基于单周期控制的快速响应PFC变换器研究

提出了一种基于负载电流前馈与单周期控制技术相结合的快速负载动态响应功率因数校正(PFC)变换器控制策略。负载电流信号与传统输出电压反馈信号相乘并作为单周期控制载波信号,保证了PFC变换器具有快速的负载瞬态响应。此外,论文设计了两种自适应输出电流纹波补偿方法,有效抵消了负载电流前馈引入的输出二次纹波,减少了稳态下输入电流畸变。最后,基于单相Boost PFC电路,通过仿真与实验验证了所提控制方法的优越性。     

基于无差拍控制前馈的快速谐波电流复合控制策略

针对传统闭环控制在面向非线性冲击负荷谐波源时,存在动态响应慢的问题,提出了一种改进的快速谐波电流控制策略。该方法将基于电流预测的无差拍控制器嵌入比例谐振控制,结合无差拍控制和比例谐振控制优势,弥补传统闭环控制响应速度慢的固有缺陷,实现谐波电流快速精确跟踪。本文首先介绍三相三线制有源电力滤波器的连续时间数学模型,并通过后向差分的方法推导出相应离散化数学模型,得到应用于前馈的电流预测控制算法。在此基础之上,分析了基于无差拍控制前馈的快速谐波电流复合控制的设计过程。最后,通过仿真对所提控制策略进行分析,验证了所提方法的有效性和优越性。     

带负载电流前馈的VIENNA整流器PR控制

针对三相VIENNA整流器传统PI控制器存在输入交流静差和抗负载扰动动态性能差的问题,提出一种适用于VIENNA整流器的负载电流前馈比例谐振(PR)控制策略。利用PR控制器有效消除输入电压电流相位差,实现无静差跟踪。并在电流闭环外嵌入负载电流前馈补偿环节,将负载扰动信息通过前馈环节直接作用于电流给定,提高抗负载扰动动态调节时间,增强系统抗扰性。并将所提方法与传统PI控制策略进行性能对比测试,实验结果表明所用方法可以有效提高负载扰动下的动态性能和改善输入功率因数。     

大功率LD电源高稳定电流控制技术研究

针对大功率半导体激光器(LD)驱动电源输出电流低纹波和高稳定性的要求,提出了一种基于前馈的输入电压自适应控制方法。首先建立了交错并联低纹波设计准则,然后分析了纹波叠加和相数、占空比的关系,进而提出了零纹波电流自适应电压控制方法。针对自适应电压下输入电压扰动,提出了大信号模型下的前馈控制。最后通过仿真和实验证明所提控制方法在实现零纹波以及高稳定性方面,相比传统控制方法具有更低的电流纹波和更好的电流稳定性。     

基于重复控制与比例谐振的并网逆变器控制

针对常规重复控制并网逆变器动态响应差、抑制干扰能力不强的问题,本文提出了1种重复控制与比例谐振控制结合的控制策略。利用比例谐振控制来消除稳态误差、提高动态响应,利用重复控制来跟踪周期性参考值、补偿谐波造成的畸变现象,同时,为了减小入网电流的THD和系统受到扰动后进入稳定状态的过程,将前馈控制引入了控制器的设计中,根据波特图对所设计控制器稳定性进行了验证,搭建了3 kW并网逆变器的仿真模型和实验样机,验证了理论分析的正确性,并给出了实验波形。     

基于谐振调节器的永磁同步电机电流谐波抑制方法

当永磁同步电机在转子磁场定向控制方法下运行时,由于电机齿槽以及逆变器死区效应等非理想因素的影响,d、q轴电流中会包含谐波。为了抑制电流谐波,该文采用在电流控制环上并联谐振调节器的方法对特定的谐波进行抑制。谐振调节器在给定的谐振频率下有无穷大的增益,因此可以对该频率的谐波进行完全抑制,但是当输入为阶跃信号时,电流响应会出现超调。为了消除超调,同时提高电流的动态响应速度,采用一种前馈控制方法,同时考虑数字控制延时的影响,达到了电流响应没有超调,快速跟踪的效果。为验证该文提出的方法,进行了仿真分析,并在1.25 kW永磁同步电机实验平台进行了实验,验证了该文方法对电流谐波抑制及动态响应速度的提升作用。     

HVDC中单神经元自适应PID控制方法研究

介绍了将具有自学功能的单神经元模型与常规的比例、积分、微分(PID)控制方法相结合,设计的基于单神经元自适应PID控制器。其控制规律是在高压直流输电(HVDC)系统以整流侧定电流的PID为研究对象,将传感器测得的实际直流电流与参考值比较,再将两者误差信号反馈给PID控制器,产生延迟相角信号。依据误差信号的变化调节延迟相角,从而保持直流线路的恒定。所设计的控制器由实际直流电流与电路参考值之差输入到状态变换器获得的3个量作为神经元的输入,并基于Hebb学习规则、联想式学习策略推导出单神经元的权值调整规律和参数整定方法。采用Simulink典型6脉冲桥HVDC系统的整流侧定电流控制模型仿真,实例说明了神经元算法的实现,其设计的控制器效果好。     

基于前馈控制的有源电力滤波器研制

提出了一种有源电力滤波器的前馈控制策略。基于开关平均模型设计了前馈控制器和电流控制器,并利用功率模型对电压控制器进行了设计。由于电网电压在系统启动时会产生很大冲击电流,通过引入前馈控制有效地降低了作为扰动的电网电压和直流电压对被控电流的影响,提高了系统的动态性能,同时利用直流电压控制环直接获取电流参考信号对电网电流进行控制,简化了控制算法。所提方法无需检测负载电流和逆变器输出电流,且无需锁相环电路,降低了成本。利用模拟器件实现控制电路并进行了实验研究,实验结果证明了所提方法的可行性。     

一种高频链矩阵整流器的闭环控制方法

为解决三相高频链矩阵整流器稳态情况下LC滤波器谐振导致电网电流低频振荡,动态过程中系统强耦合造成输出响应差的问题,提出了一种基于输入滤波电容电压和滤波电感电流反馈的闭环控制方法。首先建立三相高频链矩阵整流器的数学模型,根据整流器的小信号数学模型,建立电容电压控制内环、电感电流控制外环的双闭环控制策略;利用波特图和零极点对消,设计双闭环控制策略中比例积分(PI)控制器的系数。在闭环控制策略中,前馈解耦的控制方法消除了坐标变换导致的d,q轴电流互相影响,并且动态电容电压的闭环控制抑制了电网输入侧LC谐振导致的电网电流低频振荡。最后,通过实验验证了所提矩阵整流器闭环控制方法的可行性与有效性。     

基于谐振调节器的永磁同步电机电流谐波抑制方法EI北大核心CSCD

当永磁同步电机在转子磁场定向控制方法下运行时,由于电机齿槽以及逆变器死区效应等非理想因素的影响,d、q轴电流中会包含谐波。为了抑制电流谐波,该文采用在电流控制环上并联谐振调节器的方法对特定的谐波进行抑制。谐振调节器在给定的谐振频率下有无穷大的增益,因此可以对该频率的谐波进行完全抑制,但是当输入为阶跃信号时,电流响应会出现超调。为了消除超调,同时提高电流的动态响应速度,采用一种前馈控制方法,同时考虑数字控制延时的影响,达到了电流响应没有超调,快速跟踪的效果。为验证该文提出的方法,进行了仿真分析,并在1.25 kW永磁同步电机实验平台进行了实验,验证了该文方法对电流谐波抑制及动态响应速度的提升作用。     

一类具有高增益观测器的非线性系统的输出调节

针对具有由非线性外部系统产生的未知不确定性函数和未建模动态的非线性不确定系统,研究了其跟踪和干扰抑制问题。首先运用状态变换将输出调节问题转化为非线性系统的镇定问题,接着引入动态信号解决了动态扰动,并设计出高增益的状态观测器去估计不可测的状态。然后根据外系统信息设计自适应的非线性内模,结合自适应控制理论、Backstepping设计方法、模糊控制方法和Lyapunov法给出了输出反馈的自适应模糊控制器和自适应控制律,所提出的输出反馈控制器和自适应律能够实现整个闭环系统的跟踪和干扰抑制,并使得跟踪误差能渐近收敛到给定的任意小的领域内。最后仿真结果验证了所提出的控制器的有效性。     

基于优化负载电流前馈控制的400Hz三相PWM航空整流器

研究了应用于400Hz航空电网的三相高功率因数PWM整流器的控制方法及实现技术.为抑制输出直流电压波动,提高系统动态性能,提出了一种优化的负载电流前馈补偿控制策略,有效地改善了系统对输入电压突变和负载突变的响应特性;深入分析了影响输出电压动态响应的主要因素,给出了基于系统小信号平均模型前馈补偿控制器的设计原则和方法.仿...     

单相UPS逆变器的混合多谐振控制技术研究

多谐振控制(MRSC)能够精确地跟踪或抑制正弦信号,在电力变换中应用十分广泛。针对电力电子变换器提出了一种通用混合MRSC方案的通用设计方法。该混合MRSC方案将多谐振控制器与状态反馈控制器相结合,从而兼具控制准确、响应快速和鲁棒性好等优良的控制性能。针对混合MRSC方案,还提出了一套多谐振控制器的增益稳定判据和增益整定规则,可大大简化多谐振控制器的分析与优化设计。最后作为应用实例,将混合MRSC方案用于3 kVA单相不间断电源(UPS)逆变器。实验结果表明,采用所提出的混合MRSC方案及其设计方法,逆变器能够快、准、稳地输出所需高质量输出电压,验证了其有效性。     

基于开关增益自适应的感应电机鲁棒滑模控制方法

针对感应电机在不确定性干扰条件下难以进行稳定控制的问题,基于开关增益自适应技术,提出了一种鲁棒滑模控制与磁场定向控制相结合的感应电机速度控制方法。通过在转速与磁通滑模控制器中引入开关自适应增益和积分器插值,保证了与传统滑模控制算法相同的鲁棒性和动态性能,同时有效抑制了定子电压的抖振现象,且所提控制方法对负载转矩变化及电气参数不确定性敏感度较低。最后,通过仿真和物理实验对所提方法进行了验证,结果表明：所提出的控制方法能够准确、快速地跟踪参考信号,同时具有良好的鲁棒性。     

电流型PWM整流器多环控制策略及其参数设计EI北大核心CSCD

通过对三相脉宽调制电流型整流器(current source rectifier,CSR)的分析,利用前馈解耦控制策略,建立了d-q坐标系下多环控制的线性大信号数学模型。为了有效抑制整流器输入侧电感–电容滤波器产生的并联谐振,文中引入电容电压反馈有源阻尼控制环路。基于频域法对含有源阻尼控制、延迟环节的电流内环进行分析,并辅助Matlab中单输入–单输出设计工具,优化内环控制器零点位置与环路增益,以兼顾系统动态响应与稳定性。由于电流外环与运行工作点有关,针对电池组容性负载,该文提出电流外环开关选择控制器,根据负载电动势并依照所制定的映射法则,选择相应的控制器参数,从而改善系统在宽范围运行时的性能。最后,通过计算机仿真和实验样机测试,验证了该文所提出的控制方法与参数设计,不仅使三相CSR系统表现出良好的动、静态性能,而且在宽输出电压、电流变化范围内,能够保持单位功率因数以及较低的网侧电流畸变。     

单相动态电压恢复器复合控制技术

提出在使用直接电流控制策略对动态电压恢复器(DVR)电流内环基波分量进行前馈的基础上,利用改进型比例谐振(PR)控制器形成电压外环进行反馈控制,从而构成单相DVR的复合控制策略;并提出使用改进型自适应算法提取系统基波矢量,基于无功功率补偿策略的思想,利用矢量运算分别获得电压外环反馈控制参考值与电流内环前馈控制参考值的方法。所提出的复合控制策略能够在增强DVR稳定性的同时显著提高其响应速度,使得DVR能对系统电压基波波动及谐波扰动进行补偿,具备功率因数校正的新功能。最后通过仿真和实验,验证了所提算法的可行性和有效性。     

一种微型燃气轮机抗扰控制器设计及验证方法

为了缩短微型燃气轮机(微燃机)控制器的设计周期以及验证试车前控制器性能,提出了一种新颖的微燃机控制器设计和验证方法.考虑微燃机控制系统主要惯性环节得到了稳态工作点处小扰动传函模型,利用微燃机模型与感应电机调速系统动态模型的相似性,得到微燃机模拟系统,基于模拟系统模型设计了两种控制器并进行了性能对比.针对实际系统中负载扰动引起的转速波动大、控制器动态调节时间长的问题,提出负载前馈控制.仿真和实验结果验证了所提微燃机控制器设计和验证方法的正确性和有效性,负载前馈控制明显提高了转速控制器抗负载扰动的性能.     

基于级联分布式架构的直流微电网协调控制方法

传统分布式二次控制器由电压控制器和功率控制器组成,是基于两个状态变量交换的并联结构,需要一个电压观测器来调节电压.基于此,提出了一种无需电压观测器而只交换功率状态变量的级联控制框架来实现直流微电网电压调节和功率分配.二次功率控制器用于调整二次电压控制器的参考值.电压控制器的输出用来修改下垂控制器的输入.在此基础上,提出了一种具有弹性的级联控制器,以增强控制器对时延和干扰的弹性.在弹性级联控制器中增加了电源控制器和电压控制器之间的信息交换块.并通过稳态分析验证了所提控制器的有效性.此外,还建立了一个小信号模型来研究控制器参数变化对系统动态特性的影响.最后,通过实例仿真验证了所提控制器的性能.     

大型汽轮发电机励磁的自适应控制

本文提出了一种大型汽轮发电机励磁的自适应控制方案.该方案可以根据系统运行点的变化调整反馈增益矩阵,使系统保持设计点的动态品质.本文用数字计算机对自适应励磁控制器的效果进行了仿真研究,并与最优线性控制进行了比较.结果表明所设计的控制器能为系统提供良好的阻尼,显著地改善了系统的动态响应.动态品质及动态稳定性均优于基于二次型性能指标的最优控制.     

基于摩擦补偿的直流伺服系统变增益自抗扰控制器

针对摩擦非线性影响直流伺服系统控制性能的问题,提出了一种基于LuGre模型的变增益自抗扰控制(VGADRC)方法。建立了含LuGre模型的直流伺服系统微分方程模型。基于该模型设计摩擦补偿与自抗扰控制(ADRC)相结合的复合控制器。该控制器在不增大观测器增益的前提下,利用LuGre模型前馈补偿系统中的摩擦非线性,同时减小量测噪声对系统的影响。此外,为抑制传统线性扩张状态观测器(LESO)初始时刻引起的峰值问题,采用三阶变增益线性扩张状态观测器(VGLESO)对系统中的总扰动进行估计。最后仿真结果表明,采用所提控制方案能有效提高系统的低速跟踪性能和动态性能。