DAB储能变换器双闭环模型预测控制与PI补偿控制策略研究

针对直流微电网中分布式电源输入输出功率不稳定造成的直流母线电压波动问题,鉴于双有源桥(DAB)储能变换器具有能量双向流动的特点,提出一种基于内模原理的双闭环模型预测控制策略。在分析DAB变换器扩展移相调制原理与特性基础上,重点研究电压外环和电流内环的模型预测控制策略。针对模型预测控制性能依赖电路参数准确度问题,分别从电路主要参数失配对功率传输和直流母线稳压的影响两个角度出发,深入分析模型参数敏感度。最终设置直流母线电压稳态误差灵敏度区,在误差灵敏度区外仅采用双闭环模型预测控制以保证系统的动态响应性能,在误差灵敏度区内采用双闭环模型预测控制和PI补偿控制以消除系统稳态误差。搭建实验平台进行实验验证,结果表明:在系统受到扰动时,DAB储能变换器可实现快速地充放电对系统进行补偿,混合控制策略可快速保持母线电压的稳定,实现系统功率均衡,增强系统抗扰能力。

基于改进灰狼优化模糊PI的退火炉流量控制系统研究

为解决铝退火炉燃烧过程中空气和燃气流量控制效果不佳,导致空燃比不稳定的问题,提出一种以双交叉限幅、模糊PI控制器及Smith预估器相结合的控制模型,并引入改进灰狼优化算法对双交叉限幅中偏置因子和模糊控制器中的量化因子、比例因子进行寻优的控制方法。首先,通过对双交叉限幅的控制来降低空燃比变化幅度,从而稳定燃烧过程;其次,结合铝退火炉流量系统模型的特点,通过Smith预估器提高系统响应速度,并结合PI和模糊控制的优点,建立模糊PI控制系统模型;然后,利用改进灰狼优化算法的迭代寻优能力,对双交叉限幅偏置因子以及模糊PI量化和比例因子进行优化;最后,以铝退火炉常用的燃气流量30 m3·h-1为例,在Simulink中对所设计的控制模型进行仿真。仿真结果表明,所提出的控制方法无超调量、无振荡,相较于传统的PI控制流量,调节时间有所减少,并且提高了铝退火炉燃烧过程中流量的控制精度。

基于增量式PI算法的V-M双闭环调速系统

提出了一种基于增量式比例积分(PI)算法的晶闸管-电动机(V-M)双闭环调速系统的设计与实现方法,该调速系统的主电路采用晶闸管智能控制模块进行设计,双闭环数字PI调节器采用增量式PI算法进行设计。详细分析了该调速系统主电路和双闭环数字PI调节器的设计原理,以及直流电动机电枢电流和转速采样电路、控制信号接口电路、键盘输入与LCD显示电路的设计方法。通过对比分析在不同的比例系数和积分系数时直流电动机满载运行的转速波形,验证了该调速系统的跟随特性完全满足PI参数整定规律,其设计与实现方法可推广到工业应用领域。

利用Hoechst 33342-PI荧光双染法评价氰氨化钙对茄病镰刀菌生物活性的影响

本试验以茄病镰刀菌(Fusarium solani)为研究对象,探索了Hoechst 33342及PI荧光染剂对病菌不同活性孢子的色泽差异,明确了病原菌经Hoechst 33342染色后的活孢子发蓝色荧光,最佳染色浓度和时间为1μg/mL、20 min;碘化丙啶(PI)染色后的死孢子发红色荧光,最佳染色浓度和时间为3μg/mL、10 min。并由此建立了Hoechst 33342-PI荧光双染技术,应用该技术可快速、清晰地甄别出不同浓度氰氨化钙对茄病镰刀菌孢子活性和萌发的影响,结果表明,氰氨化钙对茄病镰刀菌的灭杀效果随着浓度增高而增强,且与处理时间呈正相关。2000 mg/L氰氨化钙处理3 h,孢子致死率高达83.97%;500~1000 mg/L处理3 h,孢子致死率为7.15%~26.80%,孢子萌发率为2.40%~3.59%,处理48 h时,孢子致死率达92.07%~100%。250 mg/L氰氨化钙对茄病镰刀菌的致死效果微弱或没有影响。本研究通过菌丝速率法和生物量法进一步验证了应用Hoechst 33342-PI荧光双染法评价氰氨化钙对茄病镰刀菌孢子活力的影响是可行的。这为突破植物病原微生物药剂室内常规筛选方法提供了新的思路和技术手段。

永磁同步电机双闭环调速PI控制器及其改进设计

以永磁同步电机(PMSM)为控制对象,分析传统电流环、速度环控制下的PMSM动态性能。在传统双闭环控制的基础上,进一步研究电压前馈解耦环节的引入对控制器造成的影响。建立上述两种PMSM矢量控制(FOC)系统仿真模型,仿真结果表明,电压前馈环节的引入提高了该控制系统的动态性能和稳态性能。

基于二自由度PID的三相PWM整流器调压改进策略

基于前端电压源型整流器(voltage source rectifier,VSR)与后端电压源型逆变器(voltage source inverter,VSI)级联的VSR-VSI双三相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)变换器已在电梯能量回馈系统中得到广泛应用,但前端三相VSR采用传统比例积分(proportional integral,PI)双闭环控制结构通常存在中端直流母线电压无法兼顾抗干扰性和跟踪性的问题。为此,文中提出一种基于二自由度比例积分微分(proportional integral differential,PID)的三相PWM整流器调压改进策略。首先,阐述基于VSR-VSI双三相PWM变换器级联系统的结构和工作原理,并给出前端三相VSR的传统PI双闭环控制方案及其参数设计过程,分析该方案不能兼具良好的抗干扰性与跟踪性的原因。在此基础上,给出基于二自由度PID的前端三相VSR直流调压优化策略及其参数设计方法。最后,利用软件仿真与实验测试对比结果共同验证了所述三相PWM-VSR直流调压改进策略的有效性与优越性。

基于双闭环自适应整定PI变频逆变电源的研究

本文选用改进型的数字PI控制算法,对闭环调节器的控制算法进行了设计。对建立的数字控制系统在Matlab/Simulink中进行了仿真验证,对影响逆变电源性能的因素进行了仿真分析,仿真实验结果证明了变频逆变电源数字控制系统的可行性,同时表明所选用的控制策略在改善电机调速性能方面取得了良好的效果。

Hoechst33342/PI双染法和TUNEL染色技术检测神经细胞凋亡的对比研究

目的：利用Hoechst33342/PI双染法和原位末端标记法（TUNEL染色检测纳米二氧化硅（nm-SiO2）对神经细胞凋亡的影响，比较两种检测方法的优缺点。方法：以体外培养的人神经母细胞瘤SK-N-SH为研究对象，15和30 nm粒径的nm-SiO2（剂量为2.5、5、10μg/mL）分别处理细胞24 h，另设1-5 m SiO2组和溶剂对照组，采用Hoechst33342/PI双染法和TUNEL染色检测各处理组对SK-N-SH细胞凋亡的影响。结果：与对照组相比，两种检测方法分析均显示了nm-SiO2处理组SK-N-SH细胞凋亡率显著增加（P〈0.05），且具有尺寸、剂量依赖性，而微米级SiO2对凋亡的影响不显著（P〉0.05）。结论：nm-SiO2能诱导SK-N-SH细胞凋亡。Hoechst33342/PI双染法特异性高，简单易行；TUNEL法灵敏度高，能检测少量的细胞凋亡，但成本较高，两种方法可结合使用以便更加准确的检测神经细胞的凋亡。

基于粒子群优化PI双闭环SPWM逆变器控制策略研究

针对微电网SPWM双闭环逆变器控制过程中存在的参数整定复杂且系统自适应性差等问题,提出了一种基于粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)的PI控制方法。PSO具有全局搜索能力,利用粒子的运动轨迹对寻优空间进行并行随机搜,能够快速寻找最优解,实现PI控制参数的自整定和快速实时调节,有效地克服了传统PID参数调节方法的弊端。通过在MATLAB\Simulink中建立仿真模型进行实验,结果表明,基于PSO的PI控制策略应用于微网双闭环SPWM逆变电源控制过程,提高了系统的自适应性,能够显著改善系统的稳态和动态性能。

积分加纯滞后系统的双预测PI控制及其应用

Smith预估控制器控制积分加大纯滞后过程时,鲁棒稳定性差,输出存在静态余差,无实际应用价值.提出了一类基于该过程的双预测PI控制器:具有内环和外环两种预测PI控制器.内环将系统稳定,外环消除输入干扰的影响和改善控制系统的动态性能.这种控制器结构简单,可调参数少,参数的调节方便、直观.仿真和实际应用表明:在干扰和模型失配的情况下,此类控制器仍然具有良好的控制性能和鲁棒稳定性能,是一种值得在实际工程中推广应用的新型控制器.

一类非自衡加纯滞后系统的双预测PI控制

提出了一类基于非自衡加大纯滞后过程的双预测PI控制器的结构形式.这种控制器结构简单,可调参数少,参数的调节方便、直观.仿真结果表明:在干扰和模型失配的情况下,此类控制器仍具有良好的控制性能和鲁棒稳定性,是一种值得在实际工程中推广应用的新型控制器.

直流调速系统中常规PI与模糊PI控制器的比较

转速电流双闭环直流调速系统中的PI控制器直接影响其调速性能,利用MATLAB分别建立了由常规PI与模糊PI控制器组成的转速电流双闭环控制直流调速系统的仿真模型,并进行了仿真。仿真结果表明,模糊PI控制器与常规PI控制器相比具有更好的动态稳定性和跟踪性能,对外界干扰具有较强的鲁棒性。

基于能量守恒PI控制方法的有源电力滤波器研究

针对并联型有源电力滤波器谐波电流分量检测运算复杂,从直流侧电容电压以及APF补偿电流的双闭环控制角度出发,分析了在省略谐波及无功电流模块后的APF电流关系,在此基础上提出可基于新型电源电流控制的方法,不再需要复杂的硬件设计和有功电流运算单元,且保留了双闭环电流控制回路和参考指令电流控制器。并从能量守恒的角度论证了这种方法的可行性,提出了一种高性能的APF控制方法。最后通过仿真实验证明理论分析的正确性。

基于STM32的SWISS整流器研究与设计

SWISS整流器具有输出功率高、输出电压可调、易高频化等特点,十分适合用于电动汽车大功率充电、数据中心、通信基站等大功率变换场合。文中提出一种采用STM32F334单片机控制的SWISS整流器设计方案,利用电压电流PI双闭环控制策略实现对输出电压的精确控制,并进行控制算法的设计,实现系统功率因数校正的功能。设计SWISS整流器的硬件电路方案,并给出元件参数计算及选型方法。制作400 V/1 000 W样机对所提出的方案进行实验验证。结果表明:系统功率因数在额定功率下可达0.998,转换效率可达97.37%,并具有较快的响应速度;在半载满载切换时,动态调节时间小于70 ms,且电压超调量最大为10%。验证了所提方案的可行性。

直流电机双闭环PI控制技术研究

研究直流电机双闭环控制技术。考虑动态摩擦转矩,根据直流电机动力学方程推导出直流电机的数学模型。由开环传递函数和PID控制器,利用闭环负反馈传递函数的幅频特性,推导出PI控制器参数的计算方法。利用Matlab/Simu-link软件构建直流电机双闭环PI控制系统,并进行仿真与离线调试。基于dSPACE实物仿真平台设计了直流电机双闭环PI实时仿真控制模型,实现直流电机转速的准确控制。仿真与试验结果表明:直流电机双闭环控制系统具有较好的动态性能,与实际情况非常接近;所建电机模型精度高,PI控制参数的计算方法简单可行,便于掌握和推广应用。

三相四线制SVG的自适应PI双闭环控制方法

针对三相四线制静止无功发生器在传统控制方法上存在的缺陷,提出一种自适应PI双闭环控制方法.通过dq0坐标变换完成电压平方外环控制,实现对直流侧电容电压的稳压与均压控制.通过帕克变换完成电流内环控制器的设计,引入自适应PI控制,进行系统仿真,搭建实验验证系统.研究结果表明:自适应PI双闭环控制算法是有效的,提高了直流电压跟踪能力,使系统具有稳定性好、响应实时性好、抗负载扰动能力强等优点.

状态PI调节器在D-STATCOM双闭环控制中的应用

针对D-STATCOM的强耦合特性,分析D-STATCOM的系统构成,在构建dOq坐标系下D-STATCOM系统数学模型的基础上,将基于状态PI调节器的最优跟踪控制策略和模糊自适应PI控制分别应用于D-STATCOM系统的电流内环和电压外环控制。研究结果表明:该控制策略使系统的无功电流和有功电流都具有很好的动态和稳态响应,在3 ms内即可达到稳态,且稳态时电流误差为0 A;在无功负荷突加时系统时响应速度快,所需时间大约为3个工频信号周期;该控制策略性能优良,结构简单,容易实现,满足D-STATCOM电压补偿的要求。

永磁同步风电机控制系统PI调节器参数设计

分析了永磁风力发电机控制系统拓扑结构,对系统的控制结构进行局部改良,区分了PI调节器参数的类型,从而简化了PI调节器参数设计的过程,减少了参数的计算数量。在网侧逆变器PI调节器参数设计的过程中改良了求导流程,并参考其设计过程创建了机侧整流器的PI调节器参数的求导流程。在Matlab中建立了永磁直驱风电系统的仿真模型并代入参数进行了动态仿真。仿真结果表明:设计出的PI调节器参数满足永磁风力发电机运行时的多项要求,可使永磁风力发电机平稳运行,表明建立的系统仿真模型和提出的参数设计流程的正确性。

涡轴发动机双回路PI控制器多发功率匹配

为了应对多个发动机共同驱动同一直升机时,单个发动机性能衰退所引发的输出功率不平衡问题,以控制2个转子转速的双回路结构PI控制器为基础,将外回路改为直接功率控制回路,搭配能够计算旋翼在一定转速下需求功率的机载模型,构建了1种涡轴发动机多发功率平衡匹配控制系统。内回路分别采用燃气发生器转子转速控制回路和动力涡轮转子转速控制回路,得到参数不同的控制器并进行了仿真验证和对比。结果表明:所设计的双回路PI控制器能够在保证涡轴发动机动力涡轮转速恒定的同时,使性能衰退程度不同的2台发动机输出相同的功率。

一种带微分负反馈的无刷直流电机模糊优化PI控制方法

在速度外环为模糊PI的无刷直流电机双闭环调速基础上,提出了一种模糊优化PI控制方法。该方法通过"软边界切换"改善模糊输出从而灵活调整PI参数,简单高效。另外针对由于积分饱和产生的转速超调,在转速调节器上加入微分负反馈即可解决。仿真和实验结果表明,与常规模糊PI控制相比,该方法能有效提高调速系统动、稳态性能,使得无刷直流电机调速系统响应曲线更接近理想调速曲线。