基于扰动观测器的VIENNA整流器负载电流前馈控制

针对传统电压电流双闭环控制的VIENNA整流器在负载切换时直流输出电压波动幅值大、调节时间长的问题,基于扰动观测器的原理设计了一种负载前馈控制策略,利用扰动观测器对负载切换产生的扰动进行估算,将估计值前馈至电流内环的输入端,从而抑制电压幅值波动,缩短调节时间。与传统双闭环控制策略相比,加入扰动观测器降低了电压波动幅度,缩短了系统动态调节时间,提高了负载切换时的响应速度,增强了系统抗扰性。仿真验证了加入扰动观测器的可行性和有效性,实验结果表明,设计的扰动观测器,能减小负载切换时的电压波动幅度,缩短调节时间,有效地提高系统的性能。

图腾柱功率因数校正器的二自由度控制分析

TPFC一般采用一自由度输出电压控制,在负载变化时输出电压动态特性较差,且启动过程存在明显超调。本文在推导TPFC双闭环控制结构基础上,引用了负载电流前馈控制和输出电压反馈补偿控制,构成两种二自由度(2DOF)控制结构。仿真分析表明,负载电流前馈型2DOF控制可以有效抑制负载变化引起的输出电压波动,但启动过程超调明显;输出电压反馈补偿型2DOF控制可以实现输出电压无超调启动,但是抑制负载变化的能力较差;综合负载电流前馈型和输出电压反馈补偿型的2DOF控制获得满意的输出电压控制效果,表现为启动过程无超调和变载过程无波动。

电网电压跌落时风机变流器功率平衡控制策略

风机变流器是风电机组实现低电压穿越的关键部件,其控制性能的提升有利于提高风电机组的低电压穿越能力。基于变流器功率平衡控制思想,提出了网侧变流器改进型负载前馈控制策略,提升了网侧变流器的稳压与能量转移能力,缓和了电网故障期间的系统能量失衡,改善了风机变流器及风电机组的低电压穿越能力。控制系统的小信号模型分析结果表明,上述控制策略的稳压与能量转移能力优于传统控制策略。永磁同步风力发电机组系统仿真进一步证明了上述理论分析的正确性。

一种微型燃气轮机抗扰控制器设计及验证方法

为了缩短微型燃气轮机(微燃机)控制器的设计周期以及验证试车前控制器性能,提出了一种新颖的微燃机控制器设计和验证方法。考虑微燃机控制系统主要惯性环节得到了稳态工作点处小扰动传函模型,利用微燃机模型与感应电机调速系统动态模型的相似性,得到微燃机模拟系统,基于模拟系统模型设计了两种控制器并进行了性能对比。针对实际系统中负载扰动引起的转速波动大、控制器动态调节时间长的问题,提出负载前馈控制。仿真和实验结果验证了所提微燃机控制器设计和验证方法的正确性和有效性,负载前馈控制明显提高了转速控制器抗负载扰动的性能。

旋转偏心质量块式消振电力作动器建模与控制

直升机等非固定翼飞行器在飞行状态时由桨叶旋转所产生的周期性低频振动会通过刚性机体传递至驾驶舱、航空发动机以及起落架等部位,会造成机体的持续振动,严重时会影响驾驶员的生命安全。提出了旋转偏心质量块式消振电力作动器,并开展了控制方法研究。从理论上推导了旋转偏心质量块式消振电力作动器的输出力模型以及负载转矩模型;提出基于双电机并行独立控制的电力作动器输出力伺服控制策略,在复频域进行了稳定性分析,并针对正弦波非线性负载扰动带来的转矩脉动问题,对双电机并行独立控制策略展开了优化设计,通过负载前馈控制使系统具备良好的鲁棒性和抗干扰性;研制了重量为14 kg的实验样机并完成了优化控制策略前后电力作动器稳态、动态性能的对比验证实验。结果表明,优化控制策略下的作动器输出力动稳态性能满足各项技术指标要求。

基于模型预测电流控制的双PWM变换器协调控制研究

针对传统电流环比例积分(proportional integral,PI)控制双PWM变换器动态响应慢和电流谐波含量高等问题,提出一种基于模型预测电流控制的协调控制策略。首先,分析整流侧PWM变换器的预测模型。然后,负载侧PWM变换器的输入电流前馈给整流侧PWM变换器电流环,在两侧能量流动的过程中实时调节电流的参考值。结果表明:采用模型预测电流控制的协调控制策略,改善了双PWM变换器系统的动态性能。最后,通过仿真搭建了以异步电机为负载的双PWM变换器改进的协调控制策略模型。验证了控制策略的优越性。

内燃动力异步发电系统矢量控制的设计与实现

采用异步电机发电,是解决偏远地区用电及车载独立电源系统问题的有效辅助手段。大功率内燃机车带动牵引电机运行时所需负荷电流变化大,另一方面原动机转速范围大也会影响发电机的输出电压,发电系统输出恒定的电压直接决定行车安全与否。本文采用转子磁场定向的异步电机发电系统的矢量控制对其输出电压稳定性进行调节控制,针对动态电压响应过慢问题,采用负载预估前馈控制来进行电流补偿,以加快系统响应速度,经过仿真实验最终将该控制算法用于某一牵引电机的调速控制仿真,结果表明,所构建的异步发电系统能发出恒定的电压,对于转速及负载变化有较强的抗干扰能力。

三相PWM整流器无负载电流传感器的前馈控制策略

介绍一种用功率守恒的方法近似代替负载电流前馈控制中的直流侧电流,不但能达到与之类似的效果,而且去除了直流侧电流传感器,降低了成本,仿真验证说明了本方法的有效性。

电动伺服加载系统用PWM整流器快速响应方法

电动伺服加载系统可更加全面测试电机本体与控制器的稳/动态性能,广泛用于飞控作动器的研发领域。传统双PWM变换器存在响应滞后特性,当负载功率突变,整流器的直流输出电压会产生波动。通过增大直流侧电容容量可抑制电压波动,但电容容量的增大会导致系统调节时间变长,系统的响应速度变慢。通过分析负载突变引起的直流输出电压波动现象,提出一种变iq负载功率前馈控制方法,通过补偿网侧有功电流的方式实现两侧的瞬时有功功率平衡。仿真结果表明,所提方法减小了直流电容容量,提高了系统的动态响应速度。

高压直流UPS电源的研究

针对传统通信基站UPS供电电源存在的系统结构复杂、电源效率低、可靠性差的问题,研究采用了一种两级结构的高压直流UPS电源。在电路结构方面,电源前级采用了T型三电平整流电路,改善了输入功率因数和输入电流THD;后级采用了输入串联输出并联型全桥电路,并采用交错并联技术,减小了输出电流纹波。在控制方面,引入了负载电流前馈控制,提高了电源的动态响应速度,保证电源在负载剧烈波动时输出电压纹波很小。研究结果表明,高压直流UPS电源的最高效率为96%;其负载突变时恢复时间小于200μs,电压波动小于5%,动态响应快,输出特性好。

基于单神经元的三相PWM整流器外环控制方法研究

提出了一种新型的三相电压型整流器的外环控制方法。分析了传统PI模型,在负载电流前馈控制模型的基础上改进为一种神经元控制,通过对其权值的自动修改达到控制目的,并构造李亚普诺夫函数证明了其稳定性。该方法应用简便,易于实现。通过仿真实验验证了其可行性和鲁棒性。