三有源桥DC-DC变换器广义状态空间平均模型及控制策略研究

基于移相加占空比控制策略的三有源桥TAB(triple active bridge)DC-DC变换器具有效率高和软开关范围可扩展等优点,但其小信号建模过程复杂、闭环控制环路参数整定困难。针对该问题,提出1种TAB工作在移相加占空比控制下的全阶连续广义状态平均建模和PI控制器设计方法。首先,分析TAB的运行原理和Y型等效结构;然后,结合移相加占空比控制的特点和交流方波源等效方法,推导出TAB的广义状态空间平均模型;接着,在推得模型的基础上求得输入到输出的传递函数,设计出PI控制器参数。最后,结合数字仿真及样机实验验证了所提方法的正确性及有效性。

基于状态空间平均法的单相逆变器控制建模

论述了状态空间平均法的实质和一般步骤,应用状态空间平均法引出了一种线性时不变的、与负载扰动不相关的单相逆变器控制模型,指出了所得到的模型及其变种的用法特点。为验证状态空间平均模型的准确性,在一台单相全桥逆变器上进行了实验。实验表明,所得状态空间平均模型的精确性和可用性可以满足要求。

构网型并网逆变器状态空间建模及稳定性分析

随着“双碳”目标的提出与逐步实施,作为新能源发电单元接入电力网络的重要接口元件的并网逆变器稳定性问题凸显。目前,电网大部分采用跟网型并网逆变器,然而弱电网中跟网型并网逆变器与锁相环、电网间存在耦合,严重影响系统稳定性。构网型并网逆变器在弱电网中较跟网型并网逆变器表现出更强的适应性,但现阶段构网型并网逆变器状态空间模型的相关论述较少,基于状态空间模型的构网型并网逆变器稳定性分析也不够深入。针对这一空缺,首先详细呈现构网型并网逆变器状态空间建模的相关细节,包括功率控制环、电压控制环、时滞环节和LCL滤波环节;然后,复现构网型并网逆变器失稳现象,并基于所提模型开展参与因子分析,验证模型有效性;其次,基于模型对构网型并网逆变器主要环节参数变化引起的失稳问题进行分析;最后,在Matlab/Simulink中搭建改进的IEEE 4节点三相平衡电网系统进行仿真,进一步验证模型有效性和实用性。

基于状态空间平均模型的电压控制SIDO Buck变换器稳定性分析

分析电压控制SIDO Buck变换器工作于电感电流连续导电模式的工作原理,采用状态空间平均方法,建立了其状态空间平均模型,并获得系统输入–输出传递函数框图和雅克比矩阵。基于系统输入–输出传递函数框图和雅克比矩阵,分别采用奈奎斯特（Nyquist）稳定判据和劳斯–赫尔维茨（Routh-Hurwitz）稳定判据,分析了控制参数变化时电压控制SIDO Buck变换器的稳定性及稳定边界;并研究了输出电容参数对控制参数的影响。研究结果表明,电压控制参数具有稳定上界或下界,且输出电容的取值影响控制参数的稳定范围。最后,建立了电压控制SIDO Buck变换器的仿真和实验电路,时域仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

适用于电磁暂态高效仿真的变流器分段广义状态空间平均模型

针对新能源并网变流器电磁暂态仿真精度和效率的平衡问题,研究新能源并网变流器的常用平均化建模方法,提出适应大规模新能源并网电磁暂态高效仿真的变流器分段广义状态空间平均建模方法。该方法将分段技术应用于变流器广义状态空间模型中,将变流器动作特性一致的时间段合并研究,实现分段时间上变流器电磁暂态的变尺度建模。应用提出的变流器分段广义状态空间平均模型进行算例仿真,结果表明该模型实现了变流器暂态仿真中效率和精度的平衡,能够适应大规模新能源并网变流器的高效仿真。

三相电压型PWM逆变器的状态空间模型及仿真

开关模型的物理概念明确,在其基础上分析了三相电压型逆变器的每相桥臂开关模型,进而建立了变换器带阻性负载时的模型,然后用派克变换对其进行线性变换,从而得到了开关在通态时的线性模型。最后用Matlab进行了仿真。

三相电压型PWM逆变器的状态空间模型及Simulink仿真

本文基于开关模型的物理概念,分析了三相电压型逆变器的每相桥臂开关模型,建立了变换器带阻性负载时的模型,然后用派克变换对其进行线性变换,得到了开关在通态时的线性模型。最后用Matlab进行了仿真。

基于状态空间平均法的逆变器建模与控制策略研究

针对功率开关管导致的非线性问题,该文提出了状态空间平均法建立逆变器系统模型的方法。根据实际要求设计元器件参数,计算补偿前逆变器开环特性静动态性能,选取带输出电流前馈的双环PI控制结构。采用极点配置控制器的设计方法,结合实际情况选取合理的闭环参数。加入控制器后的系统具有稳态特性良好、动态响应速度快、鲁棒性强、电压畸变小等特点。Matlab/Simulink仿真验证该建模与控制策略设计方法是可行有效的。

三相光伏并网逆变器状态空间模型与矢量控制

随着分布式发电的发展,分布式发电系统成为旋转设备发电机和逆变器接口发电机构成的混合电力系统.系统稳定性分析需要研究状态空间模型,以及合适的逆变器模型,从而对已经成熟的旋转电机模型进行必要的补充.电机模型包括自动电压控制器AVR(automatic voltage regulator)和功率补偿功能,逆变器模型包括锁相环功能和内部控制功能等.基于三相光伏并网电压源型逆变器模型,进一步分析内部电流控制环,外部功率控制环,平均功率测量以及PLL技术.所有模型采用状态向量技术进行详细推导,类似于旋转电机的数学模型分析.模型包含非线性项,但能在运行点上线性化,基于MATLAB SIMULINK/PLECS仿真平台,对状态空间模型的并网系统进行数字仿真,仿真结果表明基于状态空间的数学模型和空间矢量控制,能有效改善并网电流的电能质量,实现并网要求.

基于状态空间模型的双Buck逆变器复合控制

双Buck逆变器由于无桥臂直通、可靠性好等优点而被广泛应用,然而当负载突变时输出波形质量较差。在建立逆变器控制系统状态空间模型的基础上,引入了电流内环PI控制、电压外环重复控制的复合控制策略。其中,电流内环PI控制,可实现系统快速动态响应,解决负载突增输出电压跌落问题;电压外环重复控制提高系统稳态精度。相比传统PI双闭环控制,该复合控制策略下的系统可实现无静态误差,可有效提高控制精度及输出波形质量,增强抗负载突变扰动能力。仿真与实验结果验证了该方法的有效性及可行性。

基于状态空间平均法的分数阶逆变器建模与分析

由于实际中电容和电感的分数阶电学特性,基于整数阶的单相逆变器模型不能精确地描述实际系统特性。采用状态空间平均法对单相逆变器进行分数阶建模,建立了逆变器的分数阶模型,并对传统整数阶模型和分数阶模型进行对比分析。结果表明:在稳态和动态过程中,相比于传统整数阶模型,分数阶模型能够更精确地描述实际系统特性。

一种基于电源周期平均模型的单相PWM逆变器准PID控制器

提出了一种基于电源周期平均模型的单相PWM逆变器准PID控制器,其来源于对三角波比较控制方法的深入分析,从而为常用PI控制器的参数整定提供了比较严谨的理论公式,使参数整定变得快捷。由于准PID控制器自身已具备比较优越的性能,因此可为中低档逆变器直接采用,或用作高精度智能PID控制逆变器的初始状态,以保证系统启动的稳定性和安全性,并且使智能控制算法能更好地发挥其优势。准PID控制器的提出同时也说明了单相PWM逆变器不适宜使用严格的PID控制器的原因。

基于状态空间的逆变器数字双环控制技术研究

采用双闭环瞬时值控制的逆变器具有输出波形动态响应快、稳态精度高和较强的抗扰性能。常用的双闭环控制技术有电感电流内环和电容电流内环之分:前者动态响应速度不够快,抗扰性能不够高;而后者不能对逆变电源进行很好地过流保护。采用基于状态空间理论的带负载电流前馈的电感电流内环电压外环PI-PI控制技术,在保证快速性和高稳定性的同时能够对逆变器进行快速地限流保护。最后,基于Matlab/Simulink的仿真和实验结果验证了这种方法的正确性,从而有效改善了系统输出电压波形。

基于扩张状态观测器的无速度传感器容错逆变器驱动永磁同步电机系统自抗扰模型预测转矩控制

针对三相四开关逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)系统,基于扩张状态观测器(ESO)技术,提出了无速度传感器的自抗扰模型预测转矩控制(ADRMPTC)策略.建立了三相四开关逆变器驱动PMSM系统的数学模型;采用ESO技术构造了PMSM系统转速观测器,以实现对转速快速准确地实时估计;用自抗扰控制器(ADRC)作为系统的转速调节器,以提高系统的鲁棒性;利用模型预测转矩控制(MPTC)方法,以达到减小转矩和磁链脉动的目的.所设计基于ESO的无速度传感器ADRMPTC策略能够使三相四开关逆变器驱动的PMSM系统可靠稳定运行,达到满意的转矩和转速控制效果.与基于PI的MPTC策略相比,本文控制策略使PMSM系统不仅具有良好的动态性能,而且具有较强的抗负载干扰能力.仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性.

基于状态空间平均法的BOOST变换器仿真分析

DC--DC开关变换电路是一个时变的、非线性的动态系统,它的分析与设计一直是一个难题。通过数学推导阐述了状态空间平均法是平均法的一阶近似,并通过MATLAB软件进行典型升压变换器(boost converter)的电路模型和数学模型仿真对比,定量地讨论状态空间平均法模型的适用条件,说明状态空间平均法的本质,指出使用状态空间平均法时,一定要注意使用条件。

基于状态空间平均模型的全数字双闭环斩波内馈串级调速系统

首先介绍了内馈斩波串级调速的工作原理,其次采用状态空间平均模型建立了内馈斩波串级调速系统的小信号模型,推导了斩波器双闭环控制系统的动态模型,并用DSP实现了全数字控制．斩波器电流内环控制,提高了系统的可靠性,改善了速度稳态精度和动态响应．本系统已运行于工业现场,节能效果显著．

状态空间平均法在串联型有源电力滤波器建模中的应用

阐述了状态空间平均法的基本思想,通过引入开关函数,建立了串联型有源电力滤波器的数学模型,利用状态空间平均法建立了单相电路状态空间平均模型.用Matlab仿真软件对状态空间平均模型进行了仿真,结果表明状态空间平均模型准确性能够满足要求,具有一定的合理性.

BUCK变换器状态空间平均法建模与闭环仿真

DC-DC变换器进行建模和仿真,对实际电路的设计调试有一定的指导意义。运用状态空间平均法建立Buck变换器CCM模式下的模型,并对交流小信号模型进行一定分析。设计了反馈控制回路,借助MATLAB仿真工具,建立开环和闭环系统的状态空间及电路仿真模型。通过对仿真结果的分析,可以得出状态空间平均法建立的模型与实际电路模型在动态性能及稳态输出方面基本相符,对于变换器理论分析等工作有较大参考意义。

三相电压型逆变器的模块化平均模型研究

为克服三相电压型逆变器现有平均模型的局限性,提出并推导一种适合于实现模块化仿真的平均模型。建立开关模型时,分单元建模且各单元之间仅通过独立的电感电流和电容电压相互接口,除基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)外,不施加任何额外约束;建立平均模型等效电路时,通过增加冗余变量和冗余方程,使得模型中保留原始电路中的全部非开关器件,并可实现各相单独计算。与现有模型相比,模型去除了对三相交流波形形状、性质的要求。同时,

电压空间矢量PWM逆变器—异步电机仿真模型的分析

推导了异步电机空间矢量数学模型按两相静止和转子磁场定向的坐标系方向分解的数学模型 ,分析了SVPWM逆变器和异步电机的仿真模型 ,得出电压空间矢量PWM逆变器—异步电机的仿真模型。最后用MATLAB仿真软件包建立仿真程序 ,并给出了仿真结果。