基于蜂群算法的矩阵变换器ADRC参数优化

矩阵变换器由于其电力直接变换特性使得输出侧性能极易受扰动影响。针对间接空间矢量调制的矩阵变换器加入了一种与对象模型无关的自抗扰控制器对其进行闭环控制。由于自抗扰控制器在实际应用中参数多、调参困难等问题,影响自抗扰控制器在矩阵变换器系统中的使用。为此,在矩阵变换器闭环系统中对自抗扰控制器参数运用人工蜂群算法进行寻优调整。该算法在每次寻找适应度函数最优值时都进行全局和局部搜索,避免局部最优,且收敛速度快,相对人工整定参数大大提高了效率和准确度。实验结果表明:采用人工蜂群算法进行参数寻优,不仅可以保证矩阵变换器输出侧电压质量,而且提高了自抗扰控制器的参数整定效率,保证自抗扰控制器运用到矩阵变换器闭环控制中。     

永磁同步电机传动系统电流环非线性自抗扰控制器的设计与稳定性分析

高性能永磁同步电机伺服系统要求有快速响应的电流内环以保证系统的高动态性能,传统PI调节器容易出现超调及振荡调整过程。为实现对高性能永磁同步电机伺服系统电流环的精确控制,采用自抗扰控制器代替传统PI调节器,将电流环中电动势项和定子电阻压降项作为内部扰动量,其他未知扰动作为外部扰动量,设计了电流环非线性自抗扰控制器。与传统PI调节器相比,自抗扰控制器可以对系统内外部扰动量进行实时观测补偿,具有更好的系统抗扰动能力,可以更迅速、精确地跟随电流指令;为避免因控制器参数选取不合适而引起的电流环周期振荡,采用描述函数法对非线性自抗扰控制器取不同参数时电流环的稳定性进行了分析。通过仿真和实验验证了控制器设计的有效性。     

矩阵式变换器驱动异步电机调速系统的非线性自抗扰控制

相对于传统的脉宽调制(PWM)型变频器,矩阵式变换器驱动异步电机调速系统具有一系列优势,如不需要直流储能元件,高输入功率因数和能量双向流通能力.但是,由于矩阵式变换器的直接变换特性,异步电机系统的调速性能易受到矩阵式变换器输入侧电压扰动的影响.本文将一种具有良好鲁棒性的非线性自抗扰控制器(ADRC)应用于矩阵式变换器驱动异步电机调速系统,设计了控制器的结构和参数,用其代替了传统的比例-积分(PI)调节器.在调速系统中,非线性自抗扰控制器对由外部扰动和模型不确定性引起的内部扰动进行估计和补偿.仿真结果表明,采用上述非线性控制器提高了调速系统在矩阵式变换器输入电压非正常工况下的抗干扰能力,并改善了异步电机的动态调速性能.     

应用自抗扰控制器的双级矩阵变换器闭环控制

对双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,TSMC)输出电压产生影响的扰动因素很多,而闭环控制是抑制多种扰动的有效方法。TSMC是一非线性、多变量、强耦合的系统,其精确的数学模型难以建立,采用基于对象模型的控制律难以得到好的控制效果。该文提出了一种基于自抗扰控制技术的TSMC闭环控制策略,利用自抗扰控制器(auto disturbances rejection control,ADRC)的非线性鲁棒控制技术实现TSMC这种不确定性系统的控制。该文建立了TSMC逆变级电路的数学模型,把系统模型中的耦合项、不确定项都看作是系统的模型内扰,将输入电压、负载变化等扰动看成不确定外扰,利用ADRC对内外综合扰动进行观测,并对其进行补偿。仿真结果表明,在相同的非理想运行条件和扰动情况下,ADRC展现出比经典PI控制器更优异的动静态性能,可以满足TSMC系统高性能的控制要求。     

双级矩阵变换器驱动永磁同步电机的混合非线性控制系统

针对传统PWM变换器及PID控制器存在的很多缺点,提出一种基于双级矩阵变换器(TSMC)驱动永磁同步电机(PMSM)的混合非线性控制方案。首先,针对系统易受电网和负载扰动的问题,建立TSMC-PMSM系统整流器端口的受控耗散哈密顿模型(PCHD),证明其严格的无源性,设计TSMC-PMSM系统整流器端口的基于互联与阻尼分配(IDA)的无源性控制(PBC)器,并理论证明该闭环系统的稳定性;另外,针对转速外环PID控制器自我调节能力差的问题,利用自抗扰控制器(ADRC)非线性光滑反馈的特点,设计变积分系数PI-ADR非线性控制器。仿真和样机实验结果都表明,采用混合非线性控制的TSMC-PMSM系统具有良好的网侧性能、很强的抗扰动能力和很好的动、静态性能。     

双级矩阵变换器的自抗扰闭环控制

自抗扰控制是一种基于过程误差来减小误差的非线性鲁棒控制技术,适用于不确定性系统的控制.针对双级矩阵变换器(TSMC)系统的非线性强耦合特点,将自抗扰控制技术应用于TSMC的闭环控制中,建立了dq坐标系上TSMC的数学模型.根据模型的耦合、不确定性,引入自抗扰控制器,对系统内外扰进行观测和补偿.文中分析了自抗扰控制器ADRC各环节的功能原理、设计方法及参数整定规律.仿真结果表明,基于ADRC的闭环控制可保证TSMC系统在各种扰动下具有良好的动静态性能,验证了该控制策略的优越性.     

基于无源与自抗扰的Vienna整流器控制策略研究

为提高整流器抗干扰能力与减少对电网的不良影响,采用T型VIENNA整流器实施直流输出电压、交流输入电流的综合控制。在建立三相T型VIENNA整流器数学模型的基础上,提出非线性虚拟阻尼注入的无源电流控制算法,使输入电流具有跟踪速度快、稳态精度高、谐波畸变率低的特性;采用直流侧电压反馈误差非线性控制的自抗扰算法,实现了在负载扰动和电网电压波动时直流侧电压的快速恢复和稳定输出。该控制策略与典型的电压比例-积分调节(proportional-integral controller,PI)+电流PI或传统无源电流控制策略相比,可使Vienna整流器运行于高功率因数,低谐波畸变率,直流侧输出电压稳定,抗负载、电网电压扰动能力强。仿真与实验结果验证了T型Vienna整流器电压、电流误差非线性控制的无源与自抗扰策略的可行性和有效性。     

不对称电压下PWM整流器的变结构自抗扰控制

为抑制PWM整流器在不对称电网电压时的谐波功率以及负载扰动对直流侧电压的影响,提出了一种基于变结构自抗扰理论的新型电压控制方法。将自抗扰控制与变结构控制器相结合,设计了变结构自抗扰控制器。正负序电流环采用变结构自抗扰控制,以此来消除电流环的耦合对系统的扰动,并消除功率传输中的谐波分量。新型控制器在保持原自抗扰控制器特点的同时减少了可调参数,使得参数整定变得容易,改善了系统控制性能。仿真以及实验结果表明,此方法能够对输出电压快速并无超调的进行控制,并能有效抑制传输中谐波功率和负载变化对系统的影响。     

基于非线性自抗扰控制的双闭环PMSM速度控制策略研究

针对在传统PI控制策略下永磁同步电机伺服系统中存在转速易超调和抗扰能力差等问题,提出一种基于非线性自抗扰控制的双闭环永磁同步电机速度控制策略。在速度环和电流环中将传统的PI控制器替换为非线性自抗扰控制器,分别设计转速环和电流环的非线性自抗扰控制器。在转速环中,利用跟踪-微分器解决响应快速性和超调之间的矛盾;引入二阶扩张状态观测器,对扰动进行估计并补偿;通过非线性状态误差反馈控制律,提高系统的控制精度。在电流环中,通过引入自抗扰控制中最核心的扩张状态观测器,减小未知扰动对系统的影响。仿真结果表明,系统具有响应快、无超调、抗扰能力强的特点,对负载、转速变化具有较强的鲁棒性,验证了该控制策略的有效性。     

基于自抗扰控制器的无刷直流电动机速度控制

无刷直流电动机作为一个多变量强耦合非线性系统,采用经典PID控制难以得到满意的控制效果.采用自抗扰控制器来提高无刷直流电动机控制系统的动态性能和鲁棒性,自抗扰控制器设计过程中不需要对象模型结构和参数的精确信息.实验比较了PI控制器和自抗扰控制器的控制效果,结果表明自抗扰控制器(ADRC)对外部扰动和电动机参数的变化具有较强的鲁棒性.     

基于改进无差拍光伏并网谐振抑制研究

分布式光伏接入配电网会产生谐波,易引发系统谐振,危害配电网可靠运行。为解决这一问题,建立并网逆变器等效模型,分析其产生谐振机理。在此基础上,为提高谐振抑制效果,提出一种改进无差拍控制策略,通过预测k+2时刻采样电流,解决了传统无差拍控制延时以及电流闭环控制响应性差等问题。然后将其与虚拟谐波阻抗法结合,重塑逆变器自身输出阻抗,破坏谐振形成条件。通过系统实验验证,表明了所提方法对抑制谐振的有效性。     

基于遗传算法的LCL型逆变器双闭环参数设计

建立了单相LCL滤波器双闭环控制系统的数学模型。应用频域法和齐格勒-尼科尔斯法对系统进行了稳定性分析,并初步整定了内外环参数。针对传统PI参数整定的不足,采用遗传算法对外环PI调节器参数进行全局寻优。利用遗传算子的选择、交叉、变异操作,逐代产生PI调节器参数优良个体。在适应度函数中加入上升时间和超调惩罚作为适应性评判的一部分。Matlab/Simulink仿真实验表明,所优化的控制器参数能有效地抑制并网电流谐波,具有较好的稳定性和动态特性。     

电动汽车交流充电桩谐波分析及谐波抑制研究

交流充电桩是家用电动汽车主要的能源供给设施,利用车载式充电机为动力电池充电。随着电动汽车充电站日益增多,其产生的谐波污染也越来越严重。搭建了单相车载式充电机的完整模型,详细分析了其谐波特点和充电机台数变化对谐波含量的影响。针对充电桩的谐波问题,将有源电力滤波技术应用到交流充电桩中。在所搭建的仿真模型中,针对单相车载式充电机的负载特性,采用传统PI控制与重复控制相结合的复合控制方法,新型交流充电桩有效地抑制了车载式充电器谐波,提高电网侧电能质量。     

光伏并网系统故障二次谐波产生机理及其对变压器保护的影响

光伏发电系统通过逆变器矢量控制并网,其短路暂态特性异于传统电源。电网发生故障时,光伏系统输出电流中可能含有二次谐波,接入弱电网时二次谐波的影响不可忽略。以光伏并网发电系统对称故障条件为例,首先分析基于锁相环的三相并网逆变器单频率输入双频率输出的现象产生机理。其次在综合考虑并网控制及系统低电压穿越策略切换的影响基础上,分析故障暂态过程中电流二次谐波产生机理并推导二次谐波解析表达式。指出在变压器区内故障时光伏并网系统产生的二次谐波可能威胁变压器差动保护的可靠性。最后基于PSCAD/EMTDC仿真验证理论分析的正确性,为后续光伏发电系统接入后的电网继电保护适应性分析提供参考。     

不平衡电网下逆变器功率波动/电流质量协调控制

电网电压不平衡条件下系统的输出功率和电流质量是并网逆变器的主要关注指标。首先对两种控制目标下对应的参考电流进行量化分析。在此分析的基础上,提出一种功率波动抑制与电流平衡协调控制策略。该控制策略采用降阶谐振器提取参考电流中的谐波信号,利用一个权重系数调节参考电流中谐波分量的大小,基于无差拍电流控制实现提出的策略。该方法无需使用锁相环和正负序分离模块,利用瞬时电压计算电流参考值,简化了控制结构。通过Matlab/Simulink仿真和RT-LAB半实物实验平台,验证了控制策略的有效性和可行性。     

光伏电源利用直流-同步电机并网控制方法的研究

针对光伏并网逆变器存在故障率高、谐波含量大、控制复杂等问题,提出一种实用的光伏电源利用直流-同步电机并网的方案。该光伏并网系统中光伏电源为直流电机供电,直流电机带动同步电机同轴旋转,实现直流与交流电能之间的转换。并网控制系统包括光伏阵列最大功率跟踪控制、电机转速控制和同步电机端电压控制,当自动装置检测和判断同步电机满足并网条件时合闸并网。光伏系统并网后,同步电机的输出功率跟随光伏阵列输出功率的变化而变化。MATLAB/Simulink仿真验证了该并网方案的可行性,该方案得到的并网电压、电流波形质量好,能够同时向电网提供有功和无功功率,有利于改善电网功率因数。     

基于多代理的实时电价机制下微网需求侧协同调控优化

为使微网中各元件稳定运行且经济效益提高,采用多代理技术对需求侧负荷、蓄电池以及发电侧微源进行协调控制,使微网中各代理间信息及时反馈,减少系统故障。其次在微网并网运行的实时电价机制下,制定蓄电池充放电控制策略,分析蓄电池输出功率特性,以协调一天内不同时刻的各微源出力。同时采用多Agent混沌粒子群优化算法对考虑用户满意度的微网经济运行模型进行求解。并通过算例对比分析以验证所提出的基于多代理协调控制的微网能有效提高运行效益。     

级联多电平准Z源逆变器的无差拍并网控制策略

以单项级联准Z源逆变器为研究对象,以提高动态响应速度和减小并网电流总谐波畸变率为研究目标,提出一种总分式无差拍并网控制策略。首先,针对级联型准Z源逆变器各模块输入功率有差异的特点,定义模块功率比例因子并将其应用于模块功率控制,实现各模块差异化功率分配和最大功率输出,并实现各模块直流链电压平衡。其次,建立并网电流与系统反馈状态量模型,采用无差拍控制策略实现并网电流快速控制。最后,通过建立仿真模型验证了所提算法的有效性和正确性。     

基于LCL滤波有源阻尼控制的Z源逆变器并网研究

与传统的逆变器相比,Z源逆变器由于其具有可以实现升降压功能、无需插入死区时间等优点而得到了广泛的应用。针对逆变器输出电压、电流高次谐波含量大的缺点,提出采用LCL型滤波器进行滤波,其滤波性能优异,但带来的谐振峰易引起系统的不稳定。所以采用电容电流内环、电网电流外环的双电流环有源阻尼方案对谐振峰进行抑制。为避免多次调试参数,提出一种控制参数设计方法,即对传递函数进行极点配置,从而得出最佳控制参数。在保证系统稳定性的前提下使系统具有一定的鲁棒性。最后,通过仿真和实验结果验证了所提方案的有效性和可行性。