基于E-L模型的电力弹簧无源控制策略

为解决电力弹簧(electric springs, ES)传统PI控制策略谐波含量高、鲁棒性不强等问题,有效提高关键负载(critical load, CL)电能质量,根据无源控制(passivity-based control, PBC)理论,分析电力弹簧系统数学模型的无源性和稳定性,提出了其无源控制策略。通过实验验证所提无源策略的正确性和优越性,模拟了系统有功功率变动、电网电压波动和非关键负载变化时,通过无源控制策略实现关键负载稳定运行及系统功率迅速整定。此外,将所提控制策略同PI控制作比较,验证所提无源控制具有动态相应快、鲁棒性强、谐波含量低、调节参数少等优点。     

基于电力弹簧的可再生能源供电系统电压平稳控制方法

针对电力弹簧(Electric Spring,ES)系统多变量、强非线性的特性和传统线性PI控制稳定域窄、鲁棒性不强的问题,为提高关键负载(Critical Load,CL)电能质量并保证ES安全稳定运行,提出一种基于微分平滑理论的非线性控制(Flatness-Based Control,FBC)方法。建立三相ES(Three Phase Electric Spring,TPES)动态数学模型,计算为稳定CL电压TPES所需注入的电压参考值幅值;引入微分平滑理论,验证TPES系统为微分平滑系统,设计基于TPES的微分平滑非线性控制器,实现可再生能源供电系统电压平稳控制和TPES的安全平稳运行;最后,基于Matlab/simulink的仿真结果验证了文中所提微分平滑非线性控制方法具有动态响应快、稳定性高、鲁棒性强的特点。     

基于RBF神经网络的智能负载控制策略研究

本文在电力弹簧的数学模型和控制电路的基础上,提出了一种基于RBF神经网络的智能负载控制方法,利用RBF神经网络算法可以有效弥补传统PI控制器参数固定,无法更改的缺点。通过对控制器参数实时在线调整,可以有效地减少智能负载失稳情况,从而确保系统母线电压稳定。最后,在MATLAB/Simulink的仿真环境中进行仿真验证,结果表明：与传统PI控制下的智能负载相比,本文所提的控制方法具有更强的调节性能。     

基于最优比例积分的电力弹簧控制器设计

电力弹簧((Electric Spring,ES)能有效缓解分布式发电系统中出现的间歇性和不稳定性问题,但是在现有控制方式下易引入谐波,且响应时间较长,严重影响了电力弹簧的调节效果。针对PI和PR控制器应用于ES这个非线性复杂系统上稳定性和鲁棒性较差的特点,应用改进的单纯型加速算法(simplex method,SPX),以时间乘以误差平方积分准则作为寻优目标函数,对PI控制器的参数进行实时调整、寻优,使ES的动态响应效果达到最佳。仿真结果表明最优PI控制器能快速、无超调的跟踪ES系统的电压设定值,具有较强的适应性和稳定性。     

计及系统线路阻抗的电力弹簧电压电流同时补偿控制策略EI北大核心CSCD

针对现有电力弹簧(electric spring,ES)在缓解线路电流不对称、减少中性线电流的控制中存在忽略系统线路阻抗和关键性负载电压无法保持稳定的不足,首先对计及线路阻抗的三相负载不对称系统进行分析,获得中性线电流与ES各相输出电压之间的关系。然后利用果蝇优化算法(fruit fly optimization algorithm,FOA),根据网侧电压计算出使中性线电流幅值最小的ES最优参考输出电压。ES则通过控制器调节其实际输出电压,对关键性负载电压和线路电流同时进行补偿。最后,通过仿真验证了三相电力弹簧在所提策略控制下能够减少线路电流不平衡并保持关键性负载的电压稳定。     

基于电流环复合控制的有源电力滤波器

针对有源电力滤波器电流环单纯数字PI控制补偿性能有限.提出基于数字PI控制和数字重复控制的复合控制系统.将PI控制器和重复控制器并联在控制系统电流环的前向通道,共同对系统的输出产生影响.利用数字PI控制改善系统的动态特性,利用重复控制改善系统的稳态跟踪性能.提出电流环PI控制器、重复控制器和复合控制系统的结构,并在同步旋转坐标系下,对其进行控制性能分析,详细推导和分析复合控制系统中重复控制器的设计方法、补偿性能及稳定性.进行三相并联型有源电力滤波器的研制和试验研究,结果证明该控制器在稳态运行时能将电网电流的THD值从30%降到3%,而其动态性能尽管有低通滤波器的影响也仅有半个基波周期(10ms)的延时.理论分析、仿真结果和试验结果均证明所提出的基于数字PI控制和数字重复控制的三相并联型有源电力滤波器复合控制可以兼顾系统动态特性和稳态特性.     

电容分裂式三相四线制APF新型控制方法

针对传统比例积分(PI)控制器对于周期性信号跟踪性能较差、补偿精度不高的问题,在电容分裂式三相四线制不对称负载系统中,提出了基于PI控制和重复控制并联的复合控制策略。该策略结合了PI控制对指令响应的快速性和重复控制对周期性信号控制的高精度性的优点,构成了复合控制器,将其应用到有源电力滤波器(APF)电流跟踪环节中。对该策略进行了理论分析、仿真和实验验证,结果表明该设计方法能实现对指令的快速响应,同时提高电流跟踪精度,提高并网电流质量,由此验证了该控制策略的可行性和有效性。     

基于α,β系统的滑模变结构控制APF研究

有源电力滤波器(APF)是适用于补偿无功、动态抑制谐波的一种新型电力电子装置。针对传统PI控制法跟随误差较大,从而导致APF滤波精度降低的问题,引入一种基于α,β系统的积分型滑模变结构控制。通过对三相三线制APF主电路进行数学建模,用来设计滑模变结构控制器,以提高谐波电流控制精度。最后对比传统PI控制法,仿真和实验结果很好地验证了该控制方法的有效性。     

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。     

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。     

PI加重复控制算法在三相4线制SAPF中的应用

分析了三相4线制并联型有源电力滤波器的原理,并建立系统的数学模型。在电流环的控制中采用PI控制和重复控制并联的方式,其中PI控制保证系统动态性能,而重复控制提高输出电流波形跟踪精度。分析了PI控制和重复控制的设计过程,最后利用仿真和实验验证了该控制方法的可行性和优越性。     

基于变论域模糊PI自适应控制的电力弹簧控制策略

针对电力弹簧传统控制策略自适应调节能力不足的问题,对传统控制策略进行改进。考虑系统运行工况或参数发生变化,尤其是非关键负载阻值在系统运行过程中可能发生的变化对电力弹簧调压性能的影响,以及普通模糊控制的局限性,提出了一种变论域模糊比例-积分（PI）自适应控制策略。该策略根据输入误差的大小实时调整模糊论域来得到更好的控制效果。结合函数型伸缩因子与模糊推理伸缩因子各自的优点,对输入论域和输出论域的伸缩因子分别进行设计,以提高控制精度。仿真分析表明,与现有的控制策略相比,所提控制策略进一步提高了系统稳定性,增强了电力弹簧的自适应调节能力。     

基于PCHD模型的三相光伏LCL并网逆变器自适应模糊无源控制研究

针对传统PI控制下三相并网逆变器的鲁棒性较差的问题,文中首先建立了基于LCL滤波器的三相两电平变流器的端口受控哈密尔顿(PCHD)数学模型,根据建立的PCHD模型采用互联和阻尼配置(IDA-PBC)的无源控制方法,设计了无源控制器,通过李亚普洛夫第二方法验证了系统的稳定性,并且为了加强对直流侧电压的控制能力,采用了模糊控制.最后,在Matlab/Simulink中搭建了基于模糊控制的无源仿真模型,验证了该控制策略的鲁棒性和有效性.     

三相并联混合有源电力滤波器的无源控制策略

针对三相并联混合有源电力滤波器(SHAPF)的非线性数学模型,利用无源控制的思想提出了一种SHAPF控制策略。首先建立了三相SHAPF系统的欧拉-拉格朗日周期平均模型,然后基于系统的无源性,采用能量成形和阻尼注入方法,提出了一种SHAPF非线性控制策略,从理论上保证了闭环系统的渐进稳定。最后仿真实验验证了该控制策略能够有效滤除电网中的谐波电流,维持直流侧电容电压的稳定;并且与传统线性二次型调节器相比,该控制策略具有更好的稳态补偿效果和对负载变化的鲁棒性。     

APF直流侧电压自适应PI控制

三相三线制有源滤波器(APF)大多采用传统的PI控制策略来控制直流侧的电容电压。为了提高有源滤波器的性能指标,在传统的PI控制基础上,结合最小隶属度模糊控制理论,提出模糊PI的直流侧电压自适应控制。模糊PI控制可以根据实时情况改变比例和积分参数,解决了传统PI控制器在非线性系统中的缺点。MATLAB仿真表明,模糊PI自适应控制与传统PI控制相比,跟踪性能更强,直流侧电压超调量更低,动态性能更好,并且有效地降低了电网谐波的畸变量。     

基于重复PI控制和前馈控制的静止无功发生器

分析了以三相电压型逆变器为主电路结构的静止无功发生器(SVG)的工作原理。针对传统比例积分控制(PI)的局限性,提出了采用重复PI控制和电网电压前馈控制的复合控制策略。重复PI控制结合PI控制和重复控制的优点,提高了系统的稳态和动态性能,能有效改善装置的基波无功补偿准确度,消除稳态误差,改善补偿电流的波形质量。同时,为了抑制电网扰动,引入电网电压前馈控制,使系统近似为一个无源跟随系统,有效消除了网侧电压波动对SVG运行的干扰,抑制了直流侧电容的电压波动。在此基础上,进行系统的仿真建模和实验研究,仿真和实验结果验证了所提控制策略的正确性和可行性。     

三相并联型有源电力滤波器补偿电流性能分析与改进

三相有源电力滤波器通常用来补偿非线性负载所引起的谐波和无功电流。在有源电力滤波装置中，其补偿性能的好坏，很大程度上取决于控制器的设计。但由于非理想因素的影响，例如输出电流环路带宽有限、检测电路的延时、指令电流的产生等，都会影响补偿效果，而传统的PI控制由于带宽有限不能实现无静差输出。为了提高三相并联型有源电力滤波器的补偿性能，该文在同步旋转坐标系下提出了一种理想的电流控制策略即基于PI控制和重复控制并联结构的电流控制方法，利用重复控制对于周期扰动信号无差跟踪的特点来提高有源滤波的稳态精度，PI控制保证有源电力滤波器的动态性能。实验结果和理论分析充分证明了所提并联结构电流控制器的可行性。     

基于电压前馈PSO-QPCI的电力弹簧控制策略研究

针对比例谐振控制器应用于电力弹簧(ES)传统控制策略中使系统动态性能较差的问题,设计了一种基于电网电压前馈的准比例复数积分(QPCI)双闭环控制策略。首先,构建ES的数学模型、设计QPCI控制策略以及对ES系统稳定性进行分析。其次,引入粒子群算法(PSO)对QPCI控制器参数进行实时调整和寻优,以提高ES系统动态调节能力。最后,通过MATLAB/Simulink仿真和基于dSPACE的实验样机进行验证,实验结果表明,当网侧电压波动±20%时,基于电网电压前馈PSO-QPCI的ES控制策略能使关键负载电压在20 ms内稳定至参考值,且在电压参考值±5%内波动,从而验证了设计电压前馈PSO-QPCI控制策略的有效性和可行性。     

有源电力滤波器重复控制方法的设计

分析了三相并联型有源电力滤波器(APF)原理和电流控制数学模型。接着将重复控制器嵌入到有源电力滤波器(APF)中,实现PI控制和重复控制的双闭环电流控制。同时讨论了重复控制的稳定性和稳态误差,分析了重复控制器的参数设计。最后在一台20kVA并联型有源电力滤波器样机上验证了该方法的使用性和有效性。     

串联混合有源滤波器PI解耦控制算法研究

这里针对基于磁通补偿原理的串联混合型有源电力滤波器三相逆变器拓扑存在的电压相间耦合问题,提出比例积分(PI)解耦控制算法,改善三相逆变器输出电流质量,通过仿真分析和实验研究,验证了 PI解耦控制算法在有源电力滤波器领域的可行性.