环上下限,达到稳定开关频率的目的,最终实现对系统的混沌控制。通过搭建系统的Simulink模型对方法进行的仿真结果表明：该方法即使在系统出现较大扰动的情况下也能使系统稳定地运行于单周期态,且具有动态响应速度快,输出电压纹波小等特点。     

PWM型DC-DC变换器非线性控制策略的研究

分析比较了现有的几种PWM型DC DC变换器非线性控制方法 ,介绍控制策略的基本构成 ,指出了各自的优点和不足 ,并以Buck型DC DC变换器为例 ,给出了相应的仿真波形和对比分析。     

输入串联输出并联的直流变换器控制策略研究

输入串联输出并联型直流变换器能降低开关管的开关应力,适用于高输入电压、大功率的直流变换场合。为了保证该变换器的可靠工作,必须确保其输入分压电容均压和输出电流均流。文中首先从能量的角度出发,分析了输入串联输出并联型直流变换器的输入均压和输出均流之间的关系,指出输出均流控制不能保证输入均压,而输入均压控制可以确保输出均流;然后提出一种新的输入均压的控制方法,在保证输入均压和输出均流的同时,该方法可以实现输入电压的均压控制与输出电压的调节相解耦,有利于分别独立设计各个输入电容电压和输出电压的闭环控制,同时交错控制下的电流纹波抵消效应使输出滤波电容得到了减小;仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

面向直流微网的双向DC-DC变换器研究现状和应用分析

直流微网是一种连接分布式电源与主电网的微网形式,双向DC-DC变换器(BDC)作为直流微网中必不可少的接口电路,在直流微网中充当着重要的角色,能够有效提升分布式电源利用率和直流微网的电能质量。在简要阐述学者们关于直流微网结构研究成果的基础上,归纳出了BDC在直流微网中的四方面典型应用。主要呈现了面向直流微网的BDC研究成果,着重分析了直流微网中应用BDC作为接口电路的变换器拓扑选择。最后,基于研究现状的分析,结合直流微网的发展趋势和电力电子关键技术对BDC未来的技术发展进行了讨论。     

光伏-超级电容器混合系统的建模与控制

为解决光伏发电系统出力随机性大,波动较强等问题,提出了一种光伏-超级电容器混合系统控制策略。建立了光伏和超级电容器数学模型,构建了一种变流器少、成本低的光伏、超级电容器及可控直流负载集结于直流母线的结构,推导了各个系统的控制方程。超级电容器快速充放电,平抑直流母线电压波动,可控直流负荷柔性投切,保证超级电容器荷电状态运行于规定范围之内。此种控制策略平滑了上网功率,提高了光伏利用率,稳定了直流母线电压。基于PSCAD/EMTDC中的仿真结果验证了光伏-超级电容器混合系统模型的准确性及控制策略的有效性。