含时滞的不确定性交直流微电网直流母线电压H_∞控制

针对含通信网络延时的不确定性交直流微电网的直流母线电压稳定问题,提出了一种将状态空间法和阻抗分析法相融合的方法,构建具有时滞的范数有界不确定交直流微电网模型。基于系统鲁棒二次稳定的求解,获得了满足H_∞控制性能的时滞无关型状态反馈控制器的条件。然后应用S-procedure定理,提出一种降低时滞依赖型Lyapunov方法的泛函构造难度且无须再次求导的方法,引用Wirtinger积分不等式和自由矩阵的积分不等式,得到时滞依赖型的H_∞控制器。仿真分析验证了所提控制方法能在一定的通信延时约束下抑制不确定参数对直流母线电压的影响。

二阶LADRC在风电并网逆变器网侧直流母线电压控制中的运用

为提高风电并网系统中电网侧逆变器直流母线电压的稳定性和动态响应速度,文中设计一种无对象模型辅助的二阶线性自抗扰控制技术(linear active disturbance rejection control,ADRC)以取代电压外环的PI控制器,从而形成一种新的双闭环控制结构。文中利用频域分析法分析了ADRC控制器的稳定性、跟踪性和抗扰能力;最后在3.6 MW直驱永磁同步风力发电机组的物理实验平台中验证了该控制结构的可行性,将传统PI控制和文中所提出的控制模式在不同工作条件下的控制效果进行比较。实验结果表明,该文章设计的控制方案优于传统的PI控制器,具有良好的抗干扰性和鲁棒性,大大减少直流侧母线电压波动所造成的影响。

基于改进双闭环的V2G并网逆变器直流母线电压控制

V2G双向功率变换器处于放电模式即作为并网逆变器使用时,具有非线性、强耦合、负载扰动大等特性,传统的PI双闭环控制难以取得很好的控制效果。针对直流母线电压控制易受多源干扰影响的问题,提出了一种自抗扰模型预测功率控制。模型预测功率控制作为功率内环,自抗扰控制作为电压外环;使用在工程中更具意义的线性自抗扰控制技术,并进行降阶处理,降低了系统的复杂度;对传统PI双闭环、模型预测功率控制以及以自抗扰模型预测功率控制进行了对比研究。仿真结果验证了所提出的改进双闭环控制策略在多源扰动下的暂态性能更好,抗扰性能更强。

基于三相逆变器变开关频率和变直流母线电压的PMSM控制

针对三相电压源逆变器应用固定开关频率和额定直流母线电压的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)驱动方式时存在直流电压利用率低、绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar tran⁃sistors,IGBT)损耗较高的缺点,建立永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)和基于输出周期的IGBT损耗控制模型,在此基础上以输出电流质量为约束条件,以开关频率和直流母线电压为约束变量,应用猫鼬优化算法获得基于输出周期的IGBT损耗最优的开关频率和直流母线电压。对所提出的策略进行仿真和实验,通过比较输出电流总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)、电流波形、IGBT损耗和结温等验证所提策略在保证控制系统性能的条件下降低三相电压源逆变器损耗,增加三相电压源逆变器的可靠性。

基于变直流母线电压的磁耦合式励磁系统控制策略研究

磁耦合式无线励磁系统是电励磁同步电机无刷化研究的热点之一。该励磁系统包括原边能量发射装置和副边接收装置,其中副边固定在电机转子上,并与之同步转动。为实现副边无通讯并减轻转子质量,在电励磁同步电机无线励磁系统中提出一种变直流母线电压的原边控制策略。考虑到原边补偿电感电流受逆变器高次谐波电压影响,导致励磁电流估算存在误差,采用卡尔曼滤波,滤除高次谐波,提高系统励磁电流估算精度;利用发射线圈电流和滤波后的原边补偿电感电流,得到磁耦合式无线励磁电机的励磁电流估算值;基于该励磁电流估算模型调节原边侧DC-DC变换器的母线电压,实现原边侧对副边侧励磁电流的无通讯调节。仿真结果表明,所提方法在励磁绕组阻抗变化及励磁电流突变工况下,能有效提高励磁电流估算精度及控制精度。

地铁供电系统直流母线电压谐振机理研究

地铁安全运行依赖于供电系统的稳定性和可靠性。随着行车密度的不断增大和新能源系统的高密度并网应用,地铁供电系统的电气特性时常会发生较大变化,不仅牵引侧可能出现类似线路短路的特殊负荷,且直流母线可能会产生谐振现象。为此,针对母线电压非线性振荡问题,文章首先建立了交流侧整流变压器电路的三阶非线性非自治状态方程的数学模型;然后通过增加一个时间维,将三阶非自治系统转换成四阶自治系统,利用数值分析的方法对系统的三维相图、相平面图、庞加莱映射图与分岔图进行探究;最后将仿真模拟得到的混沌波形通过24脉波整流后与现场实测振荡电压波形进行对比。结果表明,所得到的仿真波形与实录波形在幅值与频率上基本一致,从原理层面证明电网波动是引发地铁牵引供电系统非线性振荡的原因之一。

基于改进自抗扰的变流系统直流母线电压波动抑制策略

在直流母线电压波动的情形下,光伏并网变流系统易出现输入输出侧功率传输不平衡、运行不稳等问题,因此提出一种改进线性自抗扰控制策略。首先,建立变流系统物理模型和数学模型,并分析能量传输不平衡原理。然后,设计一阶线性自抗扰控制器取代传统比例积分矢量控制器。进一步,为加强扩张观测器扰动观测能力,引入新型参数解耦方法,形成解耦型改进自抗扰控制,提高系统的快速性和抗扰性。最后,依托频率响应特性曲线和多种模拟工况进行仿真验证。结果表明:相较于传统控制策略,改进线性自抗扰既具备优越的抑制直流侧母线电压波动的能力,又具有良好的扰动抵抗能力与短时暂态故障穿越能力,保证了系统的功率传输平衡与正常平稳运行。

直流母线电压对永磁同步电机效率的影响

分析了电机不同损耗与母线电压之间关系,并通过分析一台永磁同步电机在不同母线电压下的测试数据,探讨了母线电压对电机效率的影响。结果表明,铁心损耗随母线电压的升高而增大;在低转速阶段,定子铜耗和杂散损耗不受母线电压的影响,在高转速阶段,母线电压越大,定子铜耗和杂散损耗越小;电机效率高效工作区占比随母线电压的升高而升高,且随母线电压的升高向高速高转矩方向移动。

光伏并网逆变器直流母线电压的自抗扰控制分析

随着生态环保理念逐步深入人心,可再生性质的绿色能源受到了国家政策的大力扶持。光伏发电具有无污染、可循环、可存储、灵活性强等诸多优势,是新时代背景下实现碳中和的重要途径。但是,光伏电网在并网运行中需要以逆变器为基础,才能与电网进行连接。随着光伏电源的装机容量逐年增长,必须要提高对光伏并网逆电器的重视程度。文章将以此为基础,对光伏并网逆变器建模、线性自抗扰控制和改进型LADRC等方面的内容进行分析,为光伏并网发电系统的进步发展提供支持。

串联混合型有源滤波器直流母线电压控制策略

针对串联混合型有源电力滤波器直流母线电压控制问题,提出了一种新的不依赖于串联变压器端口电压检测的控制策略,由逆变器生成大小固定的有功电流,从而使串联变压器承受的基波电压保持稳定。仿真和实验表明,该控制策略可以较好地控制串联混合型有源电力滤波器直流母线电压。

基于星形接法的三相链式功率调节系统直流母线电压平衡控制

三相链式功率调节系统可用于电网的瞬态有功、无功调节。该系统有多组直流母线,由于其直流母线上储电装置的性能不一致、以及负载参数不同,将引起系统各个直流母线电压不等或不平衡,从而影响系统的可靠运行以及满额运行。针对星形接法的链式功率调节系统三相直流母线电压不平衡的问题,本文提出了一种基于负序电压注入的平衡三相直流母线电压方法。论文说明了方法的原理,推导了主要的实现步骤,与已有的基于零序电压注入的平衡方法进行了比较。仿真和实验证明该方法的有效性。

无储能单元串联式电传动车辆直流母线电压鲁棒控制的研究

鉴于一般串联式电传动车辆带有一定容量的储能单元,导致系统体积大、成本高、寿命低等缺陷,提出一种无储能单元的串联式电传动系统,并针对取消储能单元带来的母线电压波动问题,在传统电压和电流双闭环PI控制基础上加入模糊控制,制定了模糊自适应PI控制的直流母线电压控制策略,提出了PI参数的在线自整定方法。搭建无储能单元串联式电传动系统的Matlab/Simulink模型,对模型和控制策略进行仿真。结果表明,模糊自适应PI控制策略有利于提高系统的响应速度,减小电压的超调量,增强系统鲁棒性,有更好的静、动态性能。

基于功率前馈的直流母线电压控制方法研究

传统背靠背双PWM换流系统中,当电网电压或负载状态突变时,直流母线电压波动幅度较大,若控制不当,将严重威胁系统的安全可靠运行。根据瞬时有功功率平衡关系,提出了一种功率前馈的抑制直流母线电压波动控制方法。通过建立负载状态前馈通道,将负载瞬时有功功率直接前馈到网侧瞬时有功功率控制环节,有效抑制了直流母线电压的波动,提高了系统的动态性能。搭建了Matlab/Simulink仿真模型及实验平台,对有、无功率前馈控制的直流母线电压波动情况进行了对比,结果表明,功率前馈控制策略可有效抑制直流母线电压波动。

风电系统双PWM变换器直流母线电压控制技术

双PWM变换器是目前风力发电系统广泛使用的控制电路,其直流母线是实现风电系统能量传输与转换的中间环节,母线电压的稳定与否直接关系到能否实现对机侧和网侧变换器独立控制及整个系统的安全稳定运行,减小直流母线电压波动成为双PWM变换器控制技术的研究热点,并得到了广泛的关注。对风电系统双PWM变换器直流母线电压控制技术进行综述,分析了基于电容电流直接控制、直接功率控制、协调控制及模糊控制等各种控制策略的优缺点,指出了存在的问题、今后的研究重点及发展趋势。

电压源型PWM整流器直流母线电压的消抖方法

直流母线电压的稳定性是PWM整流器的一个重要指标。在电网电压不平衡且(或)含有低次电力谐波时,传统的控制方法不能消除直流母线电压的抖动。为解决这一问题,首先深入分析了电网电压不平衡且含有5次、7次谐波分量对电压源型PWM整流器的直流母线电压稳定性的影响;进而提出了一种基于比例积分-谐振(PI-R)的控制策略,并详细分析了电流控制指令计算和PI-R控制器的设计方案。1 MW PWM整流器的仿真结果表明,所提出的控制策略能显著抑制直流母线电压的波动,并提高系统的安全运行性能。

一种直流母线电压控制新方法及应用

为有效地调节与稳定配电网动态连续无功发生器(D-STATCOM)装置的直流母线电压,提出一种新颖的暂态模糊预测控制和稳态先进比例积分微分(proportional integral derivative,PID)调节的直流母线电压综合控制法,模糊预测控制由自调节因数自动实时地修正模糊规则以满足补偿的需要;直流母线电压综合控制将PID调节和模糊预测控制有机结合起来,吸收了先进PID调节对稳态负载控制精确性和瞬态负载模糊预测控制的鲁棒性、自调节性。仿真分析和现场工程应用证明,综合控制比常规PID调节具有更强的鲁棒性,能更有效地抑制电压超调和电流涌流,提高了D-STATCOM装置动态补偿无功功率和三相不平衡、抑制谐波补偿效果,体现了良好的动态性和实用性。

基于模糊控制的非并网风力发电机组直流母线电压飞轮储能控制策略

风力资源大规模的开发是实现减少温室气体排放,缓解环境污染以及提高可再生能源利用率的重要手段,同时,大规模非并网风力发电理论避开了风电并网的技术难题。但是,由于风能的随机性和不可控性,会导致风力发电系统输出功率也会随之波动,因此,在非并网风力发电系统中配置相应的储能装置,以确保向负荷供电的电能质量,已成为可再生能源充分利用的关键。在风速波动的情况下,利用本文提出的风力发电机组直流母线控制策略,可减少对机组变流器以及用电负荷的冲击,这对于非并网风力发电机组保证负荷的安全稳定运行,具有重要的积极意义。

并联全桥LLC谐振变换器直流母线电压控制方法

为了解决并联全桥LLC谐振型DC-DC变换器直流母线电压控制问题,提出了一种基于半桥/全桥结构切换的控制策略。在轻载的工况下通过改变开关管驱动信号,将全桥LLC转化为半桥LLC,解决了在光伏储能微电网中直流母线电压无法精确控制的问题。同时利用电压死区控制器和电流死区控制器,达到直流母线电压控制和两路并联均流的效果。为了验证方法的正确性和有效性,利用7 k W样机进行了实验验证。结果显示,该方法有效降低了电压纹波,缩短了负荷投切时的电压调节时间,并实现了两路并联均流。

直流母线电压的选择对永磁同步电机性能的影响

直流母线电压对永磁同步电机控制系统中整流器及逆变器的容量和成本,永磁同步电动机的设计及控制性能等有重要的影响,是电机设计及控制需要考虑的一个重要参数。文章分析了直流母线电压对调速永磁同步电动机的作用及对电机设计和整个控制系统的影响,通过分析所得的结论对电机本体及控制系统设计时母线电压的选取具有一定的参考价值。

谐波消除式逆变器的一种实现方法和直流母线电压的选择

谐波消除式PWM方法 (SHEPWM) ,可在较低开关频率下 ,产生不含特定次数谐波的电压波形 ,从而减小了电流和转矩波动。因其开关次数少 ,效率高 ,多在高压大功率设备上采用。但是在线计算比较困难。本文在谐波消除原理的基础上 ,提出了开关频率较低的谐波消除式逆变器离线计算和在线实现的方法 ;提出了基波电压有效值比值最大下直流母线电压的计算方法。