基于前馈解耦的交直流混合微电网双向AC-DC变换器控制策略研究

作为交直流混合微电网的重要器件,双向AC-DC变换器能够实现能量的双向流动,满足混合微电网中负载波动对电能的需求,可平衡交直流母线电压。但双向AC-DC变换器的控制系统具有时变性,且非线性和耦合性较强,控制复杂,需要解决控制量间的耦合问题。本文针对这一问题展开研究,首先介绍混合微电网系统的结构,并建立双向AC-DC变换器数学模型;然后针对双向AC-DC变换器,采用交流侧电压前馈解耦方案,设计控制器并分析比例积分（PI）控制策略的稳定性;最后基于Matlab/Simulink建立系统仿真模型,以验证所提控制策略的可行性。仿真结果表明,前馈解耦控制策略下的双向AC-DC变换器具有快速的动态响应和良好的抗负载扰动性能。     

双向DC-DC变换器基于切换系统的建模与储能控制

吸收利用制动状态电机回馈再生电能已成为电机系统节能的重要途径。通过分析储能节能系统结构,得出储能系统等效电路;在此基础上建立了用于储能节能系统的双向DC-DC变换器切换系统模型,构造了系统的Lyapunov函数,通过Lyapunov函数推导出系统切换控制律。在储能和放电两种工况下的仿真结果表明,系统能够完全吸收并利用电机回馈电能,保持直流母线电压稳定,实现系统节能。     

直流供电交错并联双向DC/DC变换器切换控制策略

分布式可再生能源的推广应用、节能减排的需求以及用户终端负荷特性的变化,给传统交流供电带来了巨大挑战,直流供电因其强大的节能优势受到广泛关注。作为直流供电系统的关键组成部分,DC/DC变换器对稳定性有较高的要求。目前变换器普遍采用小信号建模,建模精度不高,在面临大的扰动时系统可能变得不稳定。文中基于切换系统理论,提出一种储能交错并联双向DC/DC变换器的切换控制方法,直接对系统进行大信号建模,建模精度高。首先选取系统储能函数作为共同的Lyapunov函数并设计最优切换率,然后分析了该切换率条件下系统在切换平衡点处的稳定性,最后在Matlab中进行了仿真,搭建了基于SiC MOSFET的双向DC/DC变换器样机进行验证。实验验证了该切换控制策略的有效性。     

基于切换系统的储能节能系统双向DC-DC变换器建模与控制

吸收利用制动状态电机回馈再生电能已成为电机系统节能的重要途径.采用超级电容储能的节能系统,能够通过回收电机制动时的再生能量实现系统节能.本文通过分析超级电容储能节能系统结构,得出储能系统等效电路;在此基础上建立了用于储能节能系统的双向DC-DC变换器切换系统模型,构造系统的Lyapunov函数,并以此推导出系统切换控制律.在储能和放电两种工况下的仿真结果表明,系统能够完全吸收并利用电机回馈再生电能,保持直流母线电压稳定,实现系统节能.     

滑模变结构控制在跟踪伺服系统中的应用

针对某跟踪伺服系统中包含非线性和参数不确定性问题,依据滑模变结构控制理论,提出了基于极点配置的滑模变结构控制器设计方法,建立了被控系统的数学模型,并给出了采用极点配置方法确定切换函数和用到达律确定控制函数的具体求解过程。仿真结果表明,该控制方案比经典控制的效果更好,提高了系统响应的快速性和鲁棒性,减小了超调,并且控制器的结构简单,易于实现。     

电力系统负载频率控制器的离散变结构控制设计

通过对趋近律形式的离散变结构控制律的研究,提出了一种具有准滑动模态切换带宽衰减的离散变结构趋近律,并指出准滑动模态切换带宽衰减的条件是切换函数进入准滑动模态.通过设计时变的到达速度指数,使其按约束条件取值,再利用离散趋近律方法求出切换带衰减的指数趋近律离散变结构控制律,当切换函数一旦进入准滑动模态,其穿越切换面的幅度将递减地趋近于零,从而消除抖振,且衰减系数越小,到达切换面的速度越快.该控制律的数学形式简单,易于实现,克服了离散变结构控制的稳态抖振现象.将切换带宽衰减的趋近律应用到离散变结构控制的设计中,并针对电力系统的频率控制问题,设计了离散变结构控制器.计算机仿真结果显示该控制器能显著改善系统的动态性能,提高控制精度,并使系统具有很强的鲁棒性.     

光储微网系统的新型趋近律滑模控制研究

针对分布式系统中储能子模块平衡能量过程中的抖振问题,首先,引入新的组合函数代替幂次函数,并给出无抖振证明.然后,在传统的滑模面基础上设计了PID滑模面,减小系统的超调.同时,将组合函数运用于切换控制律中,设计新型的控制律.最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,将传统控制与基于新型趋近律的滑模控制方式进行对比分析,验证了该方法在系统防抖振方面的优势.     

容性负载可控整流电路倍周期分岔行为

针对开关电路的周期分岔非线性行为,本文提出一种基于电路拓扑切换序列的分析方法,并运用该方法对基于双向晶闸管的可控整流调压电路在容性负载情况下的倍周期分岔行为进行了分析。文中采用等效电阻的方法建立了双向晶闸管的数学模型;结合其触发导通条件以及整流桥的导通条件,分段建立了系统状态空间描述,进而建立了系统离散迭代映射模型并进行了实验验证;结合系统分岔图及相图,采用拓扑切换序列方法有效分析出系统同时存在边界碰撞分岔及标准倍周期分岔;进一步阐述了造成这两种分岔的原因。研究结果对分析和设计容性负载可控整流电路具有较好的指导意义,对分析类似开关电路的分岔等非线性行为具有一定的参考价值。     

应用于超级电容储能系统的双向DC/DC变换器混沌控制方法研究

超级电容储能系统(SCESS)主要通过对双向DC/DC变换器进行控制来快速平抑直流母线电压的波动。为了抑制控制过程中所产生的一些分岔和混沌现象,提出了一种应用于SCESS的混沌控制方法。分析了该方法的控制原理,并根据非线性动力学理论建立了双向DC/DC变换器的离散迭代模型;然后设计了一种能够自动调节补偿斜率的混沌控制信号;最后对该信号作用下的异步切换函数和同步切换映射式进行了数值求解,从而绘出系统分叉图。通过仿真和试验证明,该方法能够有效抑制SCESS的分岔和混沌现象,提高了系统的稳定工作范围和动态响应速度。     

具有增益调度切换增益的永磁同步电机滑模控制

滑模控制器的切换增益需要随着参数摄动和外部扰动变化,但是增大切换增益会加剧系统抖振。针对这一问题,采用增益调度和自适应相结合的方法对永磁同步电机滑模控制器的切换增益进行实时整定。该方法根据自适应律在线调整切换增益系数的边界范围,同时以关于直轴、交轴电流的积分滑模面函数作为调度变量,在允许边界范围内对切换增益系数进行增益调度。所设计方法在保证系统鲁棒性的前提下,削弱了系统抖振,改善了控制性能。