PR控制器在永磁同步电机控制中的应用

提出了一种比例谐振(Proportional Resonant,PR)控制器的改进模型,将其应用于永磁同步电机控制中.用改进的PR控制器替代传统的PI控制器,节省一次坐标变换,省去了受温度及电机参数影响的交叉解耦项和前馈补偿项,简化了控制算法.仿真和试验结果表明,引入改进PR控制器的永磁同步电机控制系统控制性能优越,能够实现对交流输入信号的无静差跟踪,系统对低次谐波以及指定次谐波具有很强的抑制能力,具有重要的实用价值.

AT供电系统同相供电PR控制器设计

提出AT供电系统的基于PR控制器的同相供电设计方案。该方案采用Scott变压器以降低变压器和背靠背H型变流器的容量,选择了自适应EPLL以提高锁相环的响应速度,基于PR控制器设计了H型变流器的控制系统。充分考虑了由开关频率引起的H型变流器的时间延迟,并基于Naslin多项式设计了PR控制器参数。仿真结果证明,所提方案能达到无功和负序补偿要求,抗负荷扰动的能力较强,谐波补偿能力非常小,适合于运行交-直-交动车组的牵引供电系统。

基于准PR控制器的MMC-HVDC新型环流抑制策略研究

MMC-HVDC相间环流使得桥臂电流发生畸变,增大了桥臂电流峰值,增加了功率损耗,并严重威胁子模块电容电压平衡和电容的寿命。为此,本文首先分析MMC-HVDC的工作原理和数学模型,进一步分析了MMC相间环流产生机理,分析表明环流中只存在偶数次谐波,不存在奇数次谐波,其中,2、4、6次环流谐波含量所占比重最大。基于此提出了一种基于准PR控制器的新型环流抑制策略。该控制策略不仅克服了传统PR控制器抗电网频率偏移能力差、带宽窄的缺点,而且大大减少了准PR控制的使用数量,减小了系统设计的复杂度。仿真和实验结果验证了所提出控制策略的正确性和优越性。

基于自适应准PR控制器的MMC环流控制策略研究

模块化多电平变流器(MMC)正常运行时偶数次环流的存在,会增加系统损耗,影响系统的安全运行。针对MMC桥臂电流中的二倍频环流,提出一种自适应准PR控制的方法,并给出相关参数的调整规则;同时对子模块电容电压的扰动进行前馈补偿,以抑制子模块电容电压的扰动所引起的其他偶数次环流。所提出的控制方法无须进行坐标变换和相间解耦,各相只需一个准PR控制器就可以同时抑制MMC中的偶数次环流,结构简单,且能适应负载的变化。仿真和实验结果验证了该控制策略的可行性。

基于PR控制器的永磁同步电机弱磁控制研究

讲述了永磁同步电机(PMSM)的运行原理,根据其数学模型对其弱磁原理进行介绍.传统的永磁同步电机控制通常使用PI调节器的方法,通过一系列坐标变换将交流量转为直流值,并用PI调节器对其进行跟踪,为达到良好效果,常需附加随系统运行温度变换的交叉耦合项和前馈补偿项,使整个控制系统的鲁棒性降低,在额定转速以上比较高的速度运行时其负面影响尤为明显.分析了比例谐振(proportional resonant,PR)控制器特,提出了一种基于PR控制器及转子磁链定向的移相弱磁控制策略.最后用MATLAB进行仿真,结果表明该控制策略具有良好的鲁棒性和动态性能,验证了该方法的正确性.

基于PR控制器的永磁同步电动机弱磁控制

介绍了永磁同步电动机的数学模型,并对其弱磁原理进行阐述。因传统的调速控制经解耦后常采用PI调节器,引入与温度和电路参数有关的交叉耦合项和前馈补偿项,影响了控制系统的鲁棒性,特别是在额定转速以上的弱磁运行时影响更大。分析了比例谐振PR控制器特点,并提出一种基于改进PR控制器及转子磁链定向的移相弱磁控制策略。仿真结果表明,所述的控制策略能实现永磁同步电动机的高倍弱磁扩速,具有良好的鲁棒性和动态性能,验证了该方法的正确性。

基于准PR控制器的指定次谐波消除有源电力滤波器

基于基波磁通补偿的有源电力滤波器滤波性能与变压器励磁阻抗呈正相关,然而过大的励磁阻抗会增加系统容量及成本;基于基波和谐波磁通混合控制的有源电力滤波器需要对所有谐波进行跟踪控制,增加了控制器带宽并降低系统稳定性。针对以上问题,提出一种指定次谐波消除有源电力滤波器,首先介绍滤波器及控制器的原理,其次对控制器参数进行设计,最后基于MATLAB/Simulink搭建1套三相有源电力滤波器仿真模型。相关仿真结果验证了所提指定次谐波消除有源电力滤波器采用准PR控制器的有效性,即采用准PR控制器可实现多谐波补偿功能,极大增加系统特征谐波的等效阻抗,在不增加系统容量的情况下提升滤波性能。

基于准PR控制器的MMC-HVDC的控制及环流抑制策略

基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的柔性直流输电HVDC(high voltage directcurrent)系统日益受到关注。传统dq坐标系下双闭环比例积分PI(proportional integral)控制需要前馈解耦,特别是在电网电压不平衡时,需要正负序分解,而环流抑制的方法也过于复杂。在分析模块化多电平换流器型直流输电MMC-HVDC工作原理的基础上,给出了αβ坐标系下,基于准比例谐振QPR(quasi proportional resonant)控制器的MMC-HVDC的控制策略,无需前馈解耦和正负序分解,控制器设计简单,同时也给出了一种基于QPR控制器的有效抑制2倍频环流的新方法。在PSCAD(power systems computer aided design)中对上述控制策略进行了仿真验证,仿真结果表明了所提策略的正确性和有效性。

应用于MMC环流抑制的准PR控制器参数设计

模块化多电平变流器(Modular Multilevel Converter,MMC)相间电压不平衡会导致其内部产生三相环流。为了抑制环流,文章首先建立MMC环流等效模型,并在静止坐标系下设计准PR控制器参数,分析准PR控制器参数对MMC环流抑制特性的影响。为了验证提出的MMC环流抑制策略,搭建了PSCAD/EMTDC仿真模型,并在35 k V·A五电平MMC样机上进行实验。结果表明,设计的准PR控制器能够有效地抑制MMC内部环流。

一种线性卡尔曼滤波的并网逆变器的自适应准PR控制器

弱电网条件下存在电网频率偏移,使用固定参数的准PR控制器会导致控制性能下降,追踪电网频率并增强锁频环FLL(frequency locked loop)的抗干扰能力尤为重要。为此,提出一种基于线性卡尔曼滤波的并网逆变器自适应准PR控制策略。首先,针对传统锁频环抗干扰能力不足的问题,设计了一种基于线性卡尔曼滤波的锁频环LKF-FLL(linear Kalman filter-frequency locked loop),提高锁频环的抗干扰性。利用设计的LKF-FLL跟踪电网基频,根据时变的电网基频,实时改变准PR控制器的谐振频率以实现自适应跟踪电网基频,从而保证准PR控制器的控制性能,改善并网电流的电能质量。最后,通过仿真实验及实验样机的研制,验证LKF-FLL策略的可行性和优越性。

基于PR控制器的改进型虚拟同步发电机技术

电压控制型虚拟同步发电机技术(VSG)和电流控制型虚拟同步发电机技术是目前较主流的2种虚拟同步发电机技术。针对原有VSG技术对有功功率和无功功率的跟踪特性较差问题,提出一种改进型VSG技术。通过嵌入PR控制器,一方面可对有功功率和无功功率进行前馈补偿,以改善原有VSG的功率跟踪特性,使其能更好地适应并网,另一方面能实现在特殊情况下由改进的VSG平滑切换到原有VSG,以适应频率、电压快速变化的电网。在RT-LAB半实物仿真平台的实验验证了所提控制策略的正确性和可行性。

基于FPGA的PR控制器设计

本文提出了基于FPGA的数字PR控制器设计方法。研究了PR控制器的特点及离散化方法。完成了浮、定点PR控制器的硬件实现。分析并解决了位数扩展、历史值锁存、系统同步等关键问题。提出的数字控制器设计流程具有普遍适用性,可应用于其他控制器的硬件实现。搭建了基于DSP+FPGA控制系统的H桥级联型多电平逆变器实验样机。对硬件化PR控制器进行了实际验证。仿真和实验表明本文设计的数字PR控制器能够在较强电磁干扰环境中高速稳定运行。具有较高实用性。

基于PR控制器的有源电力滤波控制方法研究

针对传统滤波控制方法在对受到谐波污染的电力系统进行控制时,无法满足实际需求的问题,提出了一种基于PR控制器的有源电力滤波控制方法。实验证明,该方法与传统控制方法相比,可有效提高滤波控制的精准性,并在不增加电力系统容量的条件下,提升有源电力滤波性能。

高压级联SVG电流PR控制策略

对SVG在出现无功阶跃扰动时的补偿控制进行深入研究。SVG在无功功率调节时,如果出现阶跃扰动,无功功率的调节会直接影响有功功率的调节,这是因为传统的旋转坐标系控制方法对于有功功率和无功功率的控制环路之间存在耦合关系。为此,文中引入了有功和无功的解耦控制。另外,无功的阶跃信号会引起直流母线电压的突变,故将直流分量引入装置侧输出电流的值,并将这个直流分量滤除,保证控制的稳定性。最后在仿真的基础上,以光伏电站为背景对所提方法进行现场验证,结果充分证明了该算法的有效性。

基于PR控制单相逆变器的二次谐波电流抑制

针对前级为boost+LLC谐振电路的DCDC变换器的三级式单相逆变器进行研究,首先简单介绍了拓扑选择及其工作原理,其次描述了在该拓扑结构下输入二次谐波电流的产生机理,提出一种基于PR控制的抑制三级式单相逆变器输入二次谐波电流的方法,并给出了数字化实现方法。通过仿真验证了该方法的有效性并给出了其带来的影响。最后研制了1台10 kVA三级式单相逆变器,并验证了PR控制对于输入二次谐波电流的抑制效果。

比例-时滞控制器作用下自主车辆队列系统的最右侧极点配置方法

现有关于时滞作用下自主车辆队列控制的研究,多侧重于分析与遏制时滞对队列控制的负面效应,却忽视了时滞的正面作用.针对如何有效利用时滞提升同构自主车辆队列系统控制性能的问题,引入时滞设计了一种比例-时滞(Proportional-Retarded,PR)控制器,利用柯西-黎曼方程分析PR控制器作用下车辆队列系统的特征方程,提出了基于该控制器的最右侧极点配置方法 .在此基础上,使用劳斯判据和严格的导数分析,证明了最右侧极点不可任意配置,并推导了其可配置范围,构建了可最大化提升自主车辆队列响应速度的最右侧极点配置策略,给出了关于控制器增益的设计指导规则.仿真结果表明:相比于其他极点配置方案,所提出的最右侧极点配置方案大幅度提升了系统响应速度;对比比例-微分(Proportional-Derivative,PD)控制器和协作自适应巡航控制算法,PR控制器在抑制高频干扰方面具有显著优势,且将乘客乘坐舒适度提高了两个数量级.

基于多谐振控制器和电容电流反馈有源阻尼的PWM变换器电流环参数解耦设计

基于电容电流反馈有源阻尼的LCL型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变换器并网电流控制中,通常采用多谐振比例谐振(proportional resonant,PR)控制器来实现静止坐标系下正弦电流给定的无静差跟踪和抑制电网电压特定次谐波影响。针对电流环控制器复杂、参数多、设计难的问题,采用频率域理论分析电容电流反馈系数和准PR控制器各参数对电流环性能的影响。在此基础上,提出一种电流环控制器参数解耦简化解析设计方法,根据稳定性、稳态误差和相位裕度要求,分别设计电容电流反馈系数及PR控制器相对谐振增益系数和比例系数。该设计方法简化了控制器参数之间的耦合关系,且多采用解析计算,不需要反复试凑。实验结果验证了所提出的参数解耦解析设计方法是可行和有效的。

一种适合于储能PCS的PI与准PR控制策略研究

储能变流器(PCS)是储能系统的核心部件,主要运行模式有并网和离网两种。本文重点针对储能PCS在离网条件下所采用的定电压/频率控制策略进行研究,从储能PCS的拓扑结构入手,建立其数学模型,并制定相应的控制策略。根据控制器选择的不同,本文分别介绍了基于PI控制器以及准PR控制器的控制策略,画出了详细的控制框图。最后基于Matlab仿真模型,制定了两种不同运行工况,针对这两种工况对不同控制器条件下PCS的外输出特性进行对比分析,并得出相应的结论,为工程实践提供相应的理论支撑和指导经验。

感应发电机全功率风电变换器的改进PR控制

在两相静止坐标系下采用改进的PR控制器实现对并网逆变器的控制,同时引入电容电流反馈实现了对LCL滤波器存在的固有电流谐振进行抑制控制,大大简化了并网逆变器控制算法的复杂性。通过实验对所提出的控制策略进行验证,实验结果表明,所提出的控制策略能控制感应全功率风电机组平稳发电运行,具有功率因数调节方便、无冲击并网等优点。

基于VSC的动态可控相间功率控制器改善系统暂态稳定性的研究

根据电压源换流器(VSC)和相间功率控制器(IPC)的基本工作原理及特性,以VSC代替IPC的移相环节,晶闸管控制电抗器(TCR)代替电感支路,晶闸管控制串联电容器(TCSC)代替电容支路,构建了动态可控的相间功率控制器(DCIPC);基于DCIPC的原理结构,建立了VSC注入电压与联络线传输功率的关系,对无IPC与带IPC的简单系统的功角特性曲线进行分析,说明DCIPC可以改善系统的暂态稳定性机理,确定提高系统稳定的参数可控制范围。针对VSC的移相环节,设计了直流电压外环、输出电流内环的比例-谐振(PR)控制器;搭建了带DCIPC的简化系统模型进行仿真。仿真结果验证了控制器的有效性,并说明通过控制DCIPC中VSC的注入电压,可以改善带DCIPC电力系统的暂态稳定性。