PCHD模型的TNPC-UPQC无源混合控制

为改进UPQC的控制性能,建立并分析了TNPC-UPQC的端口受控哈密顿(PCHD)数学模型,利用该模型和UPQC的无源性,采用基于互联和阻尼配置无源控制(IDA-PBC)方法,设计了无源混合控制器,对UPQC进行控制.利用本文提出的无源混合控制器,可有效补偿负载电压和电网电流,使负载电压或电网电流为近似正弦波.在MATLAB/simulink仿真平台上搭建TNPC-UPQC无源混合控制器的仿真模型,对TNPC-UPQC的谐波补偿性能进行了仿真实验研究.仿真结果表明本文提出的无源混合控制策略是可行的.

基于EL模型的VIENNA整流器无源混合控制

根据双负载VIENNA整流器拓扑结构,建立了基于欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)的数学模型。该数学模型采用阻尼注入方法设计了无源电流控制器,能够实现交流电流快速跟踪期望值,同时为了有效抑制稳态误差,引入PI控制,这样就形成了以无源控制为主、PI控制为辅的混合控制策略。Matlab/Simulink仿真结果表明,基于EL模型的无源混合控制策略能够使直流侧电压快速跟踪给定值、交流侧电流正弦化及单位功率因数运行,并且对负载变化具有良好的鲁棒性。与经典PI控制相比,无源混合控制的电流THD更小,验证了所提控制策略的优越性。

基于混合无源控制的变换器并联研究

由于线路阻抗的不同和负载的变化,直流微电网中各功率单元会出现电流分配不均和直流母线电压的波动。针对以上问题,在传统无源控制的基础上增加外部电压闭环和线路阻抗补偿电路,提出了一种将无源控制与PI控制相结合的混合无源控制策略。该方法不仅能快速跟踪负载变化且没有静态误差,而且可以有效地提高由于线路阻抗的不同而引起的并联变换器的输出电流分配精度。通过仿真表明,混合无源控制策略相比于传统的无源控制,在负载发生变化时,直流母线电压可以保持稳定,同时也提高了分流精度。通过搭建硬件在环测试的RT-LAB实时仿真平台,进一步验证了混合无源控制策略的可行性。

电网不平衡时电压型PWM整流器混合无源控制

针对国内外电网不平衡时电压型PWM整流器控制策略存在控制结构复杂和控制性能不佳的问题,提出了由直流电压环(PI)与无源电流控制器组成的电压型PWM整流器混合无源控制器。基于整流器的EL(Euler-Lagrange,EL)模型,利用阻尼注入方法设计了无源电流控制器。根据无源电流控制器确定出具有补偿电网不平衡功能的开关函数。该混合无源控制器只需电压、电流的实时值,通过混合无源控制器就可消除或抑制整流器输入电流中的所有谐波且使整流器具有恒定的直流电压;可使整流器具有良好的性能和简单的控制结构。仿真和实验结果表明,电网不平衡时电压型PWM整流器混合无源控制是可行的。

三相四线电压型PWM整流器混合无源控制

建立了三相四线电压型PWM整流器在两相同步旋转dq0坐标系下的EL(Euler-Lagrange,EL)数学模型。根据控制目标,基于PWM整流器的EL模型,结合PI控制器设计了混合无源控制器。为实现误差能量函数快速收敛到期望平衡点,采用了阻尼注入方法设计了无源控制器;进而确定出dq0坐标系下所需的开关函数。由于无源控制器是在保证PWM整流器稳定的前提下,由阻尼注入和PI控制器参数的大小调节PWM整流器的动态和静态性能,具有易于调试和工程实现的特点。电网平衡和不平衡情况下仿真表明了三相四线电压型PWM整流器混合无源控制器应用的可行性。

基于EL模型的NPC-UPQC混合无源控制方法

在传统两电平统一电能质量调节器的基础上,采用三电平二极管箝位型逆变器代替三相桥式逆变器,构成二极管箝位型统一电能质量调节器的主电路。针对基于瞬时无功功率理论的二极管箝位型统一电能质量调节器补偿量检测方法中使用锁相环所带来的误差,提出无锁相环的基于电网工频时钟的dq0检测法,对电压和电流畸变分量分别进行实时检测。为提高二极管箝位型统一电能质量调节器的控制性能,建立并分析了二极管箝位型统一电能质量调节器的欧拉-拉格朗日模型,基于该模型与二极管箝位型统一电能质量调节器的无源性,设计了混合无源控制器。利用提出的补偿量检测方法和混合无源控制器,可有效补偿电压或电流,使负载电压或电源电流为近似正弦波。利用Matlab/Simulink软件搭建二极管箝位型统一电能质量调节器的仿真模型,对二极管箝位型统一电能质量调节器的补偿性能进行了仿真研究,并对实验结果进行了分析。仿真结果验证了本文提出的检测方法及混合无源控制策略的有效性。

直流微网混合无源控制及系统分层控制策略

为提高多变换器直流微电网系统在负载功率和下垂参数发生变化时的稳定性及控制性能,采用无源控制策略与母线电压分层控制策略相结合的控制方式,从系统能量角度建立方程进行稳定性分析和设计。通过建立各变换器单元欧拉-拉格朗日EL(Euler-Lagrange)模型,设计了混合无源控制器,并结合母线电压分层控制组成混合控制策略。最后通过Matlab/Simulink中的电力电子模块搭建了多变换器直流微电网系统仿真模型,对系统不同运行层区进行仿真研究。结果表明,该控制策略能够根据负载功率变化切换不同控制层区,维持母线电压稳定,使系统具有较好的动态性和鲁棒性。

基于PCHD模型的APF自适应模糊无源控制研究

为改进有源电力滤波器APF的电网电流补偿效果,基于APF的端口受控哈密顿(PCHD)数学模型,采用互联和阻尼配置无源控制(IDA-PBC)方法,设计了通过模糊控制实现注入阻尼在线调整的无源混合控制器。同时,为提高APF的直流侧电压控制能力,采用自适应模糊PI控制器,实现比例系数与积分系数的在线调整。利用所提出的控制器,可有效补偿电网电流,抑制负载电流谐波,使电网电流为近似正弦波;同时,获得更好的直流电压动静态性能。在Matlab/Simulink仿真平台上搭建APF自适应模糊无源混合控制器的仿真模型,对APF的谐波补偿性能进行了仿真实验研究。仿真结果表明所提出的自适应模糊无源混合控制策略是可行的。

时滞矩形广义系统的混合H∞与无源控制

针对时滞矩形广义系统的混合H∞与无源控制问题,本文通过构造带时滞的动态补偿器,利用实数域上正常广义系统的可容许性判据,得到可使闭环系统在混合H∞与无源性能指标γ条件下容许的充分条件。通过构建合适的Lyapunov-Krasovskii泛函,结合放松过的Wirtinger不等式,对泛函导数积分项进行处理,将不等式中非线性项进行代换,最后通过数值算例验证该方法的有效性,并将混合H∞与无源控制问题从正常广义系统推广到时滞矩形广义系统。验证结果表明,本文所得到的稳定性充分条件拥有更大的时滞上界,决策变量更少,保守性和复杂度更低。该研究对时滞矩形广义系统的稳定性分析与控制器设计问题具有重要意义。

一种双负载VIENNA型整流器控制

根据双负载VIENNA型整流器拓扑结构,建立了基于端口受控的耗散哈密顿(PCHD)数学模型。提出了利用无源控制器控制交流电流,PI控制器控制直流电压的无源混合控制策略。基于PCHD数学模型,采用互联和阻尼配置方法设计了无源电流控制器,实现了交流电流快速跟踪期望值,并保证整流器的稳定性。Matlab/Simulink仿真结果表明,基于PCHD模型的无源混合控制策略能够使直流侧电压快速跟踪期望值,网侧电流正弦化及单位功率因数,并对负载变化具有良好的鲁棒性。

基于T型中点钳位的单向混合三相电压型整流器

分析当前的单向混合三相电压型整流器(UHTPVSR)的拓扑结构和工作原理,并对其拓扑结构进行改进。提出基于T型中点钳位(TNPC)的单向混合三相电压型整流器拓扑结构,分别建立了Boost变换器和TNPC整流器的Euler-Lagrange(EL)模型,基于此模型,采用外环PI,内环无源的无源混合控制策略。在Matlab/Simulink中建立模型进行仿真,仿真结果说明无源混合控制策略具有强鲁棒性、动态性能好、抗干扰能力强等优点。

三电平钳位型整流器的电流谐波畸变率改进策略

为了实现对三相三电平双负载中点钳位型(NPC)电压整流器(VSR)的控制,分别从基尔霍夫电路定律和能量交换两种角度建立了具有统一形式的由坐标系欧拉-拉格朗日(EL)数学模型,然后分析了整流器主电路在由坐标系下能量元件的等效值,设计了带有中点电位平衡策略的无源混合控制器。Matlab/Simulink仿真结果给出了无源混合控制系统与双闭环PI控制系统的性能对比,证明无源混合控制策略在改善交流侧总电流谐波畸变率(THD)及功率因数(PF)方面的性能更为优越。