DC-AC逆变器分数阶与整数阶PID控制对比

针对传统双环PID控制三相逆变器系统存在输出电压质量和鲁棒性不够理想,输出电压谐波含有率较高等问题,设计基于神经网络参数自整定的分数阶PIλDμ双环控制器:PIλDμ电流内环PIλDμ电压外环控制、PIλDμ电流内环PID电压外环控制和PID电流内环PIλDμ电压外环控制,并应用于不同的线性及非线性负载,考察其控制性能。仿真研究表明,分数阶PIλDμ电流内环整数阶PID电压外环控制性能最好,其次是整数阶PID电流内环分数阶PIλDμ电压外环控制和分数阶PIλDμ电流内环分数阶PIλDμ电压外环控制,性能最差的是传统的双环PID控制。     

单相并联型APF双环控制技术的仿真研究

分析了系统谐波的危害,提出了有源电力滤波器抑制谐波的有效性,以单相并联型有源电力滤波器为背景,介绍了其工作原理并建立数学模型。详细分析了基于电压外环电流内环的单相并联型有源电力滤波器双环控制系统,并给出了电压外环以及电流内环PI控制参数的具体设计过程。最后通过MATLAB仿真对所设计的系统控制参数进行了验证。仿真结果表明,该种基于电压外环电流内环的双环PI控制器的单相并联型有源电力滤波器能保证直流母线电压的稳定,并对中低频带的谐波进行有效的补偿。     

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.     

电网不平衡下模块化多电平整流器控制策略

为解决目前电网不平衡下模块化多电平整流器存在负序电流以及电压二次谐波影响系统稳定性的问题,在传统单一正序电流内环控制方法存在有功功率扰动大、整流器直流侧电压存在二次谐波问题的基础上,提出了一种基于信号延时法和双电流内环控制结合的控制策略。该策略以电流指令算法为基础,对电流的正、负序分量进行分离并计算,采用PI调节器,实现对正、负序电流的无静差控制,也可以有效降低有功功率p(ωt)的扰动,有效抑制整流器直流侧电压的二次谐波。仿真实验结果表明,该控制策略具有较好的抑制效果。     

电压PI+电流预测控制无桥双Boost PFC变换器

针对传统双环PI控制和滞环电流控制的无桥双Boost功率因数校正(PFC)变换器在输入电流畸变、快速动态响应和高功率功率因数间权衡困难的问题。提出一种基于传统电压PI结合预测电流内环控制的优化算法,解决双环PI控制动态响应慢、波形畸变、电压PI结合电流滞环控制功率因数低的问题,实现高功率因数、快速动态响应和低谐波污染的数字控制无桥双Boost PFC变换器。实验表明:所设计的无桥双Boost PFC电路总谐波失真为4.2%,功率因数为0.998。     

基于有源谐波电导法的光伏逆变器集群谐振抑制策略

为抑制光伏逆变器集群并入电网引起的谐振,提出一种基于有源谐波电导法的光伏逆变器集群谐振抑制策略.首先,基于PI控制器下电容电流内环,电网电流外环的双闭环控制,分析双闭环控制下单台逆变器谐振抑制效果.其次,在保持控制系统不变的情况下,针对多台逆变器谐振问题,在光伏并网系统中加入有源滤波电导,不仅有效抑制逆变器低频谐波电流...     

双馈异步风力发电机网侧换流器复合控制策略的研究

双馈异步风力发电机(DFIG)网侧换流器的主要任务是保持直流母线电压的稳定、输入电流的正弦性和输入功率因数的恒定.一般在设计控制器时,常对电机模型进行一些理想假设,忽略掉一些次要的影响因素.在不同的运行工况下,电机参数会或多或少地发生变化,导致控制器的跟踪效果变差.为解决设计网侧换流器控制策略时由于参数变化带来的扰动不确定问题,提出了网侧换流器电流内环的基于BP神经网络整定的PI控制及电压外环的PI控制的复合控制策略.通过MATLAB/Simulink软件仿真分析,结果表明,相比于传统的PI控制,直流母线电压在电流内环的基于BP神经网络整定的PI控制及电压外环的PI控制的复合控制策略下能更快地达到给定值.因此,本文所提出的电流内环的基于BP神经网络整定的PI控制及电压外环的PI控制的复合控制策略能很好地实现对换流器输出电压和输入电流的有效控制,减小了由于参数变化等原因对换流器造成的不利影响,提高了系统的鲁棒性,具有实际意义和应用价值.     

一种新型双闭环三相PWM整流器的仿真研究

采用一种基于输入输出电流解耦反馈的控制策略和PI调节方法,以三相整流器在d-q同步旋转坐标系中的模型为基础,建立电流内环和电压外环的PWM整流器简化数学模型,并且运用MATLABR2009a建立系统仿真模型,保证输出电压的稳定性。     

单相SVG高性能补偿电流控制技术

针对单相静止无功发生器(SVG)应用场合无法获得瞬时无功、谐波丰富、工况复杂等特点,以提高单相SVG无功补偿精度,增强装置谐波抑制能力为目的,引入单相SVG系统PI加重复控制(PI+REP)的双环控制策略,根据系统数学模型设计数字PI内环,通过内环频率特性设计重复控制外环,将PI控制器低频段优越的动态性能和鲁棒性,与重复控制对周期信号高跟踪精度相结合,改善装置基波补偿精度和谐波抑制能力.频率特性分析表明,该控制策略可以有效消除传统PI控制在基波频率的相位滞后,并将500Hz以内的相位滞后降低到4.5°以内.仿真和实验结果显示,在该控制策略下单相SVG的无功补偿精度和谐波抑制能力均得到了明显提高.     

超级电容储能系统中双向DC-DC 变换器控制策略研究

城市轨道交通站间距较短、运行密度大,列车需要频繁的启动和制动,列车在启动时需要大量能量,导致直流牵引网电压下降;列车在再生制动时产生大量能量,导致直流牵引网电压升高,严重时还会使再生制动失效。针对这一问题,提出将双向DC-DC变换器应用于超级电容储能系统中,并设计了电压外环、电流内环的双PI控制策略。利用Matlab/Simulink搭建了双向DC-DC变换器和超级电容储能系统的仿真模型,分析了双向DC-DC变换器在Buck模式、Boost模式下的运行情况以及电压外环、电流内环的双PI控制策略的控制效果。仿真结果验证了双向DC-DC变换器能够实现能量的双向传输和控制策略的有效性。     

基于定量反馈理论的液压机驱动系统复合鲁棒控制

针对液压机驱动系统参数摄动和不确定性的特点,建立了系统数学模型,提出了动梁速度外环控制和压力内环控制的分级复合鲁棒控制策略。外环级应用定量反馈理论,设计了鲁棒性较强的速度跟踪控制器和前置滤波器。内环级设计了基于径向基函数的神经网络扰动观测补偿器,运用Lyapunov稳定性定理证明了提出的干扰观测器对扰动抑制的有效性,可在不确定因素存在的情况下实现期望的系统压力跟踪控制。仿真结果表明：该控制方案对系统不确定性的抑制作用明显,且能提高液压机驱动系统的跟踪性能,具有较好的鲁棒稳定性,可有效实现速度切换瞬态过程的平顺性。     

LCL型光伏逆变器复合优化控制策略

高阶LCL型光伏逆变器控制系统中,由于传统单一的比例积分(PI)和重复控制(RC)策略的并网电流控制方法虽能较好地改善并网电流质量但不能确保系统稳定性良好,输出电流会有一定的畸变。针对这一问题,提出了一种两相静止坐标系下PI+重复控制的复合优化控制策略。首先,在现有的PI+重复控制策略中,在PI控制器支路上引入加权系数m以加强PI环节的调节作用,并加快系统的响应速度以满足系统的动态性能;其次,在重复控制器支路上引入加权系数n以加强对系统稳态误差的不断修正并消除稳态误差,获得系统稳态性要求;最后,通过仿真试验验证了理论分析和策略优化的有效性。仿真结果表明,该优化方案简化了坐标变换与解耦计算,提高了对光伏逆变器输出的谐波抑制能力,降低了逆变器并网电流的总谐波畸变率。     

两级式三相光伏并网系统的MPPT控制策略

基于Matlab／Simulink仿真建立了两级式三相光伏并网系统,以研究最大功率点跟踪（MPPT）控制策略．前级DC／DC变换器采用扰动观察法实现MPPT,后级逆变电路采取电压外环、电流内环的双闭环PI控制,以稳定直流母线电压,实现网侧电流的跟踪控制．仿真结果表明,采用的MPPT控制策略具有良好的动态响应性能,且能较好地稳定直流母线电压．     

单相五电平脉冲整流器滑模比例积分谐振控制

以基于耦合电感的新型单相五电平脉冲宽度调制（PWM）整流器为研究对象,为了提升系统动态响应、维持单位功率因数、减少网侧电流谐波含量,提出滑模比例积分谐振（PIR）控制算法. 通过对新型单相五电平PWM整流器的电路拓扑和工作原理分析,构建整流器d-q同步旋转坐标系下的数学模型,推导整流器电压外环滑模和电流内环PIR控制算法,给出具体设计过程. 与d-q坐标系传统比例积分（PI）电流控制算法相比,所提滑模PIR控制算法动态响应速度更快,网侧电流谐波含量更低. 搭建基于MATLAB/Simulink的仿真模型和基于RT-lab的半实物实时仿真平台,对滑模PIR控制算法与d-q坐标系传统PI电流控制算法分别进行计算机仿真和半实物实验对比研究,仿真和实验结果验证了所提滑模PIR控制算法的正确性和可行性.     

基于线性自抗扰的DC/DC升压变换器的控制策略研究

为了改善DC/DC升压变换器的动态性能和抗干扰能力,提出了一种基于线性自抗扰控制(LADRC)的双环DC/DC变换器控制策略.首先,基于状态空间平均法推导出DC/DC升压变换器电压外环和电流内环的传递函数;其次,通过设计线性扩展状态观测器(LESO)和线性状态误差反馈控制律(LSEF)来实时估计和补偿外部的干扰和内部的不确定性;最后,利用仿真实验验证了该控制器的可行性.实验结果显示,该控制器比传统双环PI控制器具有更佳的鲁棒性和自适应性,因此该控制器可用于稳定变压器的直流母线输出电压.     

基于无差拍嵌入式重复控制的铁路功率调节器

针对V/V牵引供电系统中电气化铁路谐波污染与高负序含量的问题,采用一种铁路功率调节器(RPC).分析了其基本结构和补偿原理,提出了一种预测无差拍和重复式控制相结合的内环电流控制方法.该方法可以解决内环电流指令跟踪快速性的问题,同时也提高了系统的鲁棒性,降低了控制延时与电感偏差对电流控制的影响,并能很好地抑制电流谐波.电压外环采用PI控制,以保证电压外环的稳定.最后通过仿真和实验验证了该方法的正确性.     

逆变器电压电流双环控制设计及研究

在三相逆变器系统中,设计了电流内环、电压外环PI-PI控制器.根据逆变器及其控制系统的结构建立了双环控制系统简化数学模型,确定了传递函数.引入工程算法设计了电流内环,用bode图、阶跃响应优化了电流内环和电压外环的设计参数.将PI-PI控制系统置于Matlab/Simulink中进行时域仿真,对比分析了该控制系统与P-PI控制系统的性能.结果表明,所设计的PI-PI控制系统提高了逆变器系统稳态性能,改善了电压质量,限制了短路电流大小.