用于SC/BA的DC/DC变换器鲁棒建模与控制设计

超级电容/电池(SC/BA)通常用于可再生能源波动功率的抑制,其一般通过双向DC/DC变换器接入直流系统,并控制直流母线电压的稳定。首先建立了一种新型DC/DC变换器的多胞模型,将SC/BA输入电压波动以及负载不确定性纳入鲁棒模型设计;进而采用基于线性矩阵不等式方法的最优线性二次型控制,设计了系统鲁棒最优二次型控制器。实验结果表明,相比传统比例积分(PI)控制,所提控制方法具有良好的鲁棒性,可以保证宽范围输入电压工况下DC/DC变换器输出电压稳定运行,且具备良好的动态性能。     

基于多重谐振控制器的参考值前馈自适应控制

针对三相逆变器控制,该文提出一种基于多重谐振控制器的参考值前馈自适应控制。首先,基于复变量建立状态空间模型,并设计状态反馈控制,作为功率控制输入,用以改善系统动态响应。同时,设计参考值动态前馈控制,定义动态前馈增益为信号控制输入,创新性地利用积分谐振控制器,自适应调节动态前馈增益,即信号控制输入,从而达到无静差控制。基于根轨迹方法分析整定多重谐振控制参数。该文提出的控制方法是一种新型的多重谐振控制结构,给出一种新的自适应控制思路,且所提控制方法具有良好的电压调节能力,如快速暂态响应、稳态误差小及总谐波畸变率低等。最后,通过实验验证了所提多谐振自适应控制的有效性。     

适应分布式光伏动态特性的改进电能计量模型

针对分布式光伏发电模型,建立了分布式光伏并网信号数学表征式;基于时分割乘法器(TDM)电能计量模型,分析电能计量算法在谐波和电压波动条件下的误差产生理论,设计适应分布式光伏动态特性的有功计量修正模块,给出基于Hilbert变换的无功功率计量方法;将光伏并网信号数学表征式与改进的电能计量模型结合,提出了适应分布式光伏动态特性的改进电能计量模型,通过仿真验证了所提模型的有效性。     

应用于超级电容双向DC/DC变换器的鲁棒控制

针对超级电容双向DC/DC变换器控制,提出一种H_∞控制器。首先,建立超级电容双向DC/DC变换器综合状态空间模型,并将超级电容不同运行稳态工作点设计为多胞模型,通过积分器保证其输出无静态误差。其次,通过闭环极点优化配置改善系统的动态响应,并利用卡尔曼滤波器观测电感电流,作为状态反馈的输入,有效地降低噪声干扰。基于所建立的综合状态空间模型,采用线性矩阵不等式便捷的设计了H_∞控制参数,所提控制方法具有稳定裕度高、动静态性能良好、参数设计简单及计算量少等特点。通过超级电容充放电实验,验证了所提控制方法的可行性及有效性。     

电压控制型并网逆变器瞬时功率降阶控制方法

电压控制型并网逆变器由于其特有的优点,如便于孤岛运行、可脱离锁相环、有利于提高电网稳定性等,受到越来越广泛的关注。针对电压控制型并网逆变器瞬时功率控制需求,文中提出了时间常数与功率幅度可自由调节的有功惯量支持控制与下垂控制。所提算法采用前馈与零极点消除的方式,将原有二阶有功控制系统降阶为一阶系统,从而有效改善了功率控制的动态响应,且由于前馈的引入,有效提高了系统的控制自由度,使得功率调节时间与功率-频率调节幅度可独立设计。实验结果表明所提控制方法可以实现具有良好动态性能的惯量支持及下垂控制。     

用于光伏快速功率控制的新型锁相环参数设计

锁相环（PLL）作为一种成熟的技术,已广泛应用于光伏并网逆变器,然而传统PLL测频动态性能较弱,存在较大的超调问题,如此不利于并网光伏参与系统调频功能的实现。因此首先建立传统PLL为带零点的标准二阶系统,并指出由于系统零点的存在,无论系统阻尼比如何设置,频率观测阶跃响应始终存在超调。为此,提出了一种新型PLL设计方法,改善了PLL的动态性能。与传统设计方法不同,在环路滤波器设计中,此处引入了两个实极点,通过系统零点位置的有效设计,消除了系统的慢动态,改善了系统的动态性能,从而有利于并网光伏参与系统调频功能。最后,实验结果验证了所提设计方法的优越性和有效性。     

集成型车载充电系统并网模式模型预测控制策略

相较于传统车载充电系统,集成型车载充电系统(integrated onboard charger system, IOCS)在成本、功率密度等方面具备显著优势。文中基于六相永磁电驱系统设计了一台IOCS,并研究了模型预测电流控制(model predictive current control, MPCC)算法在该系统并网模式下的应用。首先,分析所提IOCS的电路拓扑并建立数学模型,同时介绍传统MPCC的实施流程。然后,针对传统MPCC计算量大、稳态性能差等不足,提出一种基于占空比优化的MPCC(MPCC based on duty cycle optimization, DCO-MPCC)策略。一方面,减少备选电压矢量数量,降低电流预测环节带来的计算负担;另一方面,提出一种占空比优化技术,改善系统稳态性能。最后,通过实验验证了所提算法的有效性与优越性。实验结果表明,DCO-MPCC策略能够显著提升系统稳态性能并减少算法计算量。充电与车网互动(vehicle to grid, V2G)工况下,网侧电流总谐波畸变(total harmonic distortion, THD)分别降低6....     

双同步坐标系解耦滤波器复变量建模与分析

针对解耦双同步坐标系锁相环(DDSRF-PLL)传统实变量模型阶数较高、序分量响应不易观察、滤波性能评估困难等问题,提出了一种基于复变量的DDSRF-PLL建模方法。首先,建立了其复变量模型,分析了序分量响应特性,该复变量模型表明正序基波输出模型对负序基波分量实现负无穷大的衰减,同时可得到其他频率序分量的衰减增益;然后,基于提出的复变量模型,设计了二阶低通滤波器以显著增强解耦网络的滤波性能,并进一步分析了高阶低通滤波器的可行性与必要性。研究表明采用二阶低通滤波器即可满足大部分场景下的谐波抑制要求,且具有计算量小、模型阶数低、易于数字实现的优点。实验结果验证了所提复变量模型的正确性与有效性。     

交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略

交直流配电网中受端弱交流配电网电压调节能力较弱,需要直流配电网提供功率支撑,而直流配电网受到自身和交流配电网的双重影响,导致直流电压偏差较大且低惯性特征更加明显.对此,文中引入柔性多状态开关(SNOP),并提出一种交直流电压自适应控制策略.首先,分析交流电网电压扰动对直流电压动态响应和惯性调节过程的影响机理,通过设计电压前馈控制方法有效抑制了扰动作用.其次,针对弱交流配电网调节能力不足的问题,设计自适应功率补偿控制方法,使得SNOP能够根据工作点处电压变化量自适应地补偿功率缺额,同时分析了该功率需求对于直流电压偏差的影响;在此基础上针对直流系统,综合考虑直流电压偏差与电压变化率设计了改进的自适应虚拟惯性控制方法,并分析主要控制参数变化对直流系统稳定性的影响,提升了直流系统惯性.最后,在MATLAB/Simulink中搭建交直流混合配电网仿真模型,验证了控制策略的有效性.     

直流对等式微电网混合储能系统协调控制策略

提出一种基于锂离子电池和超级电容混合储能的协调控制策略,使得混合储能系统(HESS)适用于风能、太阳能或者其他间歇式分布式电源供电的微电网。针对锂离子电池和超级电容的放电特性,提出DC-DC侧对等式并行双环控制策略,控制直流母线电压稳定的同时,利用控制环路自身带宽滤波特性及交流功率前馈达到功率分配效果;采用滞环PI控制方法,保证超级电容不会过放或者过充。DC-AC侧采用双同步坐标系下不平衡电流控制结构,有效跟踪不平衡参考电流。实验结果表明,所提出的协调控制策略能有效抑制直流母线电压冲击与波动,显著提高了系统动态响应;同时,超级电容利用效率得到提高,微电网在过渡状态下的性能也得到了改善。