Boost变换器非线性电流控制方法

基于输入输出线性化,提出一种新型Boost变换器非线性电流控制及其改进方法。通过研究该系统的内动态稳定性,指出对于电流控制(current control method,CCM)Boost变换器,当采用电压模式控制时,其内动态不稳定;当采用电流模式控制时,其内动态稳定,可通过直接控制电感电流间接控制输出电压。因此,采用输入输出线性化非线性控制方法,推导出新的电流控制律。实验结果表明,该方法能够保证电感电流有效精确的跟踪给定值,但输出电压存在稳态误差,需对所给控制方案进行修正。进而考虑实际电路附属参数的影响,推导出了修正后的控制律,实验验证了修正方案的正确性,改进后控制系统动稳态性能良好。

基于状态反馈精确线性化单相全桥逆变器的最优控制

基于状态反馈精确线性化和二次型最优控制方法,提出了一种新型单相逆变器非线性控制策略。建立了单相全桥逆变器的仿射非线性模型。采用状态反馈精确线性化方法,推导出非线性状态反馈表达式,实现非线性系统的线性化。基于无源性控制思想,提出一种二次型性能指标,利用二次型最优控制对状态反馈系数进行优化设计。该文所提控制系统结构简单,成本低,易于数字实现。数值仿真和实验结果验证了所提方法的正确性。基于所提控制方法的系统输出无稳态误差,输出电压谐波畸变率小,并对负载扰动具有较强的鲁棒性。

三相PWM整流器混合非线性控制研究

采用传统单一控制策略的三相PWM整流器性能难以满足工程实际日益提高的性能要求,该文提出了一种新型的混合非线性控制方法,综合利用滑模控制、输入及输出线性化控制、空间矢量调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)控制技术的优点。电压外环采用滑模控制,电流内环采用输入及输出线性化方法,并采用SVPWM技术对控制信号进行调制。基于该控制方案的系统具有以下突出优点:控制系统全局稳定,输出直流电压动态响应快,无稳态误差,对负载及系统参数扰动具有很强的鲁棒性;电流实现解耦控制,输入电流正弦,畸变率小,单位功率因数;直流电压利用率高,开关频率恒定,易于数字实现。数值仿真和实验验证了所提控制方案的正确性和优越性。

基于状态反馈精确线性化Buck变换器的最优控制

加权矩阵的选取在最优反馈系统的综合设计中具有重要意义。该文基于无源性控制思想,提出一种二次型性能指标。应用状态空间平均建模法,建立电流连续型(current conduction mode,CCM)Buck变换器的仿射非线性模型。采用状态反馈精确线性化方法,推导出非线性状态反馈表达式,实现非线性系统的线性化。进一步,利用二次型最优控制对状态反馈反馈系数进行优化设计。所得控制律简单、容易实现。数值仿真验证了该控制方案的优越性,仿真波形对比分析显示与传统无源性控制方法相比,基于该控制方法的系统静态误差小,启动性能优越,且开关频率固定,对输入电压扰动和负载扰动均具有较强的鲁棒性。

电网谐波电流检测方法综述

电网谐波电流检测方法众多,特点不一,有必要对各种方法的综合性能作全面深入比较和分析,以便应用在不同要求的实际系统中,充分利用每一检测方法的优点。介绍和分析现有谐波电流检测方法及其检测精度、速度、延时、实时性和适用场合。分析了各种改进谐波电流检测方法的优缺点。最后,展望了电力系统谐波检测方法的发展趋势。

Boost变换器状态反馈的精确线性化控制

将控制目标引入系统状态方程,建立了CCM(电流连续型)Boost变换器的非线性仿射模型.从理论上证明了所建立的系统模型满足状态反馈精确线性化的能控性条件和对合条件,构造了相应的非线性输出函数,得到非线性状态反馈控制律,实现了原系统的状态反馈精确线性化,并详细分析了反馈系数的选取.所提控制方案不需要附加电压比例积分(PI)环节,控制简单,对输入电压、负载和系统元件参数扰动均具有较强的鲁棒性.仿真结果表明,基于文中所提控制方法的系统性能优越,各项指标均优于无源性控制方案.

Sepic变换器直接电流控制

基于李亚普诺夫直接法和输入输出线性化控制法,提出了一种新型Sepic变换器直接电流控制策略。建立了Sepic变换器单输入单输出仿射非线性系统模型。采用李亚普诺夫直接法,建立了Sepic变换器李亚普诺夫直接法控制系统。在李亚普诺夫直接法的基础上提出了一种直接电流控制方法,通过直接控制电感电流,间接获得期望的输出电压。比较分析发现该直接电流控制法比李亚普诺夫直接法控制结构更简单,控制代价更低,易于数字实现。数值仿真和实验结果验证了所提控制策略的正确性和优越性。基于所提控制方法的系统输出无稳态误差,并对负载扰动具有较强的鲁棒性。

Cuk变换器输入输出线性化直接电流控制

对于Cuk变换器,提出了两种非线性控制方案包括李雅普诺夫直接法和输入输出线性化控制法。在李雅普诺夫直接法的基础上提出了一种直接电流控制法,通过直接控制电感电流,间接获得期望的输出电压,实现了原系统的部分线性化,即输入输出线性化,并指出输入输出线性化比李雅普诺夫直接法控制系统结构更简单,控制代价更低。数值仿真和实验验证了所提控制方案的正确性和优越性,控制系统具有良好的稳态和动态特性。

单相全桥逆变器状态反馈精确线性化控制(英文)

基于状态反馈精确线性化和二次型最优控制方法,提出了一种新型单相逆变器非线性控制策略。建立了单相全桥逆变器的仿射非线性模型。采用状态反馈精确线性化方法,推导出非线性状态反馈表达式,实现非线性系统的线性化。基于无源性控制思想,提出一种二次型性能指标,利用二次型最优控制对状态反馈系数进行优化设计。该文所提控制系统结构简单,成本低,易于数字实现。数值仿真验证了所提方法的正确性。基于所提控制方法的系统输出无稳态误差,输出电压谐波畸变率小,并对负载扰动具有较强的鲁棒性。

Zeta变换器直接电流控制

对于Zeta变换器,在李亚普诺夫直接法的基础上提出了一种直接电流控制方法,通过直接控制电感电流,间接获得期望的输出电压,实现了原系统的部分线性化即输入输出线性化。进一步指出所提直接电流控制方法比李亚普诺夫直接法控制系统结构更简单,控制代价更低。数值仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和优越性,控制系统具有良好的稳态和动态特性。

智能控制方法应用于APF的综述与展望

随着计算机技术和芯片技术的发展,智能控制方法将逐步进入实用化阶段。将智能控制方法用于控制有源电力滤波器(activepowerfilter,APF)可大大提高APF的各项性能。文章对模糊控制、人工神经网络、遗传算法等智能控制方法及其与其它方法结合构成的复合控制方法在APF中的应用现状进行了综述,比较和总结了上述控制方法的优缺点及存在的问题,并对智能控制方法应用于APF的发展方向进行了展望,指出将智能控制方法和非线性控制方法相结合,实现对APF的控制会是一个较有前途的发展方向。

三相电压型脉宽调制整流器的非线性预测控制

脉宽调制(pulse width modulation,PWM)对电流跟踪的要求比较高,而数字化控制的延迟会严重影响整个系统的性能。为解决这一矛盾,并考虑到PWM整流器的非线性特性,将基于微分几何理论的非线性预测控制方法应用于三相电压型PWM整流器。利用泰勒展开得出状态值和指令值下一控制周期的预测值,并根据性能指标得出当前周期的控制量。为进一步提高电流跟踪精度,将状态变量及其指令值的偏差作为目标方程,在性能指标中引入目标方程的积分,得出了新的控制率。对非线性预测控制的本质进行分析。仿真和实验结果均表明,输入电流为正弦量,畸变率低,功率因数高,暂态特性优异,能有效补偿延迟的影响,验证了所提方法的正确性和有效性。

四桥臂逆变器的快速三维SVPWM算法

提出了四桥臂电压型逆变器的一种新型三维空间电压矢量脉冲宽度调制(SVPWM)快速算法,该算法仅利用三相参考电压和简单的运算即可直接判断出矢量所处的四面体并计算合成矢量的作用时间,克服了常规算法中坐标变换导致的计算复杂、耗时长的缺点.分析了所提三维SVPWM算法与逆变器时域控制方程解、四桥臂正弦脉冲宽度调制、四桥臂二维SVPWM三种调制方法间的关系,指出这四种方法具有统一的矢量作用时间模型.文中还分析了采用三维SVPWM时逆变器的电压利用率,给出了基于所提算法和其它3种调制方法的四桥臂逆变器仿真结果.该结果显示了算法的正确性和有效性,证明了几种调制方法是完全等效的.

四桥臂逆变器SPWM和SVPWM的归一化研究

针对四桥臂逆变器常规空间矢量脉宽调制(SVPWM)需进行坐标变换的问题,对四桥臂逆变器的SVPWM和正弦脉宽调制(SPWM)两种调制技术进行了分析,给出了一种快速数字化三维(3D)SVPWM算法,无需坐标变换,节约了计算时间;证明了常规3D-SPWM改进后,与3D-SVP-WM完全等效,两者是归一化的,而且本质上均为逆变器最优跟踪控制方程的解,可获得最大直流电压利用率。SVPWM比SPWM算法更简单,是工程应用的首选。给出了详细的仿真结果,在一台四桥臂样机上验证了结论的正确性。

基于模型预测控制的三相四桥臂有源电力滤波器

针对现有有源电力滤波器数字化控制方法对模型依赖性较强的缺点,基于正负序系统和零序系统解耦控制提出了一种三相四桥臂有源电力滤波器的模型预测控制(MPC)方法,以差分方程作为预测模型,保留了常规MPC中的反馈校正和滚动优化环节,推导出了最优控制律.将该方法与常用的预测电流控制方法做了对比,得出了"带电源电压观测器的预测电流控制只是模型预测控制的一个特例"的结论;详细分析了参数对稳定性的影响,通过修改MPC的参数,可以在省略带通滤波器的情况下,允许更大的连接电抗参数建模误差,鲁棒性比预测电流控制更高.此外,MPC和重复控制相结合消除了MPC所固有的稳态误差.仿真结果验证了所提方法的有效性和正确性.

用于绝缘子串泄漏电流测量的光纤电流传感器

针对当前绝缘子串泄漏电流测量过程中存在的电磁干扰问题,该文利用光电转换和光信号稳定性,设计并制作了一套基于发光二极管(LED)的光纤电流传感器装置,分析了光纤电流传感器的输出特性。利用标准波对传感器进行了标定,采用逐渐加压法监测绝缘子串的泄漏电流,实验室试验研究表明:该光纤电流传感器可以实现选择性的测量泄漏电流的正半周波或者负半周波,具有抗干扰能力强、线性度高、测量精度高等特点,可以满足对泄漏电流测量的基本要求。

反激变换器的原边非线性电流控制方法

反激变换器是LED驱动的常用拓扑,为了降低成本,减小光耦对于LED电源可靠性的影响,提高系统的控制性能,同时避免线性控制方式在启动时的输出过冲造成LED损坏,提出了一种通过控制原边电流间接控制输出恒流的非线性控制策略。根据无源性控制理论建立了反激变换器的欧拉拉格朗日模型,验证了系统的无源性,获得反激变换器原副边电流关系,然后基于无源性理论和Layapunov稳定性理论,推导出系统的无源性控制规律。这里所提出的控制方法结构简单,成本低,可靠性高,控制性能良好。实验结果验证了该控制方法的正确性,采用原边非线性电流控制方法的反激变换器具有稳定的输出电流,恒流精度高,启动无过冲并且具有良好的动态响应。

基于LCC谐振变换器的锂电池充电电路

针对以LLC谐振变换器为主电路的锂电池充电器开关频率变化范围较大,恒压涓流充电时调节特性差的问题,提出了以电容输出滤波的半桥LCC谐振变换器作为主电路的锂电池充电电源设计方法。分析了电容输出滤波半桥LCC谐振变换器的恒流和恒压输出特性以及恒流恒压模式的转换过程,给出了变换器精确的参数设计方法。搭建了160 W的实验样机,实验结果验证了该方法是可行的。恒流模式下,当输出电压在20~80 V变化时,变换器的工作频率变化仅有3.33%,并且通过调节工作频率,可以实现空载恒压输出。变换器的开关管能在全范围内实现软开关,最高效率94.5%。

三相PWM整流器的滑模和非线性最优预测控制

结合滑模变结构控制和非线性最优预测控制的优点,提出了一种新型电压电流双环控制方法,该方法电压环采用滑模变结构控制,充分利用滑模变结构控制的鲁棒性强、对负载的扰动具有很好的适应性的优点,生成指令电流;电流环采用非线性最优预测控制,该方法可以在一个到几个周期内消除跟踪误差,具有响应速度快、跟踪精度高等优点,非常适合数字控制系统。仿真和实验的结果证明了所提方法的有效性和优越性。

以网侧电流为补偿目标的有源电力滤波器预测电流控制

根据有源电力滤波器谐波和无功检测的不必要性的结论,提出了一种以网侧电流为直接补偿目标的APF预测电流控制新方法。首先建立了用于预测电流控制的APF离散化模型,然后根据网侧电流的下一采样时刻的预测值和目标函数挑选出下一时刻的电压矢量。该方法除了可消除采样、计算造成的延时外,还可以省略谐波检测电路及实现等效的PWM发生器,在一定程度上简化了控制电路的软硬件设计,还消除了谐波检测造成的延时,具有良好的暂态性能。仿真结果表明该预测电流控制方法具有良好的补偿性能。