基于扰动补偿器与矢量比例积分控制器的单相光伏并网逆变器谐波抑制方法研究

受电网电压畸变等问题的影响,单相光伏并网逆变器输出电流中存在大量谐波,严重降低了该逆变器输出电能的质量。针对上述问题,提出一种基于扰动补偿器与矢量比例积分控制器的单相光伏并网逆变器谐波抑制方法。该方法借助扰动补偿器倍频次谐波的抑制能力实现高频谐波电流的有效补偿,利用矢量比例积分控制器实现工频交流电流的无静差跟踪。文章利用额定功率为5kW的单相光伏并网逆变器样机进行稳态运行实验。实验结果表明,文章所提出的控制算法能够大幅度降低单相光伏并网逆变器输出电流的总谐波畸变率,从而提升该逆变器的并网电能质量。

具有干扰抑制的PI观测器的设计及其应用

首先利用线性矩阵不等式设计了比例积分观测器,并在外界干扰是能量有界的情况下,设计了具有干扰抑制的状态观测器,使得干扰对状态估计的影响具有给定的H∞性能。然后将故障估计结果和干扰抑制作用同时加入到控制律当中,使得所设计的系统在跟踪给定的参考模型的同时,也能得到系统所受的外界故障估计。最后通过仿真实例验证了所设计的观测器和所提出的控制方法的有效性。

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。

基于重复控制的DSTATCOM补偿电流控制

针对配电网负载多样、谐波污染严重的情况,为提高配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)的无功补偿性能以及低次谐波抑制能力,提出比例积分(PI)与重复控制相结合的电流控制策略,利用PI控制器低频段优越的动态性能和鲁棒性,快速补偿基波无功,并利用重复控制器对周期信号的高跟踪精度,修正PI的谐波跟踪误差。频率特性分析表明,该控制策略可以有效消除传统PI控制在中频段的相位滞后,提高谐波补偿精度。为了提高装置补偿的灵活性和稳定性,通过谐振控制器构造带通滤波器,进行指令选择性提取,针对性补偿危害严重的特征次谐波,并避开系统谐振频率。实验结果验证了所提出控制策略的有效性。

配电静止同步补偿器补偿电流优化重复控制策略

比例—积分与重复控制相结合的电流控制策略可以有效地提高配电静止同步补偿器的无功功率和谐波补偿精度,并抑制装置自身由于死区、电网畸变等影响在输出电流中产生的低次谐波,由于传统重复控制器设计引入周期延时环节,导致装置动态时性能不佳,稳定性差。针对这一问题进行改进,提出基于误差调节及改进内模的优化重复控制,利用滞环比较器和衰减器构成误差调节器,在指令或负载切换等动态过程中,根据无功轴电流误差幅值对重复控制器输入信号进行动态调节,减小重复控制对比例—积分前馈通路的影响,并根据三相电网在同步旋转坐标系下谐波电流特性,采用改进内模减小周期延时,提高装置动态性能和稳定性。仿真和实验结果验证了提出方法的可行性和实用性。

基于零序电压调控的配电网不平衡过电压抑制方法

利用柔性接地装置解决配电网三相不平衡过电压问题时,常用的电流控制方法依赖对地参数及谐波电流的精确测量,应用困难。针对此,研究了不平衡过电压抑制方法中电压控制与电流控制的区别,设计了一种基于零序电压调控的不平衡过电压抑制方法。该方法在双闭环控制的基础上,采用内环比例-积分(PI)加外环一阶惯性环节的控制策略,无需测量系统对地参数及谐波电流即可实现不平衡过电压抑制,性能得到进一步提升。仿真结果证明了该方法的动态性能和稳态性能良好,能够在各种情况下准确抑制不平衡过电压。

基于单相坐标变换的磁悬浮转子不平衡补偿

针对磁悬浮转子系统的不平衡振动控制问题,提出基于二阶广义积分(SOGI)和同步旋转坐标系(SRF)变换的不平衡补偿算法.利用SOGI实现单相位移误差的SRF变换,避免磁悬浮轴承两自由度位移幅值不均衡造成的干扰,对变换后的直流量进行比例积分(PI)控制,并将控制量逆SRF变换后叠加到原控制器的输出中,从而实现同频位移误差的无静差跟踪控制.分析引入补偿算法后闭环系统的稳定性,通过调整逆SRF变换的相位补角可以保证系统的稳定.仿真和实验表明,该算法能够在宽转速范围内有效抑制磁悬浮转子的同频振动,具有较好的收敛速度和补偿精度.

基于双模结构重复控制的三相链式STATCOM抑制谐波仿真研究

在电网中,运用静止同步补偿器(STATCOM),一方面可以对无功进行补偿;另一方面可以实现对电网的谐波进行抑制和补偿。运用传统的比例积分PI(proportion-integral)达到良好的抑制谐波成分实现无静差跟踪比较困难。为了改善抑制谐波的能力,本文采用了双模结构重复控制,即在一拍超前外环控制基础加上双模重复结构控制的方式。该控制有效地对奇、偶次谐波进行抑制,并能克服周期性扰动,外环的PI控制方式,内环采用一拍超前与双模结构重复控制一方面有效地降低了电流谐波,另一方面克服直流电压变化引起的谐波,在动态响应方面,也能够得到很好的效果。本文运用MATLAB软件搭建三相链式STATCOM电路,以此来验证本控制方法的有效性。

H桥级联STATCOM的控制策略及仿真

介绍一种新型H桥级联静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)的拓扑结构,它由传统的12脉冲变换器和一个H桥链构成,结合了多电平、软开关和注入技术,降低了交流侧电压谐波含量,解决了串联开关动态电压平衡的问题。文章证明了其在大功率场合下应用的可行性和稳定性,针对系统的强非线性,利用局部线性化的方法,采用单变量控制策略设计比例积分调节器,实现闭环控制。仿真结果验证了该拓扑结构的STATCOM的优越性和所采取控制策略的可行性。

一种改进的永磁同步电机直接转矩控制方法

针对传统的永磁同步电机直接转矩控制在低速运行时磁链和转矩脉动大,以及低速时定子电阻的变化导致磁链估算产生较大误差等影响电机稳定运行的问题,提出了一种改进的永磁同步电机直接转矩控制方法。该方法首先利用饱和函数—sat函数代替二阶滑模算法中的符号函数,实现滑模控制切换的连续性,削弱滑模控制中的抖振;然后再利用改进的二阶滑模算法来设计速度和磁链控制器,替代传统的直接转矩中的滞环比较器,抑制转矩和转速的波动;最后通过在磁链估算中建立基于模糊比例积分(proportional integral,PI)控制的定子电阻补偿器,消除定子电阻变化对磁链估算的影响。仿真结果证明了所提方法的有效性与可行性。

基于误差调节的DSTATCOM重复控制策略

链式配电静止同步补偿器(DSTATCOM)采用比例积分(PI)与重复控制相结合的复合控制策略.为了消除装置动态性能和稳定性不佳的影响,设计误差调节器.在指令切换的动态过程中,利用滞环和衰减器,根据无功轴电流误差幅值对重复控制器输入信号进行快速调节,减小重复控制延时对PI前馈通路的影响.稳态时误差调节器不响应,保证稳态补偿精度,从而在保证稳定性的前提下提高复合控制器的动态性能.通过仿真和实验分析验证了误差调节器在提高复合控制器动态响应方面的有效性.

模型算法控制的调节特性

介绍了模型算法控制的基本原理,通过在单变量情况下,对模型算法控制和常规PI调节规律进行了比较,揭示了模型算法控制的调节特性.

基于手机惯性传感器的航向估计算法研究

室内导航解算过程中,针对使用手机陀螺仪进行航向解算存在累积误差和比例-积分(PI)控制器参数固定导致滤波器的环境适应性不强等问题,提出一种基于陀螺仪、重力计及磁力计的多传感器融合航向估计算法。结合航向解算中陀螺仪不易受环境影响以及重力计和磁力计不存在累积误差的优点,采用重力计与磁力计补偿陀螺仪的漂移误差,进而更新四元数来解算航向角以降低高频噪声,同时与陀螺仪积分解算的航向角进行卡尔曼滤波(KF)实现数据融合,提高了滤波器的抗干扰能力并有效地降低了积分累积误差对航向估计造成的影响。

微压电梁振动一体化测试方法

微压电梁因其反应灵敏、易加工等特性被广泛应用于各类传感器件中。针对微压电梁振动幅值、品质因数和谐振频率测试方法存在漂移误差、测试参数单一以及测试效率较低等普遍性问题,提出了微压电梁谐振参数一体化测试方法,设计并搭建了以高精度控制电路为核心的一体化测试系统。针对测试过程中由于测试系统稳定性差或微压电梁振动漂移导致的误差问题,提出了基于数字信号处理器(DSP)模块的数字比例—积分(PI)控制方案,大大提高了测试系统稳定性。实验结果表明:通过对微压电梁振动漂移抑制,谐振频率最大误差减小50.3%,振幅偏差减小40%。

基于互补滤波算法的倾斜RTK姿态解算

针对目前倾斜RTK(real time kinematic)由于姿态解算角度偏差大,导致测量精度较差的问题,提出了一种基于差分进化(differential evolution, DE)算法的向量外积补偿的互补滤波算法。所提算法对传感器中的高低频信号进行向量外积补偿,通过比例积分(proportion integration, PI)补偿器完成数据融合,利用DE算法寻求补偿器的最优参数,实现最佳姿态估计。通过惯性传感器搭载全站仪模拟倾斜RTK使用环境,进行动静态仿真实验。实验结果表明:所提算法可以有效地得到高精度姿态角,且姿态角精度高于传统的拓展卡尔曼滤波算法,满足倾斜RTK的使用环境。