基于滑模MRAS的无直流母线电压传感器PMSM模型预测电流控制

为了提升三相永磁同步电机(PMSM)控制系统的性能,针对PMSM控制系统中直流母线电压传感器故障的问题,基于自适应技术与滑模变结构理论,提出了一种无直流母线电压传感器的PMSM模型预测电流控制(MPCC)策略.采用自适应技术与滑模变结构方法相结合构造直流母线电压滑模变结构模型参考自适应(MRAS)观测器,以实现对直流母线电压值的准确实时估计;利用模型预测电流控制策略,以达到减小电流和转矩脉动的目的.用滑模控制技术,在滑模面中引入速度误差积分项,并同时采用非线性指数函数和指数趋近律,设计转速控制器,以提高系统鲁棒性.仿真结果表明:所设计基于滑模MRAS观测器的无直流母线电压传感器MPCC控制策略不仅能够快速准确的估计直流母线电压值,而且能够保证PMSM系统在直流母线电压传感器故障时稳定运行,进一步提高了系统的可靠性.

基于MRAS的无直流母线电压传感器PMSM滑模控制

针对永磁同步电机直流母线电压传感器故障的问题,提出一种无直流母线电压传感器的永磁同步电机滑模控制策略.设计了基于自适应技术的模型参考自适应观测器,以精确估计直流母线电压值,从而保证电机正常运行,利用滑模控制技术,设计了积分滑模面,以保证电机转速、直轴、交轴电流能够快速收敛到给定值.同时采用连续幂次函数设计滑模控制律,消除了滑模抖振.仿真结果表明,所设计的直流母线电压观测器能够精确观测直流母线电压值,当直流母线电压传感器故障时亦能够保证系统的正常运行,且滑模控制器能够使转速、电流更快的跟随给定值,使系统具有更强的鲁棒性.

含时滞的不确定性交直流微电网直流母线电压H_∞控制

针对含通信网络延时的不确定性交直流微电网的直流母线电压稳定问题,提出了一种将状态空间法和阻抗分析法相融合的方法,构建具有时滞的范数有界不确定交直流微电网模型。基于系统鲁棒二次稳定的求解,获得了满足H_∞控制性能的时滞无关型状态反馈控制器的条件。然后应用S-procedure定理,提出一种降低时滞依赖型Lyapunov方法的泛函构造难度且无须再次求导的方法,引用Wirtinger积分不等式和自由矩阵的积分不等式,得到时滞依赖型的H_∞控制器。仿真分析验证了所提控制方法能在一定的通信延时约束下抑制不确定参数对直流母线电压的影响。

二阶LADRC在风电并网逆变器网侧直流母线电压控制中的运用

为提高风电并网系统中电网侧逆变器直流母线电压的稳定性和动态响应速度,文中设计一种无对象模型辅助的二阶线性自抗扰控制技术(linear active disturbance rejection control,ADRC)以取代电压外环的PI控制器,从而形成一种新的双闭环控制结构。文中利用频域分析法分析了ADRC控制器的稳定性、跟踪性和抗扰能力;最后在3.6 MW直驱永磁同步风力发电机组的物理实验平台中验证了该控制结构的可行性,将传统PI控制和文中所提出的控制模式在不同工作条件下的控制效果进行比较。实验结果表明,该文章设计的控制方案优于传统的PI控制器,具有良好的抗干扰性和鲁棒性,大大减少直流侧母线电压波动所造成的影响。

直流母线电压对载波频率成份法无位置传感器控制的影响分析

该文研究了一种基于逆变器PWM载波频率成份法的永磁同步电机无位置传感器控制策略。阐述了该控制方法的实现原理,重点分析了直流母线电压对转子位置估算的影响,理论分析得出随着直流母线电压的下降位置估算误差增大,并进行了相关的实验研究,证明了该理论分析的正确性。

基于直流母线电压控制的无传感器感应电机驱动

大多数驱动电机的无传感器算法是基于电动机电流和电压的电气变量为数学模型。因此,这些变量的准确性很大程度上影响了电机驱动的性能。由于电压源逆变器的空间矢量脉冲宽度调制的低输出电压容易导致电机在低速范围内误差大,针对这个问题,文中提出了基于可变的直流母线电压作为一种高性能控制策略来克服无传感器感应电机的上述问题,并通过模拟仿真验证了所提出的策略。

一种基于线电压差积分的无位置传感器无刷直流电机换相误差检测和校正方法

针对无位置传感器无刷直流电机运行时存在换相误差的问题,分析了换相误差角度和线电压差积分值的数学关系,考虑了续流过程对线电压差积分值的影响,在此基础上提出一种基于线电压差积分的无位置传感器无刷直流电机换相误差校正方法。与传统换相补偿方法相比,该方法不需要重新构造电机的虚拟中性点,积分边界容易确定,补偿算法简单。实验结果表明了理论的正确性及所提出的补偿方法的有效性。

基于三相逆变器变开关频率和变直流母线电压的PMSM控制

针对三相电压源逆变器应用固定开关频率和额定直流母线电压的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)驱动方式时存在直流电压利用率低、绝缘栅双极性晶体管(insulated gate bipolar tran⁃sistors,IGBT)损耗较高的缺点,建立永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)和基于输出周期的IGBT损耗控制模型,在此基础上以输出电流质量为约束条件,以开关频率和直流母线电压为约束变量,应用猫鼬优化算法获得基于输出周期的IGBT损耗最优的开关频率和直流母线电压。对所提出的策略进行仿真和实验,通过比较输出电流总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)、电流波形、IGBT损耗和结温等验证所提策略在保证控制系统性能的条件下降低三相电压源逆变器损耗,增加三相电压源逆变器的可靠性。

一种基于线电压差的无位置传感器无刷直流电动机起动新方法

针对无位置传感器无刷直流电动机反电势过零法存在起动难的问题,提出一种简单的起动方法,即通过测量线电压差的过零点来检测起动期间转子的位置,并以此过零点作为起动加速期间的换向时刻,产生的正转矩使电机自动不断加速到10%的额定速度,实现了加速时的闭环控制。试验结果表明,该方法能确保无刷直流电机空载和带载的无失步可靠起动。

基于改进双闭环的V2G并网逆变器直流母线电压控制

V2G双向功率变换器处于放电模式即作为并网逆变器使用时,具有非线性、强耦合、负载扰动大等特性,传统的PI双闭环控制难以取得很好的控制效果。针对直流母线电压控制易受多源干扰影响的问题,提出了一种自抗扰模型预测功率控制。模型预测功率控制作为功率内环,自抗扰控制作为电压外环;使用在工程中更具意义的线性自抗扰控制技术,并进行降阶处理,降低了系统的复杂度;对传统PI双闭环、模型预测功率控制以及以自抗扰模型预测功率控制进行了对比研究。仿真结果验证了所提出的改进双闭环控制策略在多源扰动下的暂态性能更好,抗扰性能更强。

基于变直流母线电压的磁耦合式励磁系统控制策略研究

磁耦合式无线励磁系统是电励磁同步电机无刷化研究的热点之一。该励磁系统包括原边能量发射装置和副边接收装置,其中副边固定在电机转子上,并与之同步转动。为实现副边无通讯并减轻转子质量,在电励磁同步电机无线励磁系统中提出一种变直流母线电压的原边控制策略。考虑到原边补偿电感电流受逆变器高次谐波电压影响,导致励磁电流估算存在误差,采用卡尔曼滤波,滤除高次谐波,提高系统励磁电流估算精度;利用发射线圈电流和滤波后的原边补偿电感电流,得到磁耦合式无线励磁电机的励磁电流估算值;基于该励磁电流估算模型调节原边侧DC-DC变换器的母线电压,实现原边侧对副边侧励磁电流的无通讯调节。仿真结果表明,所提方法在励磁绕组阻抗变化及励磁电流突变工况下,能有效提高励磁电流估算精度及控制精度。

地铁供电系统直流母线电压谐振机理研究

地铁安全运行依赖于供电系统的稳定性和可靠性。随着行车密度的不断增大和新能源系统的高密度并网应用,地铁供电系统的电气特性时常会发生较大变化,不仅牵引侧可能出现类似线路短路的特殊负荷,且直流母线可能会产生谐振现象。为此,针对母线电压非线性振荡问题,文章首先建立了交流侧整流变压器电路的三阶非线性非自治状态方程的数学模型;然后通过增加一个时间维,将三阶非自治系统转换成四阶自治系统,利用数值分析的方法对系统的三维相图、相平面图、庞加莱映射图与分岔图进行探究;最后将仿真模拟得到的混沌波形通过24脉波整流后与现场实测振荡电压波形进行对比。结果表明,所得到的仿真波形与实录波形在幅值与频率上基本一致,从原理层面证明电网波动是引发地铁牵引供电系统非线性振荡的原因之一。

基于有限时间观测器的光储系统母线电压互补滑模控制

针对光储直流微网混合储能系统易受能源间歇性输入、负载随机性扰动以及功率流向切换等干扰,会造成母线电压波动、系统功率失稳等问题,提出一种基于有限时间观测器的互补滑模控制(FTESO+CSMC)策略.首先,根据混合储能元件的高低频特性,对系统差额功率进行电流等效分配.然后,设计有限时间扩张状态观测器,对系统受到的总扰动进行观测,并将扰动观测值作为前馈项输入互补滑模控制器中,对系统扰动进行补偿,保证系统状态在有限时间内达到收敛,提高了系统的快速性和抗扰性,并根据Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性.最后,基于MATLAB仿真平台,对多种模拟工况进行仿真,仿真结果表明,相较于传统控制策略,本文所提控制具有更快的响应速度以及更好的抗扰性能.

直流微电网母线电压波动分类及抑制方法综述

维持直流母线电压稳定是保证直流微电网稳定运行的核心,亟待展开深入研究。该文首先将直流微电网内母线电压波动(DC bus voltage fluctuations,DC BVF)按时间尺度、频率特性和产生机理分为扰动型波动和振荡型波动两种;然后,对扰动型DC BVF和振荡型DC BVF现有的抑制方法以及基于分层控制体系的能量管理系统进行了综述研究,重点就双向AC/DC变换器负载电流和功率前馈控制方法的DC BVF抑制方法、电网不平衡及谐波情况下的AC/DC变换器直流侧功率谐波抑制方法、基于母线电压调节器(voltage bus conditioner,VBC)的DC BVF抑制方法以及直流微电网多源协调和能量管理控制方法及其存在的问题进行了评述;最后,结合文中的DC BVF分类方法,分别对扰动型波动和振荡型波动抑制方法的前景进行了展望。

基于非线性干扰观测器的直流微电网母线电压控制

针对直流微电网母线电压控制问题,设计一种应用于DC-DC双向变流器直流母线电压控制系统的非线性干扰观测器,在不需要增加额外电压/电流传感器的情况下即可实现对系统内扰动的快速跟踪,有利于直流微电网内分布式电源和负荷的扩展和即插即用;进一步提出基于该非线性干扰观测器输出结果的前馈控制方法,以有效抑制暂态直流母线电压波动和冲击。若直流微电网中存在三相不平衡交流负荷或通过单相DC-AC变流器并入交流系统等,将导致直流母线电压中存在二倍频脉动分量,进而使控制直流母线电压的DC-DC变流器电感电流中含有该低频纹波分量,影响系统稳定性。为此提出在上述直流母线电压控制方法基础上引入基于二阶通用积分环节的带通滤波器,以有效抑制DC-DC电感电流中的低频脉动分量。最终在包含直流模拟电源、直流负荷、由DC-AC接入的三相不平衡负荷及双向DC-AC变流器构成的直流微电网实验平台中验证了所提方法的有效性。

基于母线电压纹波分析的并网逆变器直流分量检测及抑制方法

为限制光伏逆变器的并网电流直流分量注入电网,提高光伏发电电能质量,提出一种基于直流侧母线电压纹波分析的直流分量检测及补偿方法。该算法以LCL滤波的光伏并网逆变器数学模型为基础,推导分析直流母线电压纹波产生机理,得出直流母线工频纹波由并网电流直流分量产生的结论;通过对一个周期的母线电压分段积分可解析获得直流分量定量描述关系,并利用该解析值实时在线修正并网参考电流,结合电网电压前馈、并网电流外环、电容电流内环的复合控制算法设计电流控制器。仿真与实验结果表明,在不增加外围硬件电路的情况下,该算法可有效抑制并网电流直流分量。

串联混合型有源滤波器直流母线电压控制策略

针对串联混合型有源电力滤波器直流母线电压控制问题,提出了一种新的不依赖于串联变压器端口电压检测的控制策略,由逆变器生成大小固定的有功电流,从而使串联变压器承受的基波电压保持稳定。仿真和实验表明,该控制策略可以较好地控制串联混合型有源电力滤波器直流母线电压。

直流微网母线电压稳定控制策略

直流微网母线电压决定于电源、负荷及相应控制策略,为解决风电、光伏等间歇性电源即插即用、负荷随机投切等复杂情况的微网直流母线电压恒定问题,该文建立了相应数学模型,提出了一种基于混合储能优化控制母线电压波动的多模式电压稳定策略,在考虑储能荷电状态约束的基础上采用电压分段下垂控制方法,实现储能系统对负荷变化的实时跟踪,提高了负荷功率分配精度,保证母线电压基本恒定,采用PSCAD/EMTDC仿真算例和实验测试验证所提方法的可行性和有效性。

基于星形接法的三相链式功率调节系统直流母线电压平衡控制

三相链式功率调节系统可用于电网的瞬态有功、无功调节。该系统有多组直流母线,由于其直流母线上储电装置的性能不一致、以及负载参数不同,将引起系统各个直流母线电压不等或不平衡,从而影响系统的可靠运行以及满额运行。针对星形接法的链式功率调节系统三相直流母线电压不平衡的问题,本文提出了一种基于负序电压注入的平衡三相直流母线电压方法。论文说明了方法的原理,推导了主要的实现步骤,与已有的基于零序电压注入的平衡方法进行了比较。仿真和实验证明该方法的有效性。

基于ESO与终端滑模控制的直流配电网母线电压控制

针对直流配电网中母线电压控制问题,在双向AC/DC变换器传统双闭环控制器的基础上,设计一种基于扩张状态观测器（extended state observer,ESO）和终端滑模的非线性鲁棒电流前馈控制器,在不需要增加额外电压/电流传感器的情况下实现对系统内扰动的快速跟踪,有利于直流配电网中分布式电源与负荷的扩展和即插即用。传统电流前馈控制需要多个电流传感器采集负载电流信息,利用ESO与终端滑模控制理论将电流前馈控制系统转变为以直流母线电压为输入信号的非线性鲁棒电流前馈控制器,有效避免额外传感器的加入,减少装置费用,并且ESO可对系统各状态以及系统模型的不确定性和外部扰动进行实时跟踪,实现对系统中母线电压波动的快速抑制。软件数值仿真结果表明,该控制器表现出良好的控制效果和鲁棒性,对于直流母线电压波动具有很好的稳定效果。