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。     

Z源逆变器光伏并网控制策略研究

Z源变换器因其具有的诸多优点,成为当今研究的热点.首先对基于Z源变换器光伏并网发电系统的工作原理进行了分析,建立了平均状态模型;在此基础上设计了相应的控制器,其特点为:针对系统各部分时域响应特点实现了系统解耦控制,实现了最大功率跟踪与同步并网的要求;采用新的Z源升压控制方案,以适应光伏电池输入电压变化范围较大的特点;采用新型功率扰动的最大功率跟踪方案,保证了并网电流的稳定性.实验仿真证明了控制器的有效性.     

基于受控耗散Hamiltonian系统模型的光伏准Z源T型三电平并网逆变器控制策略

基于端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)模型的无源控制策略无需对受控对象进行线性化处理,它从能量成型与注入阻尼方面讨论受控对象的稳定性,简化了控制系统的结构。首先,利用状态空间法推导出准Z源T型三电平逆变器数学模型;其次,结合无源PCHD模型的控制规律选取能量函数与注入阻尼,并进行控制系统的设计。该控制策略不但使系统具有优良的动、静特性,且逆变器输出电流谐波低、经济性高;最后,仿真和硬件实验验证了基于PCHD模型的无源控制策略的正确性和有效性。     

单相准Z源逆变器改进模型预测控制策略

传统模型预测控制(MPC)应用于准Z源逆变器(qZSI)中存在控制变量误差较大的问题,导致工频电流纹波增加,电能质量恶化。因此,此处提出一种基于电流电压纹波双前馈的改进MPC策略。首先分析系统在不同模态下的工作原理,构建离散状态模型;其次计算输出电流和电容电压在各状态下的纹波,通过双前馈迭代生成新参考值,并采用两步预测法对系统的执行滞后周期予以补偿,以增强电流和电压的控制效果;然后对代价函数综合排序,合理选择最优矢量,避免了权重系数的试凑,进一步增强变量之间的协同控制。最后,实验结果表明,系统具有良好的动、稳态性能,验证了改进策略可行、有效。     

基于PCHD模型的光伏Z源并网逆变器无源控制

光伏Z源并网逆变这种非线性对象的一般控制方法是先线性化再线性控制,这种控制策略相对复杂且控制效果不佳。本文创新性地将基于PCHD模型的非线性无源控制引入到光伏Z源并网逆变系统中,它无需线性化处理,就可使系统具备良好的动、静态特性。首先分析了光伏Z源并网逆变器系统的原理,给出了系统的PCHD数学模型;再采用IDA方法设计出系统的无源控制器,并从理论上证明了系统的稳定性;最后Matlab/Simulink仿真软件和样机试验表明了,相比于采用传统的双闭环PID控制系统,采用本文无源控制系统的最大功率点跟踪更快,调节时间和上升时间更短,并网更有效,对外部参数变化响应更快,并网电流曲线更平滑,纹波更小,功率因数更高,鲁棒性更好。     

基于Z源逆变器的STATCOM/BESS控制策略研究

将基于Z源逆变器的STATCOM与电池储能系统(BESS)通过双向DC/DC变换器相结合,实现了有功功率和无功功率的同时补偿。针对传统电压源型逆变器效率低、抗电磁干扰能力差且需加入死区等缺点,采用Z源逆变器STATCOM可有效解决上述问题。在分析其工作原理的基础上,推到了基于同步旋转坐标系的STATCOM离散化数学模型,设计了无差拍电流内环离散控制器和外环控制器,顺利实现了有功、无功的解耦控制,具有控制简单、控制精度高,鲁棒性强等优点。为了保证BESS安全充放电的稳定运行,提出一种新型的BESS充放电控制策略:外环采用恒功率、恒压和涓流切换控制,内环采用电感电流为控制目标。最后,仿真和实验结果验证了所提出的上述控制策略的正确性和优越性。     

改进型Z源逆变器的并网控制策略

针对传统Z源拓扑所存缺陷,提出一种改进型Z源拓扑。该拓扑中,用耦合电感代替传统结构中与电源正极相连的电感,阻抗网络相对于三相逆变桥位置发生改变;此外在直流链处增加全控型IGBT器件,用于单独插入直通零矢量。分析其在电压型和电流型模式的工作状态可知:相比于传统Z源逆变器,在电压型模式工作时,该拓扑可实现更高的电压增益,稳态时电容电压应力更低且不存在启动冲击电流,逆变侧输出电压波形质量更高;在电流型模式工作时,其启动压降较低,逆变侧输出电流波形质量较高。最后为实现对该逆变器的并网控制,在两相旋转坐标系下建立系统数学模型,运用两电流环和一电压环实现其高功率因数并网。算例结果验证了所提策略的有效性。     

扩展升压Z源逆变器及其控制策略的研究

Z源逆变器的Z源升压网络以其独特的优点正逐步取代前级buck-boost电路,成为逆变器研究的热点.但Z源升压网络升压范围有限.因此,在一些需要较高电压的应用领域Z源逆变器的应用受到了一定的限制.详细分析了一种扩展升压逆变器的工作原理,并引入了3次谐波注入调制策略,通过与传统简单升压控制策略的比较,验证了3次谐波注入调制策略在相同电压增益下能有效减小直流电压应力和电容电压,调制度相同时能大大提高逆变器的输出电压.仿真分析验证了上述结论.     

基于三相Z源并网逆变器的间接单周控制策略

提出一种基于三相Z源网络的间接单周控制方式,解决常规控制方式所带来的系统复杂与响应速度慢的缺点。结合Z源阻抗网络中输入输出关系,建立三相Z源并网逆变器状态平均方程数学模型,运用单周控制原理推导控制方程,以实现单位功率因数并网。仿真结果表明,基于单周控制的三相Z源并网逆变器能在单个工频周期内(0.02s)实现单位功率因数并网,其输出电流谐波畸变率小于1%,且输出几乎不受输入电压波动的影响。与传统Z源并网逆变器比较,基于单周控制的间接电流控制方式能在没有电流采样环节的情况下快速实现单位功率因数并网,具有动态响应快、稳定性较强、鲁棒性较优的特点。     

基于Z源逆变器的电动汽车永磁同步电机驱动控制策略

考虑到电动汽车行驶中存在外界转矩以及电池电压突降等现象,设计基于双向Z源逆变器的电动汽车永磁同步电机驱动控制方案。建立永磁同步电机的数学模型以及Clark和Park变换矩阵。根据Z源逆变器拓扑结构,分析直通态占空比与逆变器输出电压的关系,设计双向Z源逆变器的空间矢量调制算法,确定电机电压空间矢量的扇区位置与有效矢量的作用时间,得出逆变器各桥臂的切换时刻。采用MATLAB/SIMULINK软件搭建控制系统仿真模型,仿真研究转速、转矩、输入电压和输出电流在突加外界转矩以及电池电压突降下的响应情况,结果表明双向Z源逆变器驱动系统的可靠性,能满足电动汽车高性能的控制要求。     

储能型准Z源逆变器的有限集模型预测控制策略

针对储能型准Z源逆变器(energy-storage quasi-Z-source inverter,ES-qZSI)系统,提出一种基于有限集模型预测控制(finite control set-model predictive control,FCS-MPC)结构的ES-qZSI功率控制策略。在传统准Z源逆变器中加入储能电池,采用FCS-MPC控制策略在单级变换系统中实现MPPT、储能电池和输出负载三方能量控制。首先,推导ES-qZSI系统的离散时间模型。然后,利用系统状态变量构造代价函数。分析逆变器的开关频率,提出延迟补偿算法优化数字控制系统固有计算延时带来的影响。设计光伏功率MPPT模块和储能电池功率管理模块,产生预测函数的参考信号并解耦。最后,通过仿真和实验对所提算法进行验证,理论分析、仿真结果和实验结果相契合。该控制策略不设脉宽调制(pulse width modulation,PWM)模块,控制方法简单,易于通过数字信号处理芯片来实现。     

单相准Z源逆变器及其SVPWM控制策略研究

主要研究了一种新型拓扑结构的Z源逆变器,即单相准Z源逆变器.分析了其等效电路及其运行状态,并将空间矢量脉宽调制(SvPWM)技术应用到单相准Z源逆变器中,着重分析了调制的基本原理并给出了单相准z源逆变器基于SVPWM的控制策略.仿真和实验结果表明,相对常规Z源逆变器.准z源逆变器能够有效抑制启动冲击电流,显著降低Z源网络中电容器件的电压应力,从而节省整体成本、增强了系统可靠性.     

Z源并网逆变器的单周电流控制策略

提出了一种用于三相Z源并网逆变器的单周电流控制新方法。通过建立三相逆变桥平均电路模型,结合Z源逆变器阻抗网络的输入、输出关系,实现以单位功率因数为目标推导的控制方程,进而基于单周电流控制思想构建控制电路结构,具有动态响应快、控制精度高、鲁棒性强等优点,且控制电路结构简单、易于实现。所搭建的仿真模型对Z源并网逆变器的稳态输出、并网功率突变、输入电压扰动等情况下进行了仿真分析。仿真结果验证了该控制方式的可行性。     

Z源逆变器并网独立双模式控制策略研究*

针对Z源逆变器电容电压恒压控制策略响应速度较慢的问题,提出了电容电压外环、电感电流内环双闭环控制策略,提高了系统的快速性。设计了Z源逆变器的并网和独立模型,并网模型实现了单位功率因数并网,独立模型保证了输出电压稳定。切换过程考虑到Z源逆变器电磁惯性大,电容电压、电感电流不能突变的特点,在并网到独立切换过程采用修正调制信号,在独立到并网切换过程采用Z源电感电流渐增控制,实现了双模式的平滑切换。     

Z源逆变器交流调速系统前馈控制策略研究

提出了一种适用于Z源逆变器交流调速系统(Adjustable Speed Drives System,简称ASDS)的前馈控制策略,用以抑制由二极管整流所带来的6倍于工频频率的纹波(简称6脉低频周期纹波)对系统的影响.由于Z源逆变器具有独特的升/降压功能,使得能通过调节直通占空比的大小得到恒定的逆变器输入直流链电压.首先,从定性和定量两个方面分析了6脉低频纹波对Z源逆变器ASDS的影响.根据前馈补偿之主动、超前补偿的特点,提出了适用于Z源逆变器ASDS的前馈补偿方法.根据全补偿理论设计了前馈补偿器.最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性.     

电压源型三相逆变器的模型预测控制策略

为了提高电压源型三相逆变器的控制性能,设计了一种新颖的模型预测控制(MPC)策略.新型MPC控制器使用三相逆变器系统的离散时间域模型来预测所有可能电压矢量生成的负载电流,并选择使所设计的成本函数最小的矢量作为最优矢量输出.成本函数中主要考虑的指标是下一个采样周期的电流误差.利用仿真软件和搭建的三相逆变器样机测试平台开展...     

基于储能型准Z源逆变器的VSG并网控制策略的研究

随着光伏发电装机容量的增加,以传统控制策略并网的分布式光伏电源会大幅度降低电网惯性,使电网稳定性减弱。针对该问题,结合准Z源逆变器的优点,在准Z源网络中引入储能单元,提出基于储能型准Z源逆变器的虚拟同步发电机(VSG)并网控制策略。分析了储能型准Z源的工作模态。采用VSG技术控制系统输出功率,调节直通占空比使光伏功率钳位在最大功率点,蓄电池自动弥补功率缺额。讨论考虑VSG暂态响应时蓄电池的配置问题,并推导直通占空比与VSG转动惯量和阻尼系数的关系,为储能型准Z源逆变器在VSG控制参数设计方面提供参考标准。最后仿真和实验验证了所提策略的有效性。     

电流型Z源逆变器的三值逻辑空间矢量控制策略

分析了实现电流型Z源逆变器三值逻辑空间矢量控制的原理,给出了基于Matlab Simulink的仿真模型及其实现方法.仿真结果验证了该控制策略的合理性和可行性.