用于VSC-HVDC系统谐波抑制的PI与VPI并联控制

针对电压源型换流器高压直流输电VSC-HVDC(voltage source converter based high-voltage direct current)交流系统中占比较大的5、7、11、13等低次谐波,在比例积分PI(proportional integral)控制的基础上,提出1种dq坐标系下基于矢量比例积分VPI(vector proportional integral)调节器的选择性谐波电流控制策略。其中,PI用于控制电流误差直流分量,而VPI用于抑制电流误差的倍频波动。与比例积分谐振PIR(proportional integral resonance)调节器不同,VPI含有二阶分子,可在所设谐振频率点处实现控制系统闭环传递函数的理想0°相位延迟,因此其对谐波电流的控制精度优于PIR。利用Simulink软件建立1个2端VSC-HVDC系统,分别对传统PI、PIR及PI并联VPI这3种控制方式下VSC的2侧交流电流进行仿真,通过对比谐波含量,验证VPI谐波抑制性能的优越性。

基于VPI控制器选择性谐波电流控制策略

为提高有源电力滤波器(APF)的补偿性能,提出一种基于同步旋转坐标系的矢量比例积分(VPI)控制器的电流控制策略。在旋转坐标系下,对指定次谐波分别设置对应的VPI控制器,利用其无穷大开环增益和频率选择特性,实现谐波电流的无静差和选择性跟踪补偿。通过对VPI控制器在谐波频率点处的频谱分析,论证了VPI控制器在谐波补偿中对谐波电流的优良控制性能。实验结果验证了所提出控制策略的有效性。

畸变电网下基于VPI的GC-VSC控制策略研究

在推导含背景谐波电压下电压型并网变换器(GC-VSC)数学模型的基础上,以实现并网电流无谐波分量为控制目标,提出了背景谐波电压下并网逆变器增强运行的控制策略。通过对比例积分(PI)控制器与矢量比例积分(VPI)控制器闭环传递函数的频谱分析进行对比,论证了VPI控制器较PI控制器对谐波电流有更优良的抑制性能。因此为实现对基波及谐波电流的准确控制,在基频同步旋转坐标系下提出了基于VPI电流调节器的控制策略,同时给出该控制器参数设计方法。最后通过实验对所提方法的正确性与可行性进行了验证。

基于VPI-OHRC的燃料电池并网逆变器控制方法

为提高单相燃料电池并网逆变器谐波抑制能力和运行可靠性,提出矢量比例积分控制(VPI)与奇次谐波重复控制(OHRC)相结合的电流控制策略。利用VPI控制器低频段优越的跟踪性能和稳定性,快速跟踪基波正弦电流,并提高系统稳定性;利用OHRC控制器实现奇次谐波的高效抑制,改善VPI的谐波跟踪误差,补偿系统相位滞后。5 k W样机实验结果验证了所提出控制策略的有效性。

直线电机式主动悬架结构优化与控制仿真研究

为了弥补汽车被动悬架没有主动控制力的缺陷,设计了一种基于传统被动悬架结构的直线电机式主动悬架。在被动悬架中加入直线电机,可以增加主动悬架的阻尼力,降低汽车的振动。首先,对直线电机的结构进行设计;其次,运用ANSYS/Maxwell磁场分析软件和控制变量法,优化直线电机各部分结构尺寸参数,结果表明,直线电机电磁推力的波动降低了83%,同时稳态推力提升了10%;最后,在MATLAB/Simulink软件中搭建直线电机式主动悬架的仿真模型,使用模糊比例-积分-微分(proportion integral differential,PID)对直线电机式主动悬架系统进行控制,分别在时域和频域进行分析,结果表明,相较于被动悬架,直线电机式主动悬架的车身加速度、悬架动挠度、轮胎动荷载都得到了有效抑制,车身加速度功率谱密度也有了大幅度的降低,有效地提高了车辆平顺性和操纵稳定性。

基于矢量比例积分控制器的海上风电并网冲击电流谐波滤除方法

为了最大程度滤除海上风电并网冲击电流谐波,维护海上风电系统的平稳运行,提出基于矢量比例积分控制器的海上风电并网冲击电流谐波滤除方法。设计降阶矢量比例积分控制器,计算海上风电并网中的冲击谐波电流参考值,构建闭环控制结构。通过闭环控制传递函数计算系统对电流谐波的响应值;利用降阶矢量比例积分控制器,根据传递函数响应值,实现谐波滤除。测试结果表明,设计的闭环反馈控制结构传递相位响应达到±100°,频率最大幅值为-20~80 dB(A),相较于传统开环控制调节能力更强。滤除谐波后,电流保持在-0.25~0.25 A之间,电流更均匀,功率波动低于1 MW,有助于海上风力系统的平稳运行。

大型矿用电铲永磁外转子提升系统动力学特性研究

针对传统电铲提升系统存在传动效率低、能量损耗高、维护工作量大等问题,基于永磁外转子滚筒直接驱动提升装置,提出了一种电铲提升设计方案,并对永磁外转子提升系统的动力学特性进行了研究。首先,分析了电铲挖掘轨迹,建立了以时间为历程的挖掘轨迹函数表达式,确定了齿尖载荷、挖掘体积的计算方法,从而对挖掘过程中铲斗的受力进行了分析;然后,利用SolidWorks建立了电铲三维模型,将其导入SimulationX的CAD模块,建立了电铲多体动力学模型,并加载了外部载荷曲线以模拟铲斗挖掘过程中的受力情况;之后,将电铲多体动力学模型封装成MATLAB子系统,连接到Simulink的永磁外转子滚筒控制模块,采用了比例积分(PI)调节器和永磁同步电机(PMSM)矢量控制方法提高了滚筒的动态性能和抗扰动能力;最后,利用Simulink中的联合仿真模型对电铲挖掘过程进行了仿真分析,得到了提升力、推压力和电机功率等变化曲线。研究结果表明:与传统提升系统相比,永磁外转子滚筒提升系统节能降耗约27%,而电铲挖掘过程整体节能约18%,并在1∶30模拟样机试验台对提升推压力进行了对比验证。永磁外转子滚筒提升方案大大降低了挖掘能耗,为电铲绿色装备转型提供了参考。

谐波电网下基于矢量比例积分电流调节器的双馈异步发电机运行控制技术

在分析谐波电网电压下双馈异步发电机(doubly-fedinduction generator,DFIG)数学模型基础上,以电磁转矩及定子输出无功功率无波动为控制目标,给出了DFIG谐波电流指令。为实现谐波电流的准确跟踪,采用基于同步速旋转坐标系下的矢量比例积分(vector proportional integral,VPI)电流调节器,通过与比例积分谐振电流调节器在谐波频率点处的频谱分析与对比,论证了VPI电流调节器对谐波电流的优良控制性能。构建了DFIG实验机组,对所提理论的正确性与可行性进行了实验验证。

三相电压型SVPWM整流的控制策略研究与实验

为了克服传统整流器功率因数低和谐波大的缺陷,设计出功率因数可调以及能量双向流动的三相电压型整流器。从其结构与数学模型两方面入手,结合矢量控制和比例积分调节原理,提出了SVPWM的实现方法。在以TMS320LF2407型DSP为平台的目标系统上,进行程序编写和调试,获得了完整的网侧电流电压波形。实验结果表明,在该控制策略下,输入电压电流波形良好且同相位,系统性能优良。

异步电机电流调节器PI参数整定及抗饱和研究

针对异步电动机电流环中存在的耦合问题,首先利用状态反馈方法对感应电机的状态空间方程进行解耦,给出了解耦之后的电机模型;给出了一种交流电动机电流环的PI调节器参数整定方法,对电流调节器进行了整定,并分析了调节器抗饱和问题,给出一种新型抗积分饱和控制器的设计方法。为验证该方法的有效性,利用Matlab仿真软件进行了仿真实验,并在1.1 kW的矢量控制实验平台上进行了实验验证,实验结果与仿真结果一致,设计的电流调节器具有较好的稳态和动态性能。

不平衡及谐波电网电压下并网逆变器的直接功率控制策略

为提高并网逆变器对电网的适应能力,提出了不平衡及谐波电网电压下并网逆变器的直接功率控制策略。建立了同步旋转坐标系下的并网逆变器数学模型;以输出有功和无功功率平稳或输出电流三相平衡且波形正弦为控制目标,在传统直接功率控制基础上引入矢量比例积分(vector proportional integrator,VPI)谐振控制器以抑制功率或者电流的波动;分析了VPI谐振调节器的参数设计规律及不同控制目标下所提策略的控制性能。实验结果验证了所提策略的有效性。

有源电力滤波器控制技术的研究与应用

有源电力滤波器(APF)的控制包括补偿电流控制以及直流侧电容电压的控制两部分,在对空间电压矢量脉宽调制(PWM)控制方法及直流侧电压控制的基本原理研究的基础上进行仿真,仿真结果表明基于空间电压矢量PWM技术的补偿电流控制方法的补偿效果较理想,为进一步提高基于空间矢量控制策略的补偿效果,在闭环控制的基础上,引入模糊自适应比例积分(PI)控制器,减小了补偿电流的跟踪误差,并降低了补偿后电源侧电流的畸变率。实验结果也验证了所设计控制方法的有效性。

三相光伏并网发电系统THD及DCI优化方法研究

电流总谐波畸变(THD)和直流电流注入(DCI)等电能质量问题限制了光伏并网发电系统的大规模应用。提出新的减小THD及抑制DCI的方法以提高逆变器输出电流波形的质量,即将基于多个矢量比例积分(VPI)控制器并联的多矢量比例积分(MVPI)控制器应用于电流控制中以减小入网电流THD;设计一种直流分量提取电路,通过基于预测算法的控制策略达到抑制DCI的目的,同时探讨了THD和DCI二者之间的关系。在一台10k W光伏并网逆变器样机上进行了实验验证,实验结果证明了所提方法的有效性和实用性。

不平衡及谐波电网下基于静止坐标系的并网逆变器直接功率控制

为提高电网不平衡及电网背景谐波下电压源并网逆变器的运行性能,以静止坐标系下并网逆变器数学模型为基础,提出不平衡及谐波电网下并网逆变器的直接功率控制策略,实现输出功率平稳或输出电流平衡且正弦的两个独立的控制目标。所提控制策略使用降阶广义积分器实现对电网电压基频分量的快速准确提取,从而计算得到输出电流平衡且正弦控制目标下的功率参考补偿项。所提控制策略使用矢量比例积分谐振器实现对功率参考中波动分量的精确控制。最后通过构建并网逆变器实验系统,对所提控制策略的可行性和有效性进行了实验验证。

分布式电源并网逆变器谐波抑制方法

为了解决传统的比例-积分(PI)控制器由于自身缺陷引起的电压、电流谐波问题,提出了两相同步旋转坐标系下基于比例-积分-谐振(PIR)控制器的电压、电流双闭环逆变器控制策略;同时引入了简化三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,并在此基础上提出相电压重构方法。仿真实验表明,上述控制策略对指定次谐波具有良好的抑制效果,采用该策略的逆变器具有良好的输出特性,进而验证了该控制策略对并网系统的有效性。

基于电流环复合控制的有源电力滤波器研究

为了有效降低非周期信号对三相三线APF控制性能的影响,提出了一种改进重复控制与传统PI控制相串联的双环控制方法。该方法加入了控制前馈和误差比例系数以提高系统对非周期信号的抗扰性能。结合APF在旋转d,q坐标系中的简化数学模型,建立了电压、电流解耦环节,对解耦后的d,q轴电流i d,i q分别进行控制,并采用SVPWM控制策略,以TM320F28335型DSP为处理器,在APF50A样机上进行了实验,实验结果表明了改进的控制算法具有很好的鲁棒性。

基于BP网络横向磁场永磁电机调速系统的设计

文章针对横向磁场永磁电机非线性、强耦合的特点以及传统PI调节器存在超调和控制参数无法自适应的缺陷,提出一种基于BP神经网络的横向磁场永磁电机PI控制方案。该方案在分析电机矢量控制的基础上,建立了四相横向磁场永磁电机的数学模型,利用BP神经网络对PI调节器参数进行在线整定,通过自调整学习速率改进BP神经网络学习能力,实现电机跟踪性能和抗负载扰动性能的提高。实验结果表明,所采用的控制策略可行,在参数突变和突加负载时,均能够达到跟踪额定转速的效果,使系统具有良好的鲁棒性。

基于SMC的无刷直流电机的矢量控制

传统的无刷直流电机(Brushless DC Motor,BLDCM)的控制方式通常采用转速PI控制,转速电流PI控制等控制策略,这类控制方法简单,但同时也存在一些转速误差较大,转矩抖动明显等问题.为解决这些问题,采用矢量控制策略,并提出积分滑模算法(Sliding Mode Control,SMC)代替电流q轴分量PI调节算法.通过搭建该调速系统仿真模型及实验分析,与传统PI控制算法相比,该系统转速跟踪误差小,转矩抖动明显减小,系统动态响应快,鲁棒性强.

感应电机DTC转矩与磁链模糊PI自校正控制

为克服传统感应电机直接转矩控制存在低速转矩脉动和开关频率不固定等问题,设计了基于转矩与磁链模糊PI自校正控制器以降低转矩脉动。该控制器根据转矩与磁链误差和误差变化率,实时在线调整控制参数,改善转矩与磁链控制性能。在此基础上提出12个细分电压矢量DTC空间矢量调制控制方案。该方案利用细分的12个电压空间矢量合成需要的任意电压空间控制矢量。仿真与实验结果表明:该系统获得转矩与磁链更精细的控制,降低了电机低速转矩脉动,提高DTC系统的自适应能力。

基于合成矢量的双级矩阵变换器驱动感应电机电流控制策略

将双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,TSMC)作为感应电机的驱动装置,针对传统矢量控制中感应电机参数变化造成控制系统解耦不充分的问题,提出了基于合成矢量的TSMC驱动感应电机电流控制策略。对TSMC与感应电机合成矢量的数学模型进行推导和合理的简化。利用合成矢量根轨迹法设计出一种基于复数比例–积分控制器的电流闭环控制系统,解决了随着系统频率增加控制系统控制性能大大下降的问题,并降低了常规解耦控制系统对电机参数的依赖性。仿真结果表明:TSMC能提供满足感应电机调速要求的高质量输出电压和电流,所提出的控制策略能有效改善控制系统的动态和稳态性能。