三相PWM整流器的能量成形控制与仿真研究

基于能量成形和端口受控哈密顿控制方法,研究了三相电压型PWM整流器的建模与控制问题。首先,在d-q旋转坐标系下建立了三相电压型PWM整流器的PCH模型。然后,根据系统控制器的设计目标,确定了系统期望的平衡点。利用互联和阻尼配置方法,给出了三相电压型PWM整流器的PCH反馈镇定原理。通过能量成形和参数匹配方法设计了控制器,并且分析了平衡点的稳定性。仿真结果表明,该方法能使所设计的PWM整流器运行于单位功率因数,输出的直流电压基本稳定在期望值且具有快速的动态响应,满足了设计要求。

永磁同步电机传动系统能量成形控制仿真研究

针对功率变换器和永磁同步电机(PMSM)构成的传动系统,基于能量成形和端口受控哈密顿(PCH)系统理论,研究其速度控制问题。建立了PMSM的PCH非线性数学模型,在负载转矩恒定已知和恒定未知情况下,设计了系统的速度控制器。根据最大转矩/电流(MTPA)控制原理确定了系统的期望平衡点,分析了平衡点的稳定性。利用PWM信号变换方法控制功率变换器各开关器件的导通占空比,实现隐极PMSM的速度调节。利用Matlab/Simulink仿真,结果表明,系统具有很好的负载扰动抑制能力和转速跟踪性能。

双馈感应风力发电机组的能量成形与L_2增益控制研究

研究了基于能量成形的变速恒频双馈感应发电系统的建模与控制问题。采用端口受控哈密顿(port-controlled Hamiltonian,PCH)方法,建立了双馈感应发电机的PCH系统非线性模型,采用PCH系统与L2增益扰动抑制技术设计了系统在干扰向量为0时的PCH控制器和干扰向量不为0时的L2增益控制率,实现了定子电流的解耦控制、最大风能捕获控制以及无功功率的独立调节。仿真结果表明,所提出的控制方法是可行的。

永磁同步电机最大输出功率伺服系统的能量成形控制

应用能量成形方法,将永磁同步电机控制系统看作二端口能量转换装置,建立了位置伺服控制模型,求取了满足最大输出功率原理的系统平衡点。选择了期望的哈密顿函数,配置了期望的互联和阻尼矩阵,设计了位置控制器,并针对负载转矩存在未知扰动的情形,设计了负载转矩观测器。仿真结果表明,所设计的控制系统得到令人满意的位置跟踪特性,响应快速准确,对负载转矩扰动具有很好的抑制作用。

直接能量沉积成形技术质量控制的研究现状

金属增材制造过程中,直接能量沉积成形(DED)技术面临着成形质量较差的问题。在生产加工的各个阶段,基体、粉(或丝)材的温度状态及变化规律都直接影响着成形件的加工质量,探究工艺参数与温度因素之间的规律及影响机理具有重要的作用和意义。在技术应用过程中,不同的加工工艺类型直接决定了工件的加工质量,而能量输入、温度控制、扫描路径、成形形状等工艺参数对成形质量也具有十分重要的影响。因此,开展工艺参数研究、探究成形过程机理,加深对增材制造微观层面的理解,将成为重要的研究内容和发展方向。

能量采集MISO干扰信道下的最优收发机设计:一种新的信号分割方案

在多输入单输出(MISO,multi-input single-output)干扰信道下,每个单天线的接收机通过功率分配器同时进行能量和信息的传输。假设接收机没有固定的能量来源并且需要从发射机发射的信号中采集能量,提出了一种新的信号分割方案,即发射机发射的每个信号在时间上分为两部分(一部分是能量信号,另一部分是信息信号)。假设发射机可以获得完美的信道状态信息,进行了联合的能量/信息波束成形,接收机的功率分配参数和时间分割参数设计来最大化所有接收机的最小吞吐量,同时对每个发射机的发送功率和接收机采集的能量进行约束。通过半正定规划和交替优化,有效地解决了所考虑的非凸问题。

基于端口受控哈密顿方法的PMSM最大转矩/电流控制

永磁同步电动机(PMSM)可看作是二端口的能量变换装置。基于能量成形方法和端口受控哈密顿(PCH)系统原理,研究了永磁同步电机(PMSM)的建模与速度控制问题。从能量平衡的观点,建立了PMSM的PCH系统数学模型。利用互联和阻尼配置的能量成形方法,给出了PMSM系统的反馈镇定原理。根据最大转矩/电流(MTPA)控制原理确定了系统期望的平衡点,分析了PMSM系统平衡点的稳定性,并设计了负载转矩恒定已知情况下的控制器。针对负载转矩恒定未知的情形,研究了负载转矩的实时估计与控制器设计方法。仿真结果表明所设计的控制器具有很好的性能和应用前景。

PMSM无速度传感器的无源滑模控制系统

采用能量成形和互联、阻尼配置的无源性控制方法,完成了永磁同步电机的端口受控哈密顿系统(PCH)的建模。在此基础上提出了一种新的永磁同步电机的PCH双闭环调速系统。外环速度调节由滑模速度控制器实现期望的q轴电流,内环电流调节由无源控制器实现d-q旋转坐标系下的两个电压分量ud和uq。针对系统转速估计问题,利用一种基于自适应速度估计的滑模观测器观测速度,节约了成本和增强了系统的可靠性。仿真结果表明了该方法的有效性,控制系统具有良好的动静态性能。

永磁同步电机的哈密顿系统建模与控制

针对永磁同步电机(PMSM)负载转矩已知、未知和定子电阻不确定情况,采用一种新的能量成形和端口受控哈密顿(PCH)系统方法,研究了PMSM的建模与速度控制问题,并建立了PMSM的PCH模型,给出了闭环系统期望的哈密顿函数,设计了系统的控制器和负载转矩观测器,分析了系统平衡点的稳定性。仿真结果表明,所提出的方案对负载扰动和定子电阻变化具有很强的鲁棒性。

基于端口受控哈密顿方法的Buck-Boost变换器控制

应用一种新的端口受控哈密顿(PCH)系统方法,研究了Buck-Boost变换器的建模与PWM控制问题。首先,建立了Buck-Boost变换器的PCH系统数学模型。然后,利用互联和阻尼配置的能量成形方法,给出了Buck-Boost变换器的反馈镇定原理。根据其稳态特性确定了系统期望的平衡点,分析了Buck-Boost变换器平衡点的稳定性,最后设计了控制器。仿真结果表明,该控制器具有很好的性能和应用前景。

光伏超级电容储能系统充放电的哈密顿控制

为实现光伏超级电容储能系统的恒压充电和为负载恒压供电的控制目标,采用端口受控哈密顿(port controlled hamiltonian,PCH)控制方法,对超级电容充、放电过程进行控制。根据能量成形、互联配置及阻尼注入的原理,分别建立了超级电容充、放电电路的PCH模型,给出了超级电容充、放电时系统期望的能量函数、互联矩阵及阻尼矩阵,确立了系统的平衡点,求取了系统的控制器,并通过Simulink对超级电容充放电过程进行仿真实验。仿真结果表明,本文采用的PCH控制方法既实现了对超级电容的恒压充电,又实现了超级电容对负载的恒压放电,而且超级电容恒压放电系统有较强的抗负载扰动能力。该研究为超级电容的充放电控制提供了新思路和新方法。

低压配电网三相四桥臂D-STATCOM的无源控制

三相四桥臂配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)在解决三相四线制的低压供电系统中由三相不平衡负载所带来的问题上有明显的优越性。在同步旋转d-q-0坐标系下建立了系统的欧拉-拉格朗日(EL)周期平均模型,针对其非线性强耦合的特点,采用了无源控制(PBC)叠加反相交叉耦合项的控制策略实现d、q轴分量非线性解耦控制,根据系统的无源性采用了能量成形和阻尼注入(ESDI)的方法设计了PBC控制器,并从Lyapunov稳定性理论上论证了闭环系统的渐进稳定,通过仿真实验验证采用的控制策略实现了三相不平衡等问题的有效处理。

三相PWM整流器的状态误差PCH控制与仿真研究

采用一种新的状态误差端口受控哈密顿(PCH)和能量成形控制方法,实现三相电压型PWM整流器的单位功率因数和输出直流电压恒定控制。在d-q旋转坐标系下给出三相电压型PWM整流器的PCH模型,构建了期望的闭环状态误差PCH系统。根据系统的设计目标和引入比例积分控制确定期望的平衡点。基于能量成形原理选取了期望的闭环哈密顿函数,通过互联和阻尼配置设计了控制器。利用SVPWM信号变换控制整流桥。仿真结果表明,系统达到了控制目标且具有良好的负载扰动抑制能力。

基于PBC的交流电动机控制器的设计与仿真

为能够准确得到以交流电动机驱动的航空液压泵性能的测试结果,必须保证电机调速控制具有良好的鲁棒稳定性。本文针对交流电机有难以避免的时变、强耦合等非线性特性,采用无源性控制为主的调速控制策略,提出能量成形的无源性控制器的设计方法。通过仿真,说明无源性控制器可实现对速度的调节和跟踪,得到的转速控制结果不仅响应快,而且是稳定的,其效果很好。

基于PCH原理的三相PWM整流器L_2扰动抑制控制

针对三相电压型PWM整流器的非线性、强耦合和多变量等特性,本文采用能量成形和端口受控哈密顿控制方法,实现整流器的单位功率因数和输出直流电压稳定控制,而对建模误差等不确定因素造成的稳态误差引入PI控制予以消除,同时对整流器的负载变化,应用L2增益控制原理对负载扰动进行抑制,将该系统在Matlab/Simulink仿真平台上进行仿真实验,仿真结果表明,基于PCH原理的整流器系统稳态性能良好,加入L2扰动抑制控制后有更强的抗干扰能力。该方法可以有效抑制整流器负载变化等问题,增强了系统的抗干扰能力。

有源电力滤波器的状态误差PCH控制与仿真研究

为减少电力系统网侧电流谐波并提高电网电能质量,本文采用状态误差端口受控哈密顿控制方法,实现对三相三线制有源电力滤波器的补偿电流实时控制和直流侧电压恒定控制。在dq旋转坐标系下,建立有源电力滤波器的PCH状态平均数学模型,构建了期望的闭环状态误差PCH系统,并根据系统的设计目标确定了系统期望平衡点;根据能量成形原理求出期望的闭环哈密顿PCH函数,并依据阻尼和互联配置设计了APF控制器。同时,运用比例积分控制(proportional integral control,PI)方法设计控制器,确保直流侧母线电压恒定。为了验证该控制策略的合理性,采用Matlab/Simulink软件进行仿真分析。仿真结果表明,基于状态误差PCH控制方法的有源电力滤波器对谐波起到了很好的抑制作用;在APF直流侧母线电压趋于恒定情况下,经过APF补偿的电力系统网侧电流中的谐波含量大大降低,达到控制目标,具有良好的稳态和动态控制性能。该研究具有一定的应用价值。