基于自抗扰的三电平APF研究

首先分析了有源电力滤波器(APF)在d,q坐标系下的数学模型及在此模型下的双闭环比例积分(PI)控制策略,针对电流内环无法全频段精确跟踪谐波电流指令信号及存在电流相位偏移问题,设计了一种自抗扰控制器(ADRC)。仿真和实验结果表明,基于ADRC的APF能有效补偿谐波电流。     

基于PCHD模型的APF自适应模糊无源控制研究

为改进有源电力滤波器APF的电网电流补偿效果,基于APF的端口受控哈密顿(PCHD)数学模型,采用互联和阻尼配置无源控制(IDA-PBC)方法,设计了通过模糊控制实现注入阻尼在线调整的无源混合控制器。同时,为提高APF的直流侧电压控制能力,采用自适应模糊PI控制器,实现比例系数与积分系数的在线调整。利用所提出的控制器,可有效补偿电网电流,抑制负载电流谐波,使电网电流为近似正弦波;同时,获得更好的直流电压动静态性能。在Matlab/Simulink仿真平台上搭建APF自适应模糊无源混合控制器的仿真模型,对APF的谐波补偿性能进行了仿真实验研究。仿真结果表明所提出的自适应模糊无源混合控制策略是可行的。     

三相APF直流侧电压滑模自抗扰控制方法

有源电力滤波器(APF)是一种有效地补偿谐波的电力电子装置,而直流侧电压控制是其重要技术之一.APF直流侧电压自抗扰控制方法需要整定的参数过多,且响应速度较低.针对此缺点,将该方法的跟踪微分器与扩张状态观测器分别进行线性化处理,并将滑模控制切换函数的设计方法引入非线性状态误差反馈控制率,从而提出了一种APF直流侧电压滑...     

基于PCHD模型的LCL型APF自适应模糊无源控制策略

有源电力滤波器(APF)是治理电力系统中谐波的重要手段.为了改善有源电力滤波器补偿电网侧电流的效果,提出了一种基于端口受控耗散哈密尔顿(PCHD)模型的APF的无源控制方法.首先,建立了LCL型APF系统的PCHD模型,并采用了易于实现的互联阻尼配置无源控制(IDA-PBC)方法设计无源控制器,验证了所设计控制器的稳定性.同时对直流侧电压采用模糊控制,以期提高稳定电压的能力.此外,采用了正弦幅值积分器(SAI)来获得谐波电流的基波成分,用来避免使用低通滤波器检测谐波带来的延迟.在Matlab/Simulink中构建系统的无源控制方法,仿真结果表明了所提控制方法的可行性与有效性.     

基于PCHD模型的LCL型APF自适应模糊无源控制策略

有源电力滤波器(APF)是治理电力系统中谐波的重要手段.为了改善有源电力滤波器补偿电网侧电流的效果,提出了一种基于端口受控耗散哈密尔顿(PCHD)模型的APF的无源控制方法.首先,建立了LCL型APF系统的PCHD模型,并采用了易于实现的互联阻尼配置无源控制(IDA-PBC)方法设计无源控制器,验证了所设计控制器的稳定性.同时对直流侧电压采用模糊控制,以期提高稳定电压的能力.此外,采用了正弦幅值积分器(SAI)来获得谐波电流的基波成分,用来避免使用低通滤波器检测谐波带来的延迟.在Matlab/Simulink中构建系统的无源控制方法,仿真结果表明了所提控制方法的可行性与有效性.     

APF直流侧电压的变论域模糊线性自抗扰控制

针对模糊线性自抗扰控制的缺点,提出变论域模糊线性自抗扰控制。该控制可根据误差以及误差变化率调整模糊控制的输入输出论域。因此,所提出的控制方法可在不增加模糊规则数目,不改变隶属度函数的情况下,提高模糊线性自抗扰控制的稳态精度。仿真结果和实验结果表明:相对于有源电力滤波器(APF)直流侧电压的模糊线性自抗扰控制,所提出的变论域模糊线性自抗扰控制具有更快的响应速度,更高的稳态精度以及更小的总谐波失真(THD)。     

VSC-HVDC风电并网的自抗扰无源控制策略

针对风电并网的轻型高压直流(VSC-HVDC)输电系统的变流器具有非线性强耦合的特点,单一的控制策略难以满足并网的需求。首先将VSC-HVDC的换流站模型等效成一个具有耗散性质的无源系统,采用端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)模型,设计了一种基于互联与阻尼配置的无源控制器来追踪参考电流,同时,为增强系统的鲁棒性,采用自抗扰控制来确定相应的外环电流参考值,最终实现风电的可靠并网。仿真结果表明了自抗扰无源控制为基于VSC-HVDC的风电并网控制提供了一种新的解决方案。     

基于自抗扰控制的永磁同步电机无源调速系统

在永磁同步电机(PMSM)的端口受控哈密顿系统(PCH)的建模基础上,利用互联、阻尼配置的无源性控制方法得到d,q轴电压,简化了控制器设计和使系统稳定性分析更加容易.利用自抗扰控制技术能实时估计并补偿系统受到的各种外扰及本身决定的内扰总和作用的特点,设计了自抗扰速度控制器,使系统对参数变化和外部扰动具有较强的鲁棒性.由...     

基于SHAPF的重复线性自抗扰控制方法的研究

由无源滤波器和有源电力滤波器(APF)串联构成的并联型混合有源滤波器(SHAPF)适用于高压大容量的谐波补偿场合。针对扰动较敏感的广泛性负载,提出了一种重复线性自抗扰控制(LADRC)方法。LADRC方法不依赖于被控对象精确的数学模型,且具有很强的抗干扰能力,提高系统鲁棒性。采用重复控制对LADRC方法进行补偿,消除周期性稳态误差,提高系统的稳态精度。仿真和实验结果证明了重复LADRC方法在谐波抑制方面的正确性和有效性。     

基于PCHD模型的MMC-APF无源控制策略

为解决无源滤波器和传统有源电力滤波器在谐波补偿精度和应用范围方面的缺点,选择基于(Modular Multilevel Converter,MMC)的有源电力滤波器为研究对象,同时利用MMC-APF的无源性提出一种基于端口受控耗散哈密顿(Port-controlled Hamiltonian with Dissipation, PCHD)模型的非线性无源控制策略(passivity-based control, PBC)。首先通过MMC-APF系统的数学模型推导出基于PCHD的无源模型;然后利用互联法和阻尼分配法设计了相应的无源控制器;最后通过子摸块电容、环流控制、无源控制得到系统调制信号。仿真结果表明,设计的基于PCHD模型的PBC策略能够将系统控制在较低的谐波标准下,相较于传统PI控制策略具有更好的谐波补偿性能和更快的响应速度。     

有源滤波器的无源性控制方法研究

针对非线性负载时变未知情形,介绍了非线性反馈的无源性控制(PBC)方法.建立了并联型有源电力滤波器(APF)的EL模型,阐述了并联型APF的PBC方法设计,并在Matlab环境下进行了仿真测试.结果表明,该控制方法无奇异点、鲁棒性强.     

基于微分前馈自抗扰的逆变器控制策略

传统的自抗扰控制主要针对阶跃信号进行快速和无静差跟踪,而逆变器的输出为周期性信号,导致传统自抗扰控制的逆变器存在较大跟踪误差,使得自抗扰控制在逆变器上的应用受限。文中将逆变器的已知模型加入控制器中,系统未建模动态及外部扰动视为总扰动并加以抑制。常规的模型补偿自抗扰控制器虽然能实现较好的波形质量,但是存在较大的稳态误差,文中对稳态误差存在的原因进行了理论分析,提出微分前馈的自抗扰控制策略以减小逆变器的稳态误差。通过内模控制器等效法,对基于微分前馈自抗扰的逆变器进行稳定性分析。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于模型补偿的逆变器交流电压自抗扰控制

三相逆变器系统是一个非线性、强耦合、负载扰动剧烈的系统,传统基于PI调节器的双环控制效果不尽人意。自抗扰控制(ADRC)将上述影响系统控制的不利因素视为总扰动,予以估计和动态补偿,然后施以合适误差反馈律,以获取理想的控制性能。针对三相逆变器交流电压控制问题,考虑到工程实用性,以交流电压及其一阶导数为状态变量设计二阶线性自抗扰控制器,并结合被控对象LC滤波器电感电流可测的特点,引入模型补偿项,以降低扩张状态观测器扰动观测压力,进一步提高自抗扰控制系统的跟踪精度。对传统自抗扰控制、模型补偿自抗扰控制和电压电流双环PI控制进行了对比实验,结果证明了所提策略在跟踪性能及抗扰性能方面的优势。     

无轴承异步电机的自抗扰控制策略

针对无轴承异步电机(BLIM)的逆系统解耦控制性能受负载和参数变化影响的问题,在转子磁链定向逆系统解耦控制的基础上,采用自抗扰控制器(ADRC)替换经典的PID控制器,将BLIM模型中的交叉耦合项、本体参数变化和负载视为"扰动",统一用ADRC的扩张状态观测器(ESO)估测,非线性状态误差反馈控制器(NLSEF)进行补偿。仿真结果表明:采用了ADRC,系统具有较好的动态解耦控制性能;同时,对电机参数和负载变化具有更好的鲁棒性。     

开绕组无刷双馈发电机直接功率自抗扰控制策略

根据开绕组无刷双馈电机在同步旋转坐标系中的数学模型,推导和分析了功率绕组输出瞬间功率和控制绕组功率电压之间的关系,并建立对应状态方程。设计无刷双馈电机直接功率自抗扰控制器,实现了有功功率和无功功率的解耦控制。搭建了开绕组无刷双馈发电机直接功率自抗扰控制系统的仿真模型,给出了系统暂态、稳态及参数扰动等不同工况下的仿真结果,仿真结果验证了该新型控制策略的可行性和有效性。     

基于分离设计与优化的多电机自抗扰协同控制

考虑偏差耦合的多电机系统易受到扰动因素的影响,将自抗扰控制技术引入多电机系统中,通过观测转速信号中的扰动作用并进行补偿。基于分离性原理的自抗扰控制技术可以降低控制器参数优化难度,简化非线性函数,在独立设计各部分控制器并进行非线性组合后,通过遗传算法对自抗扰控制器核心参数进行了优化,提高了多电机系统的抗干扰能力和控制性能,同时减少了控制参数和控制器算法的计算量。仿真实验验证了控制器的抗干扰性能和协同性能。     

控制增益对永磁同步电动机自抗扰控制性能的影响

在永磁同步电动机自抗扰控制系统中,当系统的实际控制增益已知时,采用实际控制增益的控制器可获得良好的控制性能,但当系统的实际控制增益未知时,采用估计控制增益的控制器会对系统性能产生影响。将估计控制增益与实际控制增益的比值定义为增益比,分析了它对闭环系统的阶跃响应、抑制噪声性能、抗扰性能以及对连续变化输入的跟踪性能的影响。理论分析表明:增益比越大,则系统阶跃响应的上升时间越短,抑制噪声的效果越好,但抗扰性能越差;增益比越接近于1,系统对连续变化输入的跟踪性能越好。仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

永磁直线同步电机ADRC控制系统

纹波推力扰动、负载扰动、摩擦力扰动和其他不确定性扰动严重影响永磁直线同步电机(PMLSM)控制系统的性能,对控制系统的抗干扰能力提出了更高的要求。本文采用自抗扰控制(ADRC)方法,利用扩张状态观测器估计所有未知扰动作用量并给予实时动态补偿,从而抑制未知扰动实现"自抗扰"控制,同时估计出速度及其微分;跟踪微分器给出了一种计算微分的有效方法,并根据PMLSM的承受能力安排速度指令过渡过程;采用更合适的非线性PD误差反馈率计算控制量。利用基于Matlab/Simulink的xPC Target构建控制系统实验平台,实验结果表明,采用ADRC的PMLSM控制系统具有很强的抗扰性和静动态特性。     

基于线性自抗扰控制的微网逆变器时-频电压控制策略

微网是一个非线性、强耦合、多约束、负载扰动大的系统,传统比例-积分(PI)双环控制已经无法满足需求,自抗扰技术通过补偿扰动可使微网逆变控制系统的性能显著改善。据此,文中提出了基于线性自抗扰控制(LADRC)的微网逆变器时-频电压控制策略。为了提高微网逆变器的抗扰性能和动态性能,在时域上,设计和分析了dq轴解耦环节、带电容电流反馈的降维扩张状态观测器以及线性状态误差反馈控制律;为了提高微网逆变器在各谐波频率处的跟踪精度和抗扰性能,分析了时域LADRC系统的频率响应特性,并据此设计和分析了频域上的实部/虚部解耦环节和时-频域LADRC策略。最后,针对工作在孤岛模式下的微网逆变器,对所提策略进行了实验验证。实验结果表明,与PI双环控制对比,基于LADRC的微网逆变器时-频电压控制策略具有更好的解耦、抗扰、动态性能,并能精确控制谐波电压以达到抑制谐波的效果。     

基于自抗扰控制的双向DC-DC变换器并联均流控制

双向DC-DC变换器作为微电网的重要组成部分,可以实现各个微源之间的能量流动,但变换器并联运行时存在均流问题。为了解决双向DC-DC变换器的抗扰动能力和均流控制效果,在建立双向DC-DC变换器数学模型的基础上,设计了一种电压电流双闭环自抗扰控制(ADRC)策略,同时考虑双向DC-DC变换器并联运行的均流特性,将ADRC与中间电流均流控制相结合,提出了一种适用于DC-DC变换器的自抗扰均流控制算法。仿真结果表明,与传统PI控制系统相比,该控制系统具有更优的快速性、鲁棒性和适应性。