基于误差迭代PI和改进重复控制的APF补偿电流控制

针对电网谐波污染日益严重的情况,为提高有源电力滤波器(APF)的稳态补偿精度和动态响应性能,从谐振控制器的角度出发,对传统重复控制进行改进,并针对控制对象优化得到最优重复控制参数。同时,为了克服重复控制延时一个周波响应的动态性能缺陷,提出了一种误差迭代比例—积分(PI)控制法,在提高系统动态响应速度的基础上尽可能保证稳态精度。最后,对重复控制的嵌入形式加以改进,通过设置指令前馈通道优化控制结构,得到了改进复合控制的优化结构,实验和仿真结果验证了所提出控制策略的准确性和有效性。

有源电力滤波器的改进重复控制及其优化设计

提出一种有源电力滤波器(APF)的改进重复控制及其优化设计方法。该策略首先在重复控制延时环节中引入零相位低通滤波器,以解决稳定性和稳态精度之间的矛盾,并采用线性超前相位补偿和低通滤波器构建出新的补偿环节,避免控制器设计对被控对象精确数学模型的依赖;然后构建出基于误差和误差变化率非线性函数的免疫反馈控制,以抑制非周期信号的干扰,并确保APF系统具有足够的稳定裕量和动态响应速度;最后以APF有效谐波信号的准确跟踪为优化目标,以合适的系统稳定裕量为约束,利用粒子群算法(PSO)对改进重复控制参数进行优化设计。APF装置的稳态和动态实验结果证明了基于改进重复控制的APF控制策略的正确性和有效性。

改进重复控制的负载模拟变换器仿真实验

为了使控制理论课程的教学效果更加理想,提出将控制理论的教学与负载模拟变换器仿真实验相结合的教学方法。探讨解决传统PI控制稳定性差、无法实现对指令电流的无静差跟踪等问题,提出了改进重复控制的方案。给出了改进重复控制器的设计步骤以及具体参数。在Simulink仿真平台上建立了负载模拟变换器的系统仿真模型,对阻感性负载、阻容性负载以及突变负载进行了模拟与分析。结果表明:采用改进重复控制的负载模拟变换器,可以实现对指令电流的无静差跟踪,并且谐波畸变率低,可以更好地模拟负载。

改进重复控制方法在并联型有源电力滤波器中的应用研究

有源电力滤波器的电流控制器设计直接影响电流谐波的补偿效果,采用比例积分PI控制跟踪交流信号时存在静差,而基于内模原理的重复控制在特定频率处有无穷大的增益,能够实现电流无静差跟踪,但系统动态响应速度慢。因此,该文提出将PI前馈控制与重复控制相结合的改进重复控制方法。该方法能够对电流进行无静差跟踪,且对系统谐波具有较好的抑制效果。通过Matlab/Simulink仿真软件和APF装置验证了系统对电流谐波具有较高的补偿精度且系统的动态性能较好。

两相静止坐标系下并网逆变器改进重复控制方案

基于传统重复控制的并网逆变器控制技术虽然能够提高系统的控制性能,但抗电网频率波动能力弱,动态特性较差的问题却始终存在。针对此问题,提出一种基于两相静止α,β坐标系下的并网逆变器改进型重复控制方案。该方案以α,β坐标系下的LCL型并网逆变器作为研究对象,省去了d,q坐标变换与电流解耦计算,在简化模型设计的同时最大限度地降低了并网电流总谐波畸变率(THD);此外,对传统的重复控制进行优化改进,首先采用一个自适应内模取代传统重复控制内模,提高了重复控制的抗电网频率波动能力,并在此基础上加入比例积分(PI)控制,减少了系统动态响应时间,最后对控制系统的可行性进行了讨论。通过Matlab/Simulink和实验,验证了此方案不仅具有良好的动态控制性能,而且具有较好的抗电网频率波动能力。

多机光伏并网逆变器的环流改进重复控制策略

逆变器的并联能够增加系统的容量,但是会带来环流问题,环流会使系统的效率降低和增加系统损耗,而且输出并网电流发生畸变。针对多机光伏并网逆变器的零序环流问题,提出了一种改进的重复控制策略。首先在分析并联系统环流平均模型的基础上,设计了环流改进重复控制和PI控制相结合的控制器,环流控制是通过控制各个并联模块中的空间矢量调制中零矢量作用时间实现环流抑制。通过仿真验证了理论分析的正确性。

基于二维混合模型的改进型重复控制系统保性能设计方法

针对一类具有参数不确定性的线性系统,基于连续/离散二维混合模型进行改进型重复控制系统的保性能设计.首先给出一种具有反馈作用的改进型重复控制系统结构,通过独立地考虑重复控制系统的连续控制行为与离散学习行为,建立重复控制系统的连续/离散二维混合模型,并将重复控制的设计问题转化为一类连续/离散二维系统的状态反馈控制问题.然后,应用二维Lyapunov泛函导出保性能改进型重复控制器存在的充分条件,进而证明该条件等价十一个线性矩阵不等式可解性问题.最后通过求解对应的凸优化问题,给出了最优保性能控制器的具体形式.数值仿真验证了所提出方法的有效性.

重复控制改进算法在数字化UPS中的应用

提出了一种在数字化UPS中使用的重复控制改进算法 ,实验证明这种方法可以获得较小的稳态误差并提高动态响应的快速性。

基于改进型重复PI控制的三相并网逆变器

针对三相大功率并网逆变器在开关频率较低情况下采用传统重复PI控制策略所存在的控制精度问题,提出了一种降低其输出并网电流THD的改进型重复PI控制策略。该策略基于线性插值理论计算出重复控制相位补偿中的分数拍提前,从而实现了电网全周期范围内的任意相位补偿,克服了整数拍相位补偿精度不高的问题,改善了并网电流的波形质量,同时对降低LCL型滤波器的体积和成本也起到了良好的作用。基于所提出的控制策略,利用MATLAB/Simulink仿真平台对系统进行了建模仿真。仿真结果表明了所提控制策略的正确性和可行性。

有源电力滤波器改进无差拍-重复控制策略

首先推导了三相有源电力滤波器(APF)的连续时间数学模型和离散数学模型,介绍了APF的整体控制结构。对传统无差拍控制进行深入分析,发现考虑AD采样和DSP数字计算延时后,传统无差拍控制并不能真正实现控制上的无差拍,控制精度不高。为此,提出一种改进无差拍控制,两个闭环极点均位于原点,理论上可以实现真正的无差拍控制。为了提高改进无差拍控制的抗扰动性能和对电感参数变化的鲁棒性,提出一种改进无差拍-重复控制策略。该策略能有效消除AD采样误差、死区时间、电感参数偏移对控制性能的影响,具有良好的谐波补偿效果。实验结果验证了该策略的正确性和有效性。

基于退火PSO-PI与重复PR的图腾柱PFC

功率因数校正(power factor correction,PFC)被广泛应用于车载充电机以提高充电效率、减小对电网产生的谐波污染。本文常用的双闭环比例积分(proportional integration,PI)控制的基础上,研究了退火粒子群算法(particle swarm optimization,PSO-PI)和改进重复比例谐振(proportional resonance,PR)控制,通过退火PSO算法对电压环的PI控制器参数进行优化,提高了响应速度;将电流环由PI控制变为改进重复PR控制,以解决PI控制对高频信号跟踪能力弱的缺点,并选用了近几年比较热门的图腾柱PFC拓扑结构,最终提高了响应速度,降低总谐波畸变率(total harmonic distortion rate,THD)。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了控制策略的正确性,相比传统的图腾柱PFC,响应速度得到一定提高,THD值降低了2.07%。

基于改进鲁棒重复控制与QPR的光伏电流控制策略

为提高微电网中光伏逆变器的功率控制性能,改善光伏发电的并网电流质量,首先建立光储微电网中光伏主电路的状态空间模型,基于此模型,提出一种"嵌入式"的鲁棒重复控制模型,改进传统重复控制中的内模结构,并加入鲁棒补偿器,通过线性矩阵不等式法求得最优配置,以提高控制系统的稳定性能和跟踪精度。然后结合准比例谐振(QPR)控制良好的滤波效果,提出一种基于改进鲁棒重复控制与QPR并联的光伏电流控制策略。最后在RTDS仿真平台上对所提策略进行验证,仿真结果表明,该策略可以有效地提高光伏逆变器的电流跟踪性能和谐波抑制能力,从而验证该策略的有效性和工程应用价值。

应用神经网络和重复控制的逆变器综合控制策略

针对脉宽调制(pulse width modulation,PWM)逆变电源控制系统,提出一种基于(diagonal recurrent neural network,DRNN)在线自整定PID控制和改进重复控制相结合的新型综合控制策略,给出PID参数在线自整定的控制算法和改进重复控制器的设计参数。利用改进重复控制改善系统的稳态性能,利用对角递归神经网络在线自整定PID控制提高系统的动态性能,既能克服常规控制逆变器波形跟踪性能差的不足,又能极大改善重复控制逆变器动态响应滞后的问题。实验结果表明,该综合控制策略能实现逆变器的快速动态响应和高精度稳态输出波形。

基于改进PIMR控制策略的振动台电源研究

电动振动台用于检验产品可靠性,其电源性能的优劣直接决定了检测结果的准确性。针对振动台电源在宽频率范围输出时存在稳态误差大、误差收敛速度慢的问题,此处采取改进比例+重复(PIMR)控制策略。以单相桥式逆变电路作为振动台电源的结构,深入研究了输出频率在50 Hz~1 kHz范围内逆变电源的特性。在传统PIMR控制的基础上增加输入前馈的系统结构,并对控制器参数进行优化设计,有效降低了系统在较宽频率内的跟踪误差。最后,仿真及实验表明所提控制策略能有效提升振动台电源的输出性能。

利用重复控制跟踪的统一潮流控制器抑制系统强迫振荡方法

从强迫振荡特性出发,利用线性化状态空间法分析了统一潮流控制器(UPFC)提高系统阻尼从而抑制强迫振荡的机理。设计了适用于抑制强迫振荡的插入式改进重复控制器(PMRC),并证明其对系统稳态参考值具有良好的跟踪性能。但考虑到PMRC不具备功率输出能力,提出了将功率控制设备UPFC与PMRC结合,并按PMRC跟踪要求输出抑制功率的方法。该方法使UPFC在提高系统阻尼的基础上输出抑制功率,从多角度抑制强迫振荡。仿真表明,所提方法能够有效抑制系统强迫振荡。

高频响快速刀具伺服系统的免疫重复控制研究

直线电机伺服系统在高档数控加工机床快速刀具伺服应用中,要求系统对于高频响的周期性输入信号具有较好的跟踪能力,又要对于端部效应引起的周期性负载扰动具有一定的抑制能力。针于这一问题,提出了一种基于重复控制和免疫算法相结合的免疫重复控制策略,设计了重复控制器及免疫反馈控制器,对免疫重复控制与只采用重复控制的方法进行了对比分析。结果表明;所采用的控制方案可以在实现高频响的同时能够很好地抑制系统的负载扰动,对高频周期性输入信号具有较好的跟踪性能,且结构简单、计算量适度。

并网逆变器的改进型复合控制

针对低阻尼三阶系统LCL滤波器容易发生谐振的现状,采用并网电流和电容电流双闭环控制策略对并网电流进行控制,并在此基础上设计了采用自适应性改进型内模和插入式结构的重复控制器,同传统的PI控制结合构成新的改进型复合控制,从而提高了其稳定性,减小了入网电流的谐波,提高了并网逆变器的性能.通过仿真和实验验证了所提复合控制方案的可行性与优越性.无论电网电压频率是否变动,该方案都可以在有效避免进网电流谐振的同时实现进网电流的高功率因数.

一种用于VSC-HVDC谐波抑制的重复控制策略

针对VSC-HVDC交流系统中5、7、11、13次谐波含量较大,采用一种改进型重复控制与PI调节器串联的控制方法。该方法的控制周期仅为传统重复控制周期的一半,具有较小的稳态误差,可以大幅度地消除系统各次奇次谐波。在PSCAD/EMTDC中搭建一个两端的VSC-HVDC系统,对未加重复控制、添加传统重复控制和改进型重复控制三种情况下换流站1、2侧交流电流的谐波含量进行仿真分析,结果表明改进型重复控制具有更好的谐波抑制效果。

基于快速重复学习控制的三相多功能并网逆变器动态性能研究

并网逆变器除了接入新能源做并网有功控制,同时在新能源无法达到并网要求的情况下,也具备改善本地电能质量的功能,例如谐波、无功补偿。工业现场非线性负荷一般存在波动大、功率变化快的特点,因此对并网逆变器电流跟踪补偿控制的动态性能要求高。为了更好地满足并网逆变器谐波、无功补偿动态响应速度的要求,本文采用一种二分之一周期的快速重复控制策略,这种控制策略可消除所有奇次谐波,并且其相较于传统重复控制有更快的响应速度。本文通过实验从指令响应无功跟踪响应和谐波跟踪响应三个方面验证了这种快速重复控制策略对无功、谐波动态性能的改善效果和控制策略的有效性及可行性。

基于复合控制的有源电力滤波器电流控制策略

大量电力电子设备的使用,导致电网中产生了一系列的谐波。针对谐波抑制方法,提出了一种集无差拍控制和改进型重复控制于一体的复合控制策略,实现对pk±1次谐波的高效补偿。依据有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的数学模型,推导出应用于有源电力滤波器的无差拍控制算法;提出一种改进型重复控制,缩短工频延时,通过调节内模p的值,抑制pk±1次谐波;详细研究了复合控制的设计方法。将无差拍控制和复合控制进行仿真对比和实验验证,经滤波后网侧电流畸变率分别降至7.8%和2.8%。该结果表明,复合控制可以效地补偿谐波,改善波形质量,同时满足稳态精度和动态性能的要求。