考虑右半平面极点的三相并网变换器小干扰稳定性分析

电力电子设备渗透率的不断提高使得电力系统转动惯量和阻尼水平下降,对新型电力系统安全稳定运行带来不可忽略的影响。目前并网变换器系统判稳方法常采用奈奎斯特判据和广义奈奎斯特判据,但这两种判据均适用于阻抗比中不含右半平面(right half plane, RHP)极点的场景。针对上述问题,基于考虑正负序耦合和源荷之间耦合的等效单输入单输出(single-input single-output, SISO)系统阻抗模型,提出了考虑RHP极点的三相变换器并网系统判稳方法。首先,对研究系统的RHP极点个数及奈奎斯特曲线包围点(-1, j0)的次数进行估算。然后,在奈奎斯特判据的基础上,利用SISO系统阻抗伯德图进行分析,在系统存在RHP极点的情况下对系统的稳定性进行判断。最后,基于Matlab/Simulink中搭建电磁暂态仿真模型,验证了在有无RHP极点的不同场景下,所提判稳方法均能对三相变换器并网系统的小干扰稳定性进行有效分析。

在右半平面收敛的L—S变换的(R—H)阶

本文将右半平面收敛的指数级数的 (R— H)阶的概念拓广到了 Laplace_ stieltjes变换上 。

含有右半平面零点的开关DC-DC变换器暂态性能分析及频域法设计

含有右半平面零点(RHPZ)的开关DC-DC变换器发生占空比突变时,暂态过程会出现负调现象,该现象会导致系统暂态性能变差,负调持续时间段系统易形成正反馈而出现不稳定现象,传统的频域法无法直接进行控制器设计,因此对其进行控制较最小相位系统困难的多。该文以含有RHPZ的Buck-Boost变换器为例,建立负调电压暂态数学模型,推导出衡量负调电压性能的表达式,依据该表达式与变换器参数之间的关系,给出抑制负调电压的参数设计方法。根据负调电压抑制后的系统暂态性能特点,并结合含有RHPZ开关DC-DC变换器电路拓扑的特点,提出限制占空比和频域法相结合的控制策略。实验结果表明,该控制策略具有良好的暂态和稳态性能。

右半平面上Laplace-Stieltjes变换的Picard点

用共形映射与亚纯函数值分布理论,研究了Laplace-Stieltjes变换所表示的右半平面上解析函数的值分布,在较弱条件下得到了Laplace-Stieltjes变换所表示的右半平面上解析函数Picard点存在性定理.这拓展了文献(余家荣.数学学报,1963,13(3):471-484.)的结果.

含有右半平面零点的宽负载范围DC-DC开关变换器参数设计

针对含有右半平面(RHP)零点的DC-DC变换器工作在宽负载范围时暂态响应速度慢、参数设计困难的问题,以Buck-Boost变换器为例,建立了其负调电压暂态数学模型,基于该模型对负调电压峰值时间和负载电阻之间的关系进行了分析。指出当负载电阻最小值小于临界负载电阻时,负调电压峰值时间随负载电阻的增大而增大;当负载电阻最小值大于临界负载电阻时,负调电压峰值时间随负载电阻的增大而减小;当负载电阻和临界负载电阻相等时,负调电压峰值时间达到极大值。根据负调电压峰值时间与负载电阻之间的关系,提出了含有RHP零点的宽负载范围Buck-Boost变换器的参数设计方法。实验结果表明:本文提出的参数设计方法可以有效地提高宽负载范围Buck-Boost变换器暂态响应速度。研究结果对含有RHP零点的宽负载范围DC-DC变换器的参数设计具有参考意义。

Nevanlinna公式在右半平面的一种推广

设ρ>1,如果函数在右半平面解析,且不必要求函数在边界上连续,并且满足条件:则也可得到类似的一些结果.

在右半平面收敛的 Laplace—Stieltjes变换所定义的函数的准确(R)级

本文研究了Laolace一Stieltjes变换所定义的函数的准确(R)级,将文[1]、[3]的结果做了拓广.

三相PWM整流器右半平面零点问题研究

以往三相PWM整流器系统的线性模型在滤波电感较大、输出功率较大或电网和直流侧电压之比较高时无法准确描述系统的稳定性和动态性能。为此,首先改进了现有的建模方法,利用开关周期平均法建立了包含右半平面零点(Right Half Plane,RHP)的系统线性模型。然后,采用频域法对线性模型的开环传递函数进行分析,比较了有无RHP的线性模型频域性能指标的差异,详细研究了RHP中参数大小对性能指标的影响,并通过仿真进行了验证。

Boost变换器中右半平面零点的改善

工作在电流连续模式下的Boost变换器控制-输出传递函数中存在右半平面零点,系统带宽受到限制,穿越频率降低,也没有足够的相位裕度,从而影响系统稳定。根据右半平面零点的实质,本文从主电路结构和控制方法两个方面,研究消除右半平面零点或减轻其影响的方法,对优化DC-DC变换器性能有指导意义。

右半复平面上零级的Dirichlet级数

研究Dirichlet级数的系数、指数、最大项、和函数的最大模与它的正规增长性的关系,刻划右半复平面上零级增长的Dirichlet级数的性质.

基于模糊PID的Z源逆变器直流链升压电路控制

提出一种模糊PID补偿器用以直接控制Z源逆变器直流链电压最大值。控制至直流链电压最大值传递函数有一左(左半平面)一右(右半平面)2个零点,同时零、极点位置相近且靠近虚轴,具有严重的非最小相位现象。该文在详细的分析了控制至直流链电压最大值传递函数的基础上,针对Z源逆变器应用场合(燃料电池或光伏发电)中,输入电压大范围波动的特点,设计了具有良好非线性控制性能的模糊PID控制器。应用相平面响应轨迹特征向量法修正了模糊规则库,使系统具有良好的动态响应,同时用相平面法对闭环控制器进行了稳定性分析。该控制器能够实现直流链电压最大值的直接控制,消除了2个靠近极点的零点(1个右半平面和1个左半平面)造成的影响。减少了非最小相位系统阶跃响应的超调和负调。控制器设计简单,鲁棒性好,对输入电压扰动和负载电流变化具有良好的抗扰能力,动态、静态性能有了明显的改善。通过仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

基于电感电流控制的单相Z源逆变器并网实现

常用的Z源逆变器电容电压控制中存在右半平面零点,致使系统阶跃响应出现负调,控制器的设计过程复杂化。针对上述问题,提出一种新的控制策略,通过控制Z源电感电流实现Z网络稳压输出。以单相Z源逆变并网系统为例,首先利用状态空间平均法建立小信号模型,分析得知控制至电感电流的传递函数中不含右半平面零点,因此电流控制器的设计相对简单。然后详细介绍了Z源电感电流控制器和并网电流控制器的设计,并通过Matlab/simulink仿真和RT-LAB实验验证了所提控制策略的有效性,具有一定的实用价值。

基于RHP零点限制的VSC-HVDC不同控制回路稳定性及交互作用机理分析

该文推导了电压源换流器型高压直流输电系统(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)在频域下的多输入–多输出传递函数矩阵模型,通过分析逆变及整流工作模式下VSC不同控制回路被控对象传递函数的右半平面(righthalfplane,RHP)零点分布规律,分析研究RHP零点对VSC不同控制回路自身稳定性的影响;在此基础之上,基于单通道分析设计方法,定量评估逆变及整流工作模式下VSC不同控制回路之间交互作用的强度,对比分析不同控制回路间交互作用对VSC-HVDC系统稳定性的影响;仿真结果验证了理论分析结论的正确性。

改进的内模控制方法及其在非方系统中的应用

针对工业过程中稳定的含有多时滞和右半平面零点的非方系统,提出一种改进的内模控制方法.通过添加补偿项来消除内模控制器中包含的不可实现因素,并在反馈回路中添加一阶滤波器以增强系统的鲁棒稳定性.同时,针对存在参数不确定性的被控过程,分析了保证控制系统鲁棒稳定的充分必要条件,给出了控制参数调节范围的解析计算式.最后仿真结果验证了该方法的有效性.

循环流化床锅炉床温的控制特性

结合上海石化热电总厂310 t/h循环流化床锅炉的运行实例,研究循环流化床锅炉燃烧系统中床温的控制特性。根据锅炉燃烧试验曲线,确定了影响锅炉床温变化的各个调节变量及其相应的传递函数。其中,一次风变化对床温影响表现出典型的逆向响应特性。以经典控制理论为基础,详细分析了逆向响应系统的特点,与右半平面零点的关系,以及闭环的稳定性问题,并且将结论进一步推广到含有延迟环节的系统。

磁集成有源箝位正激变换器小信号建模分析

电感和变压器的集成可以有效地减小正激变换器电感电流纹波,提高输出品质。为了对该变换器进行系统研究,论文提出小信号建模分析的一般方法,着重研究控制-输出传递函数的影响参数。研究表明:由于变压器和输出电感绕组耦合,在控制-输出传递函数中额外引入动态极点和动态零点,并且传递函数以输出零纹波为临界条件出现右半平面零点。

限幅控制在DC-DC变换器中的应用

针对DC-DC变换器数学模型中的右半平面零点引起系统不稳定,输出电压产生负调,系统响应速度变慢等问题,提出一种非线性控制策略-限幅控制。以Boost变换器为研究对象,分析右半平面零点对系统暂态和稳态性能的影响。讨论占空比对系统非最小相位的影响以及对电路工作安全性的影响,给出占空比幅值限制范围。研究结果表明通过对DC-DC变换器采用限幅控制,解决了非最小相位系统的稳定性问题,同时减小了系统的负调,提高了系统响应速度。仿真和实验结果验证了所提出控制方法的可行性。

采用开关电感的Buck变换器CCM和DCM特性分析

Buck型DC-DC变换器采用开关电感单元后能拓宽电压变换范围且减小器件电流应力,但该文经推导发现,因电感的串并联切换会使等效电流分别为单电感电流的一倍和两倍,导致与负载电流的关系不确定,并使变换器变为非最小相位系统。该文以开关电感Buck变换器(SLBC)为例,在分析工作原理的基础上,指出该变换器在连续导通模式(CCM)下开关电感单元电流与负载电流间存在六种与电感和占空比密切相关的匹配关系,同时存在负调现象。在断续导通模式(DCM)下开关电感单元电流与负载电流间仅存在一种对应关系,且不存在负调现象。该文分别在CCM和DCM下使用状态空间平均法和全阶模型面积法建立SLBC的小信号模型,表明该变换器存在右半平面零点(RHPZ),系统特性类似于升压型DC-DC变换器。依据六种电流关系和RHPZ相对位置,给出电感、电容值的最佳选择区域,综合满足稳态纹波和动态响应需求。最后通过实验验证了该文理论分析的正确性。

考虑小干扰稳定的海上风电经不控整流直流送出系统控制器参数优化设计

风机并网逆变器及送电系统的稳定性是大规模海上风力发电系统稳定运行的重要保证。提出一种考虑小干扰稳定的海上风电系统控制器参数优化设计方法。首先,利用谐波线性化原理推导了直驱风机并网逆变器、送端采用不控整流器的高压直流(diode-rectifier based HVDC,DR-HVDC)输电系统的序阻抗模型。然后,分析了风场经DR-HVDC并网互联系统的特点,讨论了稳定判据的适用性。进而,从控制器的角度,确定直驱风机并网逆变器控制系统的控制带宽和阻尼比的取值范围。并在此基础上,从系统的角度,综合考虑互联系统的右半平面零极点和控制参数等对阻抗比值的作用。最后,给出直驱风机并网逆变器的控制系统参数优化设计流程。基于Matlab/Simulink建立海上风电经DR-HVDC直流送出系统的时域仿真模型。仿真结果验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。