高阶微分控制器及其在交流调速中的应用

传统PID控制器由于它提取微分信号的方法过于简单,微分信号品质较差而不易满足高品质性能要求。而现代控制理论由于过分依赖于被控对象的精确数字模型,在工业过程控制的应用中受到了极大地限制。本文利用不依赖于被控对象的高阶微分器（HOD）,提取了信号高品质的微分信号及其高阶微分信号。并将基于HOD设计的高阶微分反馈控制器（HODFC）编制成相应控制算法,组成了由计算机为控制器的交流电机调速系统。通过仿真和实验,验证了HOD及HODFC理论的正确性和实用性。     

滑模PI控制在APF直流侧电压控制中的应用

直流侧电压的控制性能会直接影响并联有源电力滤波器(APF)的补偿特性,对直流侧的电压控制成为研究APF的关键技术之一。采用传统比例积分(PI)控制系统难以保证并联APF在负载突变和参考电压跳变时对直流侧电压快速精准控制,针对上述问题,提出了电压外环滑模PI复合控制算法。通过对直流侧电压在PI控制算法和滑模PI复合控制方法下的仿真和实验对比分析,结果表明,滑模PI复合控制器提高了直流侧电压的稳态性能和响应速度,同时有效减小电压波动,基于该控制算法的并联APF控制系统具有良好的鲁棒性能和动态性能。     

滑模控制在有源电力滤波器直流侧中的应用

直流侧电压的稳定对并联型有源电力滤波器(APF)的性能起着非常重要的作用。针对传统PI控制存在着电压超调大和抗干扰能力弱等问题,设计用于三线制并联型APF的滑模变结构控制器。仿真结果表明,该滑模控制器能实现软启动并有效地提高了三电平并联型APF直流侧电压控制的鲁棒性以及稳定性。     

滑模控制在APF直流侧电压控制中的应用研究

在并联型有源电力滤波器(APF)中,直流侧电压的稳定对APF的性能起着非常重要的作用。针对并联型APF直流侧电压传统控制方法的不足,将改进的趋近率滑模控制运用于三电平并联型APF的直流侧电压的控制中。仿真和实验结果表明,该滑模控制器有效地提高了直流侧电压控制的鲁棒性,对三电平并联型APF直流侧电压控制技术实用化具有很高的价值。     

有源电力滤波器的双环模糊自适应PI控制

有源电力滤波器(APF)的直流侧电压稳定、补偿电流准确跟踪对APF的补偿效果起着至关重要的作用。针对非理想情况下APF精确数学模型难以获得,传统比例积分(PI)控制器参数难以整定,导致系统动、静态性能差,电网谐波电流补偿效果不理想的问题,给出一种电压电流双环模糊自适应PI控制策略,实现APF直流侧电压PI控制器和补偿电流PI控制器参数的自适应调节,弥补了APF在实际应用中采用传统PI控制器参数整定困难,自适应能力不足的缺陷。仿真和实验结果表明:该控制策略下系统具有的良好的动、静态性能,以及较好的谐波电流补偿效果。     

并联型电力有源滤波器的启动特性研究

阐述了并联型电力有源滤波器(SAPF)启动时变流器直流侧电压、电流过冲的问题及其危害,并提出了采用PI控制器控制变流器直流侧电压软启动的解决方案,最大限度地降低装置启动瞬间的冲击电压、电流.文章给出了相应的理论分析和仿真结果,并根据仿真结果进行了试验.试验证明采取该方法能有效地降低APF装置启动时变流器直流侧的电压、电流冲击,确保了APF装置在系统中长期安全运行的可靠性.     

有源电力滤波器直流侧电压控制的研究

以三相三线制有源电力滤波器(APF)为研究对象,针对APF直流侧电压影响APF补偿性能问题,提出下垂调节器与反推自适应控制相结合的控制策略。首先建立了并联型APF的数学模型,然后设计下垂调节器与反推自适应控制器,最后对其进行了仿真和实验研究。对比传统PI控制结果表明,采用下垂调节器与反推自适应控制相结合的方法具有良好的动态性能,易于实现,并且提高了直流侧电压控制的稳定性。     

基于模糊控制自整定参数有源电力滤波器的研究

针对并联型有源电力滤波器(APF)启动和负载变化瞬间直流侧电压波动大、电网电流冲击和响应时间慢等缺点,设计了模糊控制系统,并对传统PI控制APF进行了改进。以三相三线制并联型APF为研究对象,分别对传统PI控制和模糊控制进行比较分析,结果证明了模糊控制能够解决上述缺点,提高了整个系统的鲁棒性和动态响应特性。仿真结果为APF控制提供了参考和依据。     

单相并联有源电力滤波器直流侧电压控制的研究*

以单相并联有源电力滤波器(SAPF)为研究对象,针对直流侧电压影响在传统PI控制方面存在的超调量静差较大,影响APF补偿性能问题,提出了模糊自适应PI控制策略.在传统PI控制和模糊控制理论基础上,设计了一种模糊自适应PI控制器.仿真结果表明,该控制策略较传统PI控制策略响应速度更快、超调量更小,而且提高了直流侧电压的稳定性及APF的补偿性能.     

基于PI+QPR控制的单相有源电力滤波器研究

单相系统中,利用并联型有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)进行谐波治理时,传统的电流比例积分(Proportional Integral,PI)控制方式具有较快的响应速度,但3次谐波电流不能得到充分抑制,针对这一问题采用准比例谐振控制器对3次谐波电流进行跟踪控制。APF系统采用LCL型滤波器结构与单相系统相连,使用陷波滤波器对ip-iq谐波电流检测算法进行改进,以提高谐波电流检测精度,消除数字低通滤波器输出侧直流信号中的低频波动问题。最后通过Matlab/Simulink建立单相并联型APF谐波治理系统模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

dSPACE控制的三相四线有源电力滤波器

采用基于dSPACE控制的三相四线有源电力滤波器实现电网谐波的集中抑制方案.提出基于dSPACE的实时仿真,实现对有源电力滤波器(APF)的电流电压采样,补偿电流基准的检测计算,以及高性能的恒频滞环电流控制和直流侧电压的PI稳压调节,提高APF控制算法以及参数调试的效率.基于MATLAB的仿真和基于dSPACE的实验结果证明,采用新型检测算法和控制的三相四线有源滤波器能对电网电流进行集中净化,具有良好的补偿效果,证实了基于dSPACE控制的APF的可行性和正确性.     

考虑时滞的APF直流侧电容电压波动规律分析

有源电力滤波器(APF)是一个强非线性系统,其主电路参数选择直接影响其补偿性能,而直流侧电容电压纹波是影响其选择的重要指标。基于APF状态空间数学模型分析直流侧电容电压波动规律及纹波;根据特定负载推导出小时滞情况下电压波动率估算公式;最后进行了仿真实验验证。结果证明了所提估算公式的正确性及所提方法的有效性。该结论可直接用于参数选择。     

基于PCH模型的APF非线性L2增益控制新方法

在所建立的有源电力滤波器APF(active power filter)端口受控哈密顿系统PCH(port controlled Hamiltonian)平均化模型基础上,提出了一种非线性L2增益控制新方法.该方法建立了APF的PCH平均化模型,设计了L2增益控制律,针对误差系统的欠驱动性质和准确估计直流电容参考电压波动量的困难,从提高系统的鲁棒性和简化控制方法执行的角度着眼,分别采用间接控制以及大电容条件下忽略直流电容参考电压波动量的方法进行解决.此外,该方法还对采用固定反馈增益控制时APF内层控制过调制现象的产生原因进行了分析,通过设计滑动反馈增益限幅控制代替固定反馈增益控制,在满足内层控制约束下确保补偿效果.仿真结果验证了该方法的正确性和有效性.     

有源电力滤波器的频域能量变换模型及其应用

有源电力滤波器(active power filter,APF)的建模问题对其功率变换过程认识及控制器设计有重要意义。基于目前研究广泛的并联电压型APF,建立其等效电压源模型;通过对APF与电力系统间能量交换及功率流动的分析,提出APF频域能量变换的思想,并建立频域能量变换模型;建立其状态空间数学模型,通过变换,证明APF的基波控制分量对频域误差系统呈阻尼特性,从而使APF对频域呈无源性特征,从能量角度解释了APF的工作原理;基于频域能量变换模型提出迭代学习控制策略,并对直流侧电容电压附加PI闭环控制。仿真实验结果证明了该频域能量变换思想及模型的正确性,并验证了所设计控制策略的有效性。     

直流有源电力滤波器的软开关研究

提出了一种基于单周控制理论的直流侧软开关有源电力滤波器,作为谐波补偿器并联在逆变器直流侧,提供负载所需的谐波电流,使电源电流与电源电压同相同频,同时使其直流输出电压恒定,为下一级电路提供平滑的直流电压;另外,对有源电力滤波器中的主开关实现零电压开通,同时利用有源箝位技术避免了开关管过高的电压应力。与一般的PWM硬开关有源电力滤波器相比,该方法不仅减小了开关管的功率损耗,提高了系统效率,而且便于有源电力滤波器的大容量应用。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性。     

APF直流侧电压控制小信号建模及参数整定

直流侧电压控制是并联型有源滤波器APF(active power filter)的关键环节,精确设计控制器参数有助于提高系统性能。在传统直流侧电压控制模型基础上建立了其控制小信号模型,进而提出一种基于小信号模型的PI参数整定方法。采用零极点配置将含有右半平面零点的小信号模型转化为普通的二阶滞后系统,根据劳斯判据和两步整定法详细讨论了PI参数的选取原则,重点分析不同PI参数对系统性能的影响。该方法在实验参数已知的情况下,可以准确计算出PI控制器参数,在保证系统谐波补偿性能的同时具有较小的直流侧电压超调。仿真和样机实验结果都表明了该方法的可行性。     

基于数控电容的PWM整流器直流侧电压改善研究

在电压型PWM整流器的控制中,广泛采用在同步旋转坐标系下的直接电流控制方法和双闭环控制结构,基于PSCAD软件建立了其仿真模型。PWM整流器中直流侧电容的设计取值对电压环的控制性能有重要影响。综合考虑直流侧电压跟随性能和纹波要求,基于软件仿真验证确定了电容取值在较小范围。提出了在直流侧采用数控电容与传统电容器并联替代传统单一电容器的方法,使得电容值在线可调,该方法对于实现PWM整流器直流侧电压的灵活、精细控制有一定实用价值。     

超导储能在并网直驱风电系统中的应用研究

针对直驱风电系统并网运行过程中存在的输出有功功率波动和低电压穿越问题,在变换器的直流环节并联超导储能系统。对超导储能系统的斩波器提出双闭环加脉冲判断的控制策略,确保超导磁体线圈电流水平,使超导储能系统可以快速、准确地充放电,从而稳定直流环节功率。同时,通过引入谐振控制器的方法,对网侧变换器的控制策略进行改进,实现电网电压不对称跌落情况下,负序分量引起波动的有效控制。仿真结果表明,采用上述方案后直驱风电系统向电网输送较为平滑的有功功率、低电压穿越能力得到了提升。     

适用于二极管钳位型三电平有源滤波器的母线电压数字控制方法

传统两电平有源电力滤波器(active power filter, APF)由干功率开关耐压水平和载流能力的限制,难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。在高压大容量系统中,二极管钳位型三电平变换器得到了广泛的应用。对三电平APF进行研究,提出一种母线电压闭环数字控制策略。在同步旋转dq坐标系下,将三电平APF母线电压控制系统分为电压外环和电流内环2部分。在电压外环中,采用自适应滤波器求出直流侧电压平均值,采用PI控制器产生有功指令电流维持直流侧电压恒定。在电流内环中,针对三电平APF直流侧中点电位不平衡问题,从空间矢量PWM调制方法的角度出发,对中点平衡问题进行仔细研究,提出一种简单的中点电压平衡控制策略,只需检测各相电流和中点电压波动的方向,对小矢量进行取舍实现APF中点电位平衡控制。实验结果表明了所提出算法的正确性和有效性。     

配电系统级联多电平有源电力滤波器仿真研究

笔者研究了将级联多电平拓扑应用于有源电力滤波器(APF)的方法.在调制方法上采用载波移相的调制技术,在控制上采用简单的PI控制方法.仿真结果表明,这种基于级联多电平拓扑的有源电力滤波器能很好地跟踪补偿电网谐波,具有很好的动态响应和较高的检测精度,并且快速准确地实现各个变流器单元直流侧电容的均压控制,这对拓展有源电力滤波...