A Study of Discrete-Time Optimum Current Controller for the Virtual Synchronous Generator under Constraints

In recent years, power generation using renewable energy sources has been increasing as a solution to the global warning problem. Wind power generation can generate electricity day and night, and it is relatively more efficient among the renewable energy sources. The penetration level of variable-speed wind turbines continues to increase. The interconnected wind turbines, however, have no inertia and no synchronous power. Such devices can have a serious impact on the transient stability of the power grid system. One solution to stabilize such grid with renewable energy sources is to provide emulated inertia and synchronizing power. We have proposed an optimal design method of current control for virtual synchronous generators. This paper proposes an optimal control method that can follow the virtual generator model under constrains. As a result, it is shown that the proposed system can suppress the peak of the output of semiconductor device under instantaneous output voltage drop.

海流对水下航行器运动及载荷影响研究综述

水下航行器不仅在民用领域扮演着重要角色,在军事领域内也同样得到了广泛应用,具有广阔的应用前景。但水下航行器在航行过程中易受海流环境的影响,使其水动力参数呈现不确定性,进而导致运动姿态控制困难,航行发生偏移,增大航行成本,甚至还会影响到水下作战任务的完成以及碰撞事故的发生,危及航行安全。在梳理不同水下航行器在海流作用下的水动力学研究现状的基础上,讨论水下航行器应对海流干扰的控制方法,并对海流作用下水下航行器的发展方向进行展望,为研究复杂海流对水下航行器水动力参数的影响机理和控制器的设计提供一定的参考。

基于一致性算法的直流微电网分布式二次补偿控制

针对直流微电网中传统下垂控制不能兼顾电压质量和功率均分的问题,提出基于一致性算法的含母线电压补偿和负载电流均流精度补偿的分布式电压、电流协调控制策略。在主控制中利用下垂控制器来实现分布式电源之间的功率分配;二次控制以电压补偿的比例积分(proportion integral, PI)控制器保证电压质量,以电流补偿的PI控制确保负载均流精度。其次,为避免系统运行中一些分布式电源的变换器的输出功率超过额定容量从而导致控制故障,设计了适用于离散动态一致性算法的限流功能。最后,基于稳定性分析和MATLAB/Simulink平台验证了所提策略的有效性。

带延时补偿的永磁同步电机自适应无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机(PMSM)的电流控制易受系统延迟、参数失配等因素影响,导致电流跟踪性能下降的问题,提出一种带延时补偿的自适应无差拍电流预测控制算法。在传统无差拍电流预测控制器(DPCC)基础上,针对参数失配引起电流跟踪性能下降的问题,改进了基于仿射投影算法的模型自适应补偿方法,设计了一种具有延时补偿的自适应电流控制算法。最后通过仿真试验,验证了所设计的带延时补偿的自适应无差拍电流预测控制对系统参数失配具有自适应补偿能力,可以有效消除系统延时的影响,提高电流环跟踪性能。

一种基于非线性电流跟踪算法的STATCOM相间电容电压平衡控制策略

针对基于级联H桥拓扑结构的静止同步补偿器在传统控制框架下所产生的相间电容电压不平衡问题,采用一种新型混合调制方法并提出了一种全新的非线性分相电流控制策略。首先,基于六模块十三电平级联H桥拓扑结构,阐明新型混合调制的调制原理,并阐述适用于新型混合调制的相内电容电压均衡策略。其次,推导了静止同步补偿器在两相同步旋转坐标系下的控制模型,并分析指出采用dq解耦控制存在的相间电容电压不平衡问题。针对相间电容电压不平衡问题,提出基于三相静止坐标系下的电流分相控制策略,通过Lyapunov稳定性判据第二法推导并设计实现对交流指令电流无差跟踪的非线性电流控制器。最后,在Matlab/Simulink环境下搭建仿真模型。仿真结果表明,所提控制策略在不同条件下均能保持相间电容电压一致和稳定,且具有良好的动态响应特性。

限流型直流变压器拓扑结构及其暂态特性研究

能量路由器的核心元件为双有源桥(dual active bridge,DAB)直流变压器,针对其短路故障时电流上升速率快,峰值大,导致DAB内部电力电子器件闭锁的问题,该文提出一种具有限流型结构的直流变压器,限流装置结构为从DAB高压侧H桥连接单相整流桥,再与输出端口的限流电感相连。当直流系统发生短路故障时,限流型直流变压器采用混合控制算法进行整流,为限流电感提供钳位电压,限制故障电流的峰值,并与断路器配合实现无弧开断,该方法避免DAB中电力电子器件发生闭锁,快速实现故障限流和隔离。在仿真系统中搭建了基于10kV/750V直流变压器的限流型直流变压器的模型,仿真结果表明限流型直流变压器与断路器配合实现故障限流和隔离的有效性和可行性。

基于反电动势的地铁牵引电机电流传感器故障检测与容错控制

针对地铁列车牵引系统电流传感器发生故障时给列车运行带来重大安全风险这一问题,提出了一种新型的故障监测与容错控制算法。首先,利用三相异步电机的静态数学模型结合转子磁链与反电动势的特定关系设计了电流滑模观测器。然后,将电流传感器的测量值与滑模观测器中的估计值进行比对并生成电流残差,通过修正的Bayes分类算法对电流传感器工作状态进行实时监测与定位。当故障发生时用观测器中的电流重构值代替故障值参与系统的控制。最后,利用仿真平台MATLAB/Simulink对其有效性进行验证并与另外3种典型的控制算法进行对比分析。研究结果表明,方案具有较高的精度和较强的鲁棒性,在对三相电流重构方面优于对比方案,其系统综合误差减小了24.2%,具有更好的控制效果。

基于改进GA优化的级联H桥APF神经网络电流跟踪控制

针对基于级联H桥有源滤波器实现谐波抑制时,传统PI控制电流跟踪的抗扰性差以及由于神经网络预测的局域最优造成的电流跟踪预测不准确、延迟大等问题。本文提出了一种改进GA优化的级联H桥APF神经网络电流跟踪控制策略,以改进选择和交叉操作的GA优化神经网络变化因子,提升了预测控制的全局搜索能力和鲁棒性能。仿真验证表明,所提出的控制策略相较于传统PI控制,提升了电流跟踪控制的鲁棒性;相较基于传统GA优化的神经网络控制方法,本文提出的方法跟踪速度提升了约0.04 s,控制误差减小约0.2 A,谐波畸变率降低0.36%。可见,响应速度和控制精度更优,具有更好的跟踪控制能力。

基于神经网络实现带式输送机的功率平衡控制

为解决带式输送机传统功率平衡控制系统控制精度不高、响应速度慢等问题,在对带式输送机多电机功率平衡因素综合分析的基础上,对传统功率平衡控制系统的现状进行分析,掌握其薄弱点;然后,基于模糊神经网络算法设计了功率平衡控制系统原理框图,采用Simulink软件对其启动特性和突变工况下的功率平衡控制效果进行分析,达到了预期的效果。

基于扩散算法的无下垂分布式储能控制

针对线路阻抗不匹配及母线电压不一致时,下垂控制无法同时实现母线电压稳定及储能间功率精确分配的问题,提出一种基于扩散算法的无下垂分布式储能控制策略.首先,将扩散算法应用于直流微电网的分布式估计中获取全局平均量,同时将电压额定值与平均电压的差值作为补偿项,用于恢复母线电压偏差.为了实现不同额定容量及不同荷电状态(SOC)的储能间功率精确分配,设计储能的标准功率并将其与平均标准功率的差值作为补偿项,用于储能间SOC的均衡.最后,利用RT-LAB平台搭建模型,分别验证4种不同工作模式下所设计控制策略的有效性.实验结果表明,所提控制策略可实现孤岛直流微电网母线电压恢复及储能功率的精确分配.

基于双重移相控制的DC-DC变换器电流应力优化策略

以双有源全桥(DAB)DC-DC变换器为研究对象,针对DAB变换器动态响应速度慢、电流应力大的问题,在传统双重移相控制的基础上,提出麻雀搜索算法功率优化控制策略。通过解析相量以获取电流应力的全局最优解,当负载突变以及输入电压突变时,利用麻雀搜索算法实时整定控制器,并加入功率优化提升变换器的动态响应速度,降低变换器的电流应力。最后,在基于DSP28335控制器的实物实验平台上,对提出的双重移相麻雀搜索算法功率优化控制策略、单重移相控制策略、传统双重移相控制策略进行对比实验验证。实验表明:该控制策略可明显提高DAB变换器在负载突变、输入电压突变时动态响应速度,同时可进一步降低DAB变换器的电流应力。

基于空间矢量的三相光伏并网逆变器解耦控制研究

提出一种基于电网线电压空间矢量的三相光伏并网逆变器解耦方法,将复平面分为6个扇区,在每个扇区内实现两相开关解耦,分别控制相应的输出线电流,实现电流跟踪,改善并网电流波形。最后,利用MATLAB建立三相光伏并网逆变器双环系统仿真模型,仿真结果证明了该方法的有效性。

含分布式电源的直流微电网中的电力质量优化与协同控制算法研究

深入分析直流微电网的特点和分布式电源的引入,识别系统中存在的电力质量问题,包括电压波动、谐波等。针对这些问题,提出一种基于协同控制的电力质量优化算法,通过分布式电源的智能协同调度,实现对电网电压稳定性和谐波含量的优化控制。同时,设计相应的控制策略,确保微电网内部各个子系统之间实现协同工作,提高系统的整体性能。通过仿真实验证明,所提算法在提升电力质量、减少能耗方面具有显著效果,为直流微电网的可靠运行提供了有力支持。

基于最小二乘滞环电流控制的光伏并网逆变器研究

提出一种用于光伏并网逆变器的最小二乘法定频算法,它在每一开关周期到来之前,通过对前一周期的相关参数值进行采样,确定当前周期内开关触发的时间来实现开关频率稳定和滞环电流跟踪.与其他控制方法相比,该方法能有效降低对工频电网的谐波注入,使电流误差平均值控制在最小范围内,减少稳态误差,还可实现数字化控制.最后,利用MATLAB进行双环系统建模,外环通过曲线拟合法进行最大功率跟踪,内环采用最小二乘法定频算法和滞环电流控制,仿真结果证明了该方法的有效性.

基于电流型斩波控制器的盘式无铁心永磁同步电机控制方法

盘式无铁心永磁同步电机具有过载能力强、无定子齿槽、反电势为正弦波等优点,但是由于电机具有绕组电感很小的特点,采用传统电压型逆变器驱动方式的控制效果并不理想。该文针对此类电机的特点,提出了一种新型的控制策略:在逆变桥前端加入电流型斩波电路,根据角度传感器反馈的转子角度值,结合提出的电流控制算法来实时调整定子绕组电流,从而实现电机的转矩控制。并对其工作原理进行了系统的理论分析。仿真和实验结果证实了控制方法的有效性,解决了因电枢电感小而导致定子电流不连续的问题。

大功率交流电子负载的研究

对大功率能量回馈式单相交流电子负载进行了深入研究,包括其主电路结构和控制方法。主电路采用AC/DC/AC结构,并用电压型PWM整流器构成其输入、输出变流器。给出了输入、输出变流器的控制策略。为了提高电子负载的动态响应性能,采用滞环电流控制技术作为控制方式,并采用数值算法计算参考电流。用PSCAD/EMTDC软件对所提出的电子负载进行了仿真并研制了试验样机。仿真和实验结果表明,所提出的电流算法及控制方法是有效的,实现了电子负载的恒定阻抗工作方式,输入端能准确模拟设定阻抗值且试验能量以单位功率因数回馈电网。

并联型APF两种典型控制方式的机制解析

并联型有源电力滤波器(parallel active power filter,PAPF)存在着常规控制和直流侧电压反馈控制两种典型控制方式,但是对于两者之间的内在关联尚缺乏较深入的研究。该文对基于"p-q"理论的并联型APF常规控制进行等效和演化,通过数学推导发现:常规控制方法可认为是在直流侧电压反馈的基础上加入了负载基波电流前馈;且不同补偿目标下,前馈电流的成分也不同,可能是全部的负载基波电流,也可能是其中的有功分量。此外,在常规控制策略中的前馈作用和反馈作用大小也存在差别。最后,仿真和实验结果验证了上述分析的正确性。该研究对于理解和把握并联型APF的控制机制具有较重要的参考价值。

电涡流测功机控制器控制算法研究

介绍了电涡流测功机控制器的设计开发过程,分析了控制系统模型,对系统各PID控制器进行设计和试验调试,给出了系统控制模式的控制效果。经试验验证了控制器控制效果良好,完全满足发动机台架试验对控制品质的要求。

大功率半导体激光器高精度温控系统研究

为了减小温度对半导体激光器输出光波长和功率稳定性的影响,设计了由恒流模块驱动半导体制冷器,通过改变恒流模块的电流来控制半导体制冷器的制冷量,利用分段积分的比例-积分-微分控制算法,选择最优控制参量,实现大功率半导体激光器的精密温控系统。系统包括高精度测温电路、控制核心DSP F28335、半导体制冷器控制电路、人机交互及通信模块。在5℃-26℃环境下对系统进行测试,实现50W大功率半导体激光器的恒温控制,温控范围为15℃-45℃,温控精度达到±0.02℃。结果表明,该系统温控范围广,控制精度高,满足大功率半导体激光器的温控要求。

模块化多电平换流器效率优化控制器设计

模块化多电平换流器每相投入模块的电压总和不平衡时,会导致三相桥臂之间出现以2倍频负序性质为主的环流。为此,设计了一种效率优化控制器。模块化多电平换流器模块化的特点使得电容电压排序算法成为一种非常好的均衡控制方法。在研究了模块化多电平换流器数学模型的基础上,利用2倍频负序dq旋转坐标变换,设计了环流解耦抑制控制器,并结合电容电压优化排序算法,得到对应的各个子模块的触发脉冲。仿真结果表明,所设计的控制系统不仅能够降低器件的开关频率,而且相间环流也得到了很好的抑制,因此降低了系统运行损耗,提高了系统运行效率。