适用于多工作模式Buck-Boost变换器的线性变参数模型与宽运行范围控制

为实现宽范围电压调节,多模式Buck-Boost变换器(multimode Buck-Boost converter,MBBC)能够灵活工作在Buck、Boost与Transition模式,具有升/降压转换能力。然而在多模式变换器建模与控制设计时,传统小信号建模方法将不可避免带来动态响应变差以及潜在失稳问题。为此,该文提出一种面向多模式变换器的线性变参数建模与控制设计方法。基于线性变参数系统模型,能够分析不同Transition模式对变换器动态特性影响,从而构建出一种具备最优开环动态特性的Transition模式。基于闭环控制设计方法,能够保证MBBC多种工作模式的鲁棒稳定性、恢复时间与衰减比等时域指标。通过与传统小信号模型设计实验对比,验证所提多模式变换器控制设计方法有效性。通过与现有Transition模式对比实验,验证所提IBB Transition模式最优暂态性能。

考虑锁相环影响的LCL型并网变换器电流环控制器参数设计

通常风电场位于大电网的末端,并网端口电压的大幅波动将引起锁相环不同程度的暂态响应,使并网系统无法呈现预期的控制性能,甚至出现暂态不稳定的现象。考虑锁相环的暂态特性以及线路参数对大功率直驱风电系统中LCL型并网变换器电流控制性能的影响,提出了一种基于多目标函数的电流环PI控制器参数设计方法。首先,建立了并网电流控制系统的精确静态模型。在此基础上,通过对系统响应特性的幅值裕度、相位裕度和静态误差的分析,得到了满足上述要求的PI控制器参数取值范围。随后,建立了受锁相环性能影响的并网电流控制系统的暂态模型,进一步对已有的PI参数取值区间进行优化,得到了性能更优的控制器参数组合。最后,基于典型参数下1.5 MW的LCL型并网变流器进行了仿真分析,在10 k W的直驱式风力发电并网变流器样机上进行了实验验证。结果表明,该方法可全面改善并网电流控制的动静态响应特性以及对电网环境的适应能力。

BUCK型开关变换器分数阶PI^λD^μ控制研究

常规的PID控制策略已经很难满足DC-DC开关变换器高精度、高稳定性和快速动态调节特性的要求。分数阶PIλDμ控制器将传统的PID控制器的阶次推广到分数领域,它不但适合于分数阶系统,也适用于整数阶系统,并能够取得一些优于整数阶PID控制器的效果。最后给出了基于ITAE最优和遗传算法的PIλDμ控制器参数整定方法,并应用于Buck型变换器中。实验结果表明该控制器不仅能提高系统的控制品质,而且对系统参数的变化并不敏感,具有更灵活的结构和更强的鲁棒性。

一种变参数比例积分控制BUCK变换器设计

BUCK变换器中存在诸如系统参数不确定、输入电压变化、输出负载变化等多种扰动,这些扰动对BUCK变换器的输出有很大影响,而采用传统的比例积分控制(proportional integral,PI)方法很难取得满意的控制效果。为此,在传统的PI控制策略的基础上,提出了变参数比例积分(variable parameters proportional integral,VAPI)控制策略以解决系统干扰的问题。由于VAPI控制器不仅具有传统PI控制器瞬态响应速度快和消除静态误差等的优点,同时还能在不同的阶段调整相应的参数,使得BUCK变换器在每个阶段都有更好的特性。首先用变参数比例积分器替换常规的比例积分器,然后设计扰动观测器观测出参数摄动与负载变化带来的系统扰动,将其作为补偿量补偿到前馈通道,提高系统的收敛速度与抗扰动能力,最后通过仿真和实验,分别验证了该算法的有效性。

大功率移相全桥PWM DC/DC变换器控制方法研究

提出了一种变PI参数控制与智能积分相结合的混合控制策略,以满足大功率低压大电流DC/DC变换器输出动态特性和稳态特性的要求,并利用TMS320F240作为控制芯片。实验结果证明了方案的可行性。

电压模式Buck-Boost变换器变论域模糊PI控制

电压模式Buck-Boost变换器是一个典型的非最小相位系统。根据DC-DC Buck-Boost变换器的工作特性,运用状态空间平均法建立其小信号模型,据此设计PI控制器参数。Buck-Boost变换器是一个时变的非线性系统,传统PI控制难以达到最优的控制效果,由此采用模糊PI控制来规避PI控制的弊端。针对模糊PI控制在被控量变化较大时,控制精确度变差的问题,设计了模糊论域自适应伸缩变化的变论域模糊PI控制器,对Buck-Boost电路进行控制。通过Matlab/Simulink环境仿真,实验结果表明,变论域模糊PI控制具有更好的动态控制性能。

移相全桥DC/DC变换器分数阶PI~λD~μ控制的研究

针对传统PID控制已经难以达到移相全桥变换器对输出动态响应的要求,将分数阶PIλDμ控制器应用到移相全桥变换器中,提高其动态特性。首先,在Buck变换器基础上,建立移相全桥DC-DC变换器小信号模型。利用粒子群优化算法对分数阶PIλDμ参数的整定,获取最佳PID参数。最后,分别在MATLAB/Simulink中搭建的仿真模型和3k W实验样机,对分数阶PIλDμ与整数阶PID进行比较。仿真与实验样机的结果均验证分数阶PIλDμ控制策略的可行性和有效性。

负载电阻下变论域模糊PI控制对Buck-Boost变换器的影响

为提高Buck-Boost变换器的控制精度,提出一种变论域模糊PI控制器方法.该方法利用模糊PI控制器来实时调整系统的参数,并通过引入变论域解决输入量过大或过小时控制器的参数无法自适应的问题.Matlab/Simulink仿真实验结果表明,本文提出的变论域模糊PI控制方法在控制精度和响应速度方面均优于传统PI控制和模糊PI控制方法,因此本文方法对提高Buck-Boost变换器系统的稳定性具有很好的参考价值.

新型双凸极永磁电机调速系统的变参数PI控制

双凸极永磁电机转矩和转速之间具有强烈的非线性关系,采用常规线性PI控制器难以得到令人满意的控制特性,为此根据PI控制器各参数在调节过程中的不同作用,提出了适于单片机上实现的变参数PI控制模型,并用遗传算法求解其参数,理论分析与实验结果均表明,变参数PI控制器比常规PI控制器具有更强的自适应性,双凸极电机调速系统具有优良的稳态和动态性能,该文所提出的控制模型及其算法是正确和有效的。

Buck变换器扰动补偿控制算法及实现

农业装备中普遍存在多种扰动,这些扰动对Buck变换器的输出电压影响很大,传统的比例积分PI(proportional integral)控制方法较难取得满意的控制效果。针对这一问题,该文基于扰动观测理论,提出了一种抗扰动控制方法。首先,采用变参数PI控制器代替传统PI控制器,作为改进的PI控制器。该变参数PI控制器不仅具有传统PI稳定简便的特点,而且通过实时调整PI参数可使系统在不同阶段都具有较高的性能。然后,设计扰动观测器(disturbance observer,DOB)观测出参数摄动与负载变化所带来的系统扰动,将其作为补偿量补偿到前馈通道,形成复合控制器,提高系统的收敛速度与抗扰动能力。最后,通过仿真和试验,分别验证了该算法的有效性。试验证明,采用这种基于扰动补偿的复合控制器可使Buck变换器在负载突变时,恢复时间缩短了71.4%,输出电压误差减小了20.8%。在输入突变时,恢复时间缩短了58.3%,输出电压误差减小了30.0%,有效地提高了Buck变换器的稳定性和抗扰动性。该研究为提高Buck变换器的控制性能提供了参考。

变电感参数三电平不可逆PWM整流器的电流PI优化控制

在矢量控制PWM整流中,需要精确地输入电感值作为控制参数。而高功率密度AC-DC整流器中输入电感常采用铁粉心作为电感材质,这些材质磁心的电感值随着输入电压、输入电流和负载的变化而变化,电感值的变化导致电流环增益和控制参数发生变化。因此,采用传统的控制方法比较难满足宽输入电压和变电感量条件下整流器控制性能的要求。文中提出采用优化电流PI控制器的矢量控制实现三相三电平不可逆PWM整流,该策略能够在宽输入电压范围和变电感值下实现PF(Power Factor)值和电流THD的优化控制。文章在分析三电平不可逆PWM整流器电路模型基础上提出优化PI控制器的矢量控制算法实现过程,借助系统的闭环模型推导出控制器参数设计原则。最后给出的仿真波形和实验结果验证了控制方案的有效性和优越性。

基于免疫遗传算法的风力发电机组变增益PI控制器参数整定与优化

针对风力发电机组控制器参数在设计和优化过程中不易计算和整定的问题,首先通过Bladed软件模型线性化计算得出适用于参数整定和优化的风力发电机组线性化模型,然后基于免疫遗传算法整定PI控制器参数,根据风电场风速统计概率与Bladed软件辨识参数对普通和变增益PI控制器相关参数进行优化计算,建立了一套基于Bladed软件的风力发电机组变增益PI控制器参数整定与优化方法.结果表明:所提出的方法能够对风力发电机组变增益PI控制器参数进行有效的整定和优化,可为风力发电机组变增益PI控制器的设计与优化提供指导.

Boost变换器的抗扰动复合控制

为了探究Boost变换器中的扰动对升压的稳态和动态性能的影响,依据变PI(VAPI)控制理论和扰动观测理论提出了一种复合控制方案。首先,采用变PI控制方法设计状态反馈控制器,以提高Boost变换器的动态性能。其次,采用扰动观测器(DOB)观测Boost变换器中的扰动,从而得到扰动的估计值。最后,将该估计值作为前馈补偿到输入端,与变PI状态反馈相结合形成反馈加前馈的复合控制方案。仿真和实验表明,当存在输入电压突增、输入电压突降、负载突变等扰动时,与变PI控制相比,变PI+DOB的复合控制方案可以使得闭环系统具有更好的动态和稳态性能。

应用于直流电机调速系统的变参数PI控制器

本文针对传统双模控制用于速度控制系统时存在的问题，提出了一种变参数PI控制案。该控制器对传统双模控制的切换条件进行了修正。其无论在快速跟踪阶跃给定，还是有效抗负载扰动，均有更为优良的动态性能．

应用于直流电机调速系统的变参数PI控制器

针对传统双模控制用于速度控制系统时存在的问题，提出了一种变参数PI控制器。该控制器对传统双模控制的切换条件进行了修正，无论在快速跟踪阶跃给定，还是有效抗负载扰动，均有更为优良的动态性能。

基于变参数PI控制的双馈风电机组频率控制策略

双馈风电机组(DFIG)在减载运行模式下,当系统频率发生跌落时,通过虚拟惯性控制向系统提供短时的功率支撑减缓频率跌落,但随后DFIG转子转速需要恢复,此过程因消耗有功功率可能会引起频率的二次跌落,影响系统的频率稳定性。针对该问题,首先研究单台风机参与调频情况下,采用基于变参数PI控制的转速恢复环节,延缓转速恢复时间,即减缓从电网中的有功吸收,减小系统频率波动,避免DFIG直接退出时引起系统频率的二次跌落。多机情况下,若风电场各风速区间机组数量均匀分布,提出基于变参数PI控制的延时恢复策略,缓解系统频率的骤跌;若风电场各风速区间机组数量分布不均匀,进一步提出了优化分组策略,避免不均匀风电场采用延时转速恢复时仍可能出现的频率骤跌。

静止同步补偿器的变参数自调整模糊PI控制研究

针对STATCOM的控制系统,引入了一种在全论域范围内带用变参数自调整因子的模糊PI控制策略。仿真结果表明:采用该方法所设计的控制系统可以有效地控制节点电压,改善接入点系统的稳定性,并且响应快,精度高,鲁棒性强。

变参数PI控制双转永磁无刷直流电动机仿真研究

双转永磁无刷直流电动机作为螺旋桨推进电机,广泛应用于无人水下航行器。基于双转永磁无刷直流电动机工作原理,建立电机数学模型,采用变参数PI控制算法设计控制器,给出相对位置检测的换相控制方案,在Matlab平台上,建立电机调速系统仿真模型。仿真结果表明,仿真建模准确,控制算法精确、稳定、可靠。

基于滑模变结构的双馈风力发电机网侧PWM变换器控制研究

为提高双馈风力发电并网控制器的控制性能,针对传统PI控制跟踪慢、误差大、稳态性不好的弊端,结合双馈风力发电并网控制器的数学模型,提出一种基于指数趋近律的滑模变结构控制策略对网侧PWM变换器控制进行系统性研究,并和传统PI控制策略进行对比。仿真结果表明:基于指数趋近律的滑模变结构控制策略不仅简化了控制结构,而且提高了系统的响应速度,对于直流母线电压的稳定具有一定的有效性和可靠性。

永磁同步电机调速系统的变参数PI控制

为了改善永磁同步电机调速系统的控制特性,本文基于传统PI控制器原理,结合自校正控制思想,研究了一类结构简单、易于实现的变参数PI控制器。该控制器根据系统运行的状态,实时自主地调整调节器结构和参数,不依赖于被控对象的数学模型,能满足多变量耦合非线性系统的控制要求。通过永磁同步电机矢量控制系统的仿真实验表明,相同条件下,应用变参数PI控制器作为转速调节器的系统,比采用传统PI控制器和积分分离PI控制器的系统,具有更小的超调量、更短的调节时间和更优越的动态性能。