双通道高压直流附加频率极点配置控制器设计

为提高HVDC孤岛运行方式下的输电能力,同时抑制次同步振荡与低频振荡,提出了一种双通道附加频率极点配置控制策略。利用改进最小二乘旋转不变辨识算法,辨识出孤岛运行方式下系统低频与次同步振荡的开环传递函数。再利用系统的根轨迹图,通过调整系统的增益,可以初步得到一些使系统稳定的闭环极点,逐渐调整闭环极点的实部,得到期望的极点,以及观测器极点,然后利用带观测器的极点配置法,得到使系统稳定的控制器传递函数。为比较极点配置控制器的效果,设计了PID控制器与其进行对比。经过电磁暂态仿真软件Pscad仿真表明:该设计的极点配置控制器同时抑制孤岛运行方式下系统的低频与次同步振荡效果良好,改变运行方式,适应性较好,鲁棒性较PID控制器好;传统的PID控制器对系统的运行方式要求比较高,改变运行方式,效果变差,鲁棒性不好。因此,设计的极点配置控制器可以实现同时抑制HVDC孤岛运行方式下发生的低频与次同步振荡,有较好的鲁棒性,有一定的工程参考意义。

大型双馈风力发电系统小信号动态建模及附加阻尼控制器设计

由于风电场输出功率的波动性及远距离输电等原因,大规模风电场接入互联电力系统后会面临不同区域电网间的低频振荡问题。建立了大型双馈风力发电系统的小信号动态模型,该模型包括风力机及传动系统动态方程、异步发电机动态方程、变频器动态方程以及变频器控制系统动态方程4个部分,具有一般性。以双馈风力发电机转子侧变流器有功功率参考值为输入,以互联电力系统区域间同步发电机功角差值为输出,通过系统辨识方法得到二者间的开环传递函数。在此基础上,利用极点配置方法,设计了双馈风力发电机的附加阻尼控制器。非线性时域仿真表明,配备了阻尼控制器的大规模风电场能够有效抑制互联系统的低频振荡,增加互联系统的阻尼。

永磁同步电机基于双积分器模型实现的改进离散准谐振控制器设计

因逆变器非线性和电机本体设计缺陷所带来的电流谐波会导致转矩脉动和损耗增加,影响电机控制性能甚至缩短使用寿命。基于双积分模型实现的准谐振控制器能较好地抑制电流谐波,但因积分器采用欧拉离散会带来谐振点的偏移和相位滞后等问题,影响谐波抑制效果。针对此问题,该文改进传统的基于双积分模型实现的准谐振控制器,提出双积分器零极点解耦校正模型,以达到谐振点准确跟踪、控制器稳定裕度高的目的,且计算量较小;为避免因加入准谐振控制器导致电流控制系统失稳,将所提出的改进离散准谐振控制器放入整个电流控制系统中,分析其稳定性并给出控制参数选择依据,并考虑到电流控制系统的采样和更新延迟。最后,通过台架实验对比验证所提出的改进离散准谐振控制器在谐波抑制性能上的有效性。

基于极点配置方法的扭转振动装置控制器设计

扭转振动装置是一个高性能的多功能平台,通过不同的配置方式,可以模拟许多实际物理对象,例如机床、汽车、航天器等。以扭转振动装置为研究对象,介绍了系统的组成,推导了其等价的双自由度数学模型。使用了极点配置控制方法,设计了相应的控制器参数,并进行了仿真实验,得到的仿真曲线验证了控制器的效果。

基于改进免疫遗传算法的双馈风机控制系统PI参数优化

鉴于双馈风机(DFIG)在故障期间的控制性能依赖干控制参数的选取,将免疫遗传算法(IGA)引入DFIG控制系统PI参数的优化设计中,以DFIG的控制目标作为PI参数的优化目标,选取极点配置法整定值作为初值提高优化效率,根据DFIG控制系统自身特点对编码、交叉和变异算子、免疫算子进行自适应改进.形成了适用干DFIG控制系统PI参数优化的改进免疫遗传算法(IIGA)。该算法可以同时实现控制系统的多目标优化和转子侧变换器与网侧变换器的协调配合,在电压跌落过程中较极点配置法可获得更好的控制性能。最后,在MATLAB,Simulink中搭建了含风电场的系统仿真模型,仿真结果验证了本文所提方法的有效性。

具有强抑制干扰能力的BOOST变换器控制策略研究

作为定值控制系统的BOOST变换器,系统的抗干扰性尤为重要。为了提高BOOST系统抗干扰能力,本文通过对BOOST变换器小信号模型的详细分析,结合有输入电压前馈和无前馈情况下,采用电压模式控制时系统的特性,提出了一种前馈—电压模式的控制方法,能快速抑制输入电压和输出电流扰动,尤其能将输入电压的干扰近似完全消除;通过对双极点—双零点控制器的详细分析,提出了快速合理的设计boost变换器在新控制策略下控制器参数的方法。最后通过仿真验证了该控制策略抑制干扰的优越性和控制器参数设计方法的合理性。这种控制方法的思想同样适用于其它DC-DC变换器。

基于区域极点配置的风电系统弱阻尼低频振荡模式抑制

风电并网不仅影响原有低频振荡模式,而且可能引入新的模式。改善单个低频振荡模式,可能削弱其他模式阻尼。基于双馈风电机组详细建模,建立风电系统状态空间方程,选择控制变量和输出变量。考虑双馈风电机组出力变化,分析弱阻尼低频模式区域极点配置的必要性。兼顾电网原有及新引入弱阻尼低频模式,构建降阶模型。采用基于线性矩阵不等式的区域极点配置法,设计输出反馈控制器,将所有弱阻尼低频模式配置在设定区域,提高其阻尼比,并增加系统稳定裕度。算例分析表明,所设计控制器有效提高所有弱阻尼低频模式的阻尼,改善了风电系统振荡特性。

一类非自衡对象的典型反馈型PID控制

针对一类非自衡对象,提出了一种基于典型反馈模型的PID控制器(TF-PID);采用全极点型逼近方法对被控对象的时滞环节做近似处理,并在内模控制原理的基础之上导出一种基于典型反馈模型的PID控制器参数整定策略,从而得到PID控制器的整定参数;仿真结果表明,所设计的控制方法具有更优的设定值跟踪性能和干扰抑制性能,并且实现二者分离控制。

广义系统输出反馈镇定与零点配置

研究了线性时不变广义系统的输出反馈镇定与零点配置问题。首先从状态空间角度出发,利用双互质分解方法得到输出反馈镇定控制器的参数化形式。然后从频域角度,在保证广义闭环系统容许的条件下,研究闭环系统的零点配置问题,给出了系统具有不同零点的配置方法。最后通过数值算例证明了所提方法的有效性。

小信号分析法在大功率空调器PFC控制中的应用

针对大功率变频空调器电流谐波干扰严重、PFC参数调试复杂等问题,本文运用小信号建模方法分析大功率变频空调器PFC控制双闭环模型,借助双零极点控制器进行误差分析,并运用Matlab工具计算控制参数。以此理论数据分析为基础,在大功率变频空调器上进行了实验验证。仿真及实验结果表明:系统的稳定性和实际控制效果都得到了提高和改善,验证了小信号建模方法适用于大功率变频空调器PFC控制场合,并能够简化控制参数调试过程。

基于小信号模型的新型Buck变换器补偿网络设计

对Buck变换器主电路在CCM工作模式下进行动态小信号分析,详细推导其状态方程得出小信号模型.先后设计3种闭环控制补偿网络,即PD,PID和双极点-双零点补偿网络,推导出补偿网络后系统的开环传递函数,由Matlab仿真出补偿网络补偿前后的开环传递函数的伯德图.结果表明,双极点-双零点补偿网络设计后,相角裕度为51.1°,稳态误差为0,在高频段幅频特性的下降频率为-40 d B/dec,获得了更好的稳态和动态性能,能更好地抑制高频干扰,这对研究其他开关电源有着非常好的借鉴作用.

新型小功率开关电源补偿电路的研制

文章介绍了一种以BUCK为核心的变换器的结构和工作原理,探讨了开关电源中反馈控制的传递函数和环路参数的设计,阐述了变换器双极点-双零点补偿网络的设计原理与具体过程。实验结果表明:采用补偿器后的变换器具有频响快、负载调整率高、输出电压稳定、暂态响应好等优点。

高频感应加热电源斩波器补偿电路的设计

文章在分析基于功率控制的Buck变换器的小信号模型的基础上,探讨了斩波器中反馈控制的传递函数和环路参数的设计,设计了双极点、双零点的PI补偿器。实验结果表明,补偿后的系统不仅提高了系统响应速度,而且消除了稳态误差,系统性能明显提高。

高频感应加热电源斩波器补偿电路的设计

分析了基于功率控制的Buck变换器的小信号模型,探讨了斩波器中反馈控制的传递函数和环路参数的设计,设计了双极点、双零点的PI补偿器。实验结果表明,补偿后的系统不仅提高了系统响应速度,而且消除了稳态误差,系统性能明显提高。

不等长十字形谐振器双频带带通滤波器设计

提出一种简单结构的双频带带通滤波器,由不等长十字形谐振器和平行耦合线馈电结构组成.由于滤波器分布电路具有对称性,首先利用奇偶模分析法对带通滤波器奇偶模输入阻抗、传输零点和传输极点进行分析.所设计的滤波器具有3个传输零点和4个传输极点.传输零点的位置不随阻抗参数的变化而变化.在4个传输极点中,第1个偶模传输极点和第1个奇模传输极点构成了第1个通带,剩下2个传输极点构成了第2个通带.与等长十字形谐振器滤波器相比,该结构多了一个极点.滤波器的通带带宽可以通过调节传输极点位置进行调整.给出了滤波器实物的结构参数,并且利用仿真软件进行仿真优化,得到了滤波器插入损耗和回波损耗的仿真结果.制作和测试了滤波器,给出了测试结果.仿真结果和测试结果基本上一致,验证了设计理论的正确性.

Buck斩波器控制补偿电路的设计

文章在分析基于功率控制的Buck变换器的小信号模型的基础上,探讨了斩波器中反馈控制的传递函数和环路参数的设计,设计了双极点、双零点的PI补偿器。实验结果表明,补偿后的系统不仅提高了系统响应速度,而且消除了稳态误差,系统性能明显提高。