Buck变换器单周期控制分析

单周期控制是一种基于开关变量积分的新型非线性控制策略,能有效地抑制电源电压的扰动,但对负载扰动抑制能力有限.本文对DCM时单周期控制出现的失控提出了改进办法,提高了负载变化范围.     

含混合储能直流微电网混合势函数建模及稳定性分析

针对含恒功率负荷的混合储能直流微电网大扰动稳定及储能变换器建模问题,在推导混合储能(hybrid energy storage system, HESS)脉宽调制开关网络等效模型基础上,提出了一种基于混合势函数理论的含HESS直流微电网稳定性判据及分析方法。首先,计及HESS充放电特性,将含HESS直流微电网系统的工作状态划分为buck和boost工作模式;接着,分别建立上述两种工作模式下基于脉宽调制开关网络等效模型的直流微电网系统混合势函数模型;最后,应用混合势函数理论第3稳定性定理,分别推导得到buck和boost工作模式下的直流微电网大扰动稳定性判据,并对比基于开关平均模型的系统稳定性判据,提出的稳定性判据推导方法对系统动态行为预测更为准确。仿真验证了所提稳定性分析方法的合理性以及混合势函数判据的先进性。     

永磁同步电机驱动的小型三轴机载光电平台鲁棒控制系统设计

针对永磁同步电机驱动的小型三轴机载光电平台,进行了鲁棒控制系统设计的研究。在进行动力学分析的基础上,建立了三轴机载光电平台的简化多输入多输出模型。综合考虑性能、成本、体积等问题,设计了基于DSP的三通道永磁同步电机伺服控制器。针对载机姿态变化等系统内外部扰动对控制系统惯性稳定精度带来的影响,设计了基于扰动观测器的闭环控制算法,并讨论了扰动观测器的实际物理可实现问题。实验结果表明,与传统控制方法相比,结合扰动观测器的闭环控制方法具有惯性稳定精度高、鲁棒性强的特点,在sin(2πt)°和3sin(0.2πt)°正弦扰动条件下,分别实现了81.83和63.17μrad惯性稳定精度。所设计的小型三轴机载光电平台控制系统具有体积小,惯性稳定精度高,控制算法便于工程实现的特点,具有很高应用价值。     

具有功率解耦功能的光伏并网微逆变器

为了解决光伏并网微逆变器直流侧引入的二倍工频扰动问题,传统解决方案是在太阳能板两侧并入大容量的电解电容来平抑扰动,但电解电容的使用寿命过短,导致整个光伏系统的使用寿命受限。为此提出了一种新型的功率解耦电路拓扑,实现了以寿命长、容值小的解耦电容替代电解电容,在完成功率解耦的同时也有效延长了微逆变器系统的整体寿命。最后通过仿真验证了该新型解耦电路的可行性。     

基于改进型匹配滤波的非稳态电能质量信号分析方法

现代电力系统中出现了越来越多的非稳态电能质量问题,为了提高电能质量非稳态成分分析的准确度,本文提出一种基于改进型匹配滤波的分析方法。分析了常规匹配滤波算法误差的产生原因和变化规律,发现正弦时频基函数与所匹配的稳态谐波在数据窗中点附近具有相位精确逼近的特性。在理论分析的基础上,构建含非稳态扰动成分的信号算例进行算法验证。结果表明所提出的分析方法能够实现稳态谐波参数的准确估计和非稳态扰动成分的精细分离,提高了电能质量信号分析的准确度。     

电力系统超低频频率振荡分析及扰动源定位

超低频率振荡是高比例水电系统面临的突出挑战,大量水电机组调速系统及水力系统的负阻尼聚合是激发全网频率振荡的主要原因。频率振荡期间,水轮机接力器往复动作会导致液压系统油压下降,严重时将导致机组低油压而停机,负阻尼振荡将导致系统频率增幅振荡,控制不及时可能触碰系统高/低周控制动作。传统的降低机组有功出力、提高系统电压水平等振荡控制手段对超低频频率振荡抑制没有明显效果,这对系统安全稳定运行带来严重危害。为准确定位超低频振荡强相关机组,提出了利用发电机速度偏差与机械功率获取调速系统振荡能量的计算方法。同时,针对工程中发电机机械功率难以直接测量的难题,研究提出了利用广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)实测的发电机转速和电磁功率合成发电机机械功率的实用算法,可准确计算动态过程中发电机机械功率值,并在电网超低频频率振荡案例分析和大电网超低频振荡预控中验证了该实用算法的有效性。该方法可综合应用同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)/故障录波/WAMS等广域信息,实现电力系统发生超低频振荡时,可对机组控制设备进行精细化定位...     

一种永磁同步电机无模型超螺旋快速终端滑模控制方法

针对内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)由于内部参数变化、外部扰动等各种不确定性因素导致控制性能不佳的问题,提出一种无模型超螺旋快速终端滑模控制方法。首先,建立考虑IPMSM不确定性的新型超局部模型,结合超螺旋算法和快速终端切换函数设计无模型超螺旋快速终端滑模控制器,确保系统状态有限时间收敛,并有效减小抖振。其次,设计扩展滑模扰动观测器精准估计超局部模型中的未知部分,并前馈补偿给设计的控制器,进一步提升系统的抗干扰能力和跟踪性能。最后,通过与PI控制和传统无模型滑模控制进行仿真实验对比,验证了该方法具有更快的收敛速度和更强的鲁棒性。     

具有输入死区与扰动的四旋翼无人机自抗扰控制

研究了具有输入死区与扰动的四旋翼无人机的姿态控制问题。由于输入死区普遍存在于四旋翼无人机的执行机构,并且易受到扰动的影响。针对具有输入死区与扰动的四旋翼无人机系统,设计基于自抗扰的动态面控制器。采用自抗扰控制算法设计扩张状态观测器估计系统的总扰动,采用动态面方法设计控制律。所设计的控制器使四旋翼无人机实现对期望姿态角跟踪。仿真结果验证了该方案的有效性。     

基于扩展滑模扰动观测器的永磁同步电机新型无模型滑模控制

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)控制系统采用传统 PI 控制算法时因参数摄动而导致电机控制性能下降的问题,提出一种转速环改进型无模 型 滑 模 控 制 方 法 (improved model-free sliding mode control,IMFSMC)。首先,建立 PMSM 在参数摄动时的新型超局部模型。其次,采用一种改进趋近律设计转速环无模型滑模反馈控制器;同时利用扩展滑模扰动观测器(extended sliding mode disturbance observer,ESMDO)估计超局部模型中的未知部分,并通过 Lyapunov 稳定性理论证明了该控制器和观测器的稳定性。最后,与 PI 控制以及传统无模型滑模控制的仿真和实验对比,结果证明所提方法能有效改善 PMSM 在发生参数摄动时的暂稳态性能,降低对电机模型的依赖,提升系统鲁棒性和抗干扰性能。     

考虑超调的虚拟同步发电机暂态功率振荡抑制策略

虚拟同步发电机(VSG)在有功指令和电网频率扰动下存在输出有功暂态振荡和稳态偏差的问题。控制中增加暂态阻尼环节可以抑制振荡、避免稳态偏差,但存在较大超调问题。通过建立VSG在2种扰动下的有功闭环小信号模型,依据根轨迹分析振荡抑制效果,进一步结合零点分析超调,得到暂态阻尼策略下VSG超调的原因和特性,并提出2种基于有功暂态补偿的VSG功率振荡抑制策略：暂态前馈补偿和暂态反馈补偿。2种改进策略均可以提升系统的暂态阻尼,有效抑制VSG有功振荡,既不会增大稳态偏差,又能大大减小超调。通过MATLAB/Simulink仿真及StarSim硬件在环半实物实验验证了所提策略的正确性和有效性。