双闭环控制的三相电压型PWM整流器的研究

针对传统的不控整流电路中网侧电流谐波很大、晶闸管相控整流电路中深控时网侧功率因数低和闭环控制时动态响应慢等问题,设计出一种引入脉冲宽度调制技术的三相电压型整流器。在完成三相电压型整流器的电压外环电流内环的双闭环控制系统设计的基础上,对其进行了仿真实验。仿真结果表明,与不控或相控整流电路相比,该三相电压型PWM整流电路中,不仅输入电流的谐波大大减小,电能可双向流动,能够实现整流和逆变状态下的单位功率因数运行,还可较好地抑制负载突变时直流侧电压的波动,从而显著提高系统的抗扰能力,真正实现绿色环保和高效节能的高度结合。

单相级联H桥整流器平方电压反馈控制算法

以单相级联H桥整流器为研究对象,对其控制策略进行了研究。首先在采用双闭环控制策略的基础上,构建了dq前馈解耦模型,并通过二阶广义积分算法改善了虚拟交流分量对系统的影响,实现了网侧电流对电压相位、频率的快速精确追踪。其次,对传统电压平衡控制算法进行了改进,通过对功率平衡关系的定义,将输出电压平方作为控制信号,增强了系统自适应能力,提高了系统在投切载时的动态性能。最后,基于MATLAB/Simulink软件进行仿真,验证了所提策略的正确性和有效性。

基于负载扰动前馈的SWISS整流器控制策略

针对SWISS整流器在采用电压电流PI双闭环控制策略的SWISS整流器在负载发生变化时容易引起直流侧母线电压波动的问题,提出了一种将PI双闭环控制与负载扰动前馈控制相结合的控制策略,通过引入负载前馈环路消除负载变化所引起的扰动,从而抑制直流母线电压的波动。首先根据SWISS整流器的工作原理推导出系统各个环节的传递函数,然后设计系统的控制环路并利用Mathematica进行控制器参数的计算,最后使用PLECS对该控制策略及参数进行仿真验证。仿真结果表明,采用电压电流PI双闭环控制策略和PI双闭环与负载扰动前馈控制相结合的控制策略在负载线性变化时,系统输出电压最大超调量分别为9.5%和0.25%。所提出的控制策略能够有效抑制因负载变化所引起的输出电压的波动。

基于目标函数优化法的风场层一次调频功率分配策略

随着风电渗透率的不断上升,大规模风电参与调频成为风电发展的重中之重,功率分配方法也需更加智能化和简便化。因此,利用目标函数优化法对风场层功率分配进行优化。首先,对整个风电场进行调频功率函数的建模,使整个风电场的实时功率变化值追踪整个风电场待分配功率,将上述两者偏差值最小作为目标函数。其次,通过超短期预测方法得到一定周期内每台风机风速和有功出力的上下限,结合桨距角的变化限度作为约束条件。最后,求解得到各台风机优化后的功率偏差值,将其叠加到各台风机出力的基础值上进行调频。通过与其他功率分配方法对比,验证了目标函数优化法的优越性,其可以提高风电场调频的快速性和可靠性。

静止同步补偿器的双环控制系统设计

静止同步补偿器(STATCOM)的主要功能是支撑节点电压,同时直流侧电容电压稳定也是STATCOM装置安全运行的保证。介绍了STATCOM装置的数学模型和运行原理,提出了一种新的控制策略。采用电流前馈环节加比例积分(PI)调节系统控制直流电容电压,节点电压控制采用PI调节和一定的下垂比例因子组成的自动电压调整控制策略。详细探讨了控制系统的设计方法和过程。仿真以及7.5kV.A物理模型的实验结果表明,能够快速有效地将节点电压控制在允许的范围内波动,直流电容电压得到有效控制,证明了控制系统的正确性和控制器设计的有效性。

自动投饲船及其测控系统的设计与开发

为解决对虾养殖中人工投饲强度大、劳动力成本高等问题,进行了自动投饲船的研究开发。设计了一种采用蓄电池的电动投饲船及测控系统。投饲船沿池塘四周航行,同时投放饲料。船体采用双体船结构,推进装置为两台对称布置的螺旋桨推进器。测控系统用于航行轨迹和航向测量、数据传输及航向控制。测距传感器测量投饲船与池塘堤岸的距离,从而确定投饲船的航行轨迹。电子罗盘测量投饲船航行方向。通过调整两个推进器的转速差来控制航向和航速。安装在船上的投料机执行饲料投放工作。样机试验表明,该投饲船运行稳定,测控系统获取的信息可上传至上位机,用于监控投饲船的工作过程。

三相电压型PWM整流器控制系统设计方法的研究

建立了三相电压型PWM整流器功率电路在两相旋转坐标系下的数学模型,采用了基于前馈解耦的控制策略,给出了三相电压型PWM器的双闭环控制结构,使用三个PI调节器实现网侧单位功率因数和直流侧电压的稳定。根据瞬时功率守恒原理推导了功率电路的传递函数,建立了从电压环输出到直流侧电压的小信号模型和电流环的结构框图,进而对它们各自的PI调节器进行了设计。仿真和实验结果表明,文中提出的设计方案是可行的。

统一潮流控制器并联变换器的改进型双环控制系统

分析了统一潮流控制器并联变换器在电力系统中的调节作用以及工作原理,建立了并联变换器的数学模型,提出了一种改进的双环PI解耦控制系统。采用电流前馈与PI调节共同控制变换器有功电流分量,稳定直流侧电容电压。UPFC接入端的节点电压控制采用PI调节和下垂特性组成的自动电压调整控制策略。控制系统在15 kVA的UPFC物理模型中得以实现,这种控制系统有利于加快并联变换器的动态响应,降低直流母线电压的波动,有效地控制UPFC接入端节点电压,仿真及实验结果都证明了控制系统的正确性和有效性。

直流电容储能反馈和负载功率前馈的PWM整流器控制策略

首先介绍了三相电压型PWM(pulse width modulation)整流器在dq轴系下的数学模型,分析了整流器的能量和功率交换关系。提出了一种电流内环、直流侧电容储能作为外环的电容储能反馈控制策略,并给出了环路设计方法。为了减小负载的不确定性对整流器系统的影响,引入了负载功率前馈估计算法。最后,实验比较了传统的电压、电流双闭环和本文所提出的控制策略的动、稳态特性。结果表明,本文所提出的控制策略能满足系统稳态时的控制要求,并且较传统的电压、电流双闭环控制策略具有更好的动态特性。

有源钳位双向电压型高频链逆变电源的控制策略

针对有源钳位双向电压型高频链逆变电路拓扑,研究了一种新型单极性SPWM调制策略,采用对称三角载波与两个相位相反的正弦调制波调制产生所需的控制逻辑信号,该调制策略不需要根据输出电压极性信号来切换控制逻辑就能够实现四象限工作和各象限之间的平滑过渡,克服了原有的单极性调制在输出电压过零点畸变大的缺点。文中还设计了具有负载电流前馈的电压电流双闭环数字控制方案,电流内环可提高系统的稳定性,负载电流前馈能够提高系统抗负载扰动的能力,改善系统的动静态性能。在理论分析和仿真研究的基础上,设计制作了3kVA实验样机,实验结果验证了理论分析的可行性和系统设计的有效性。

基于弧控制的等离子切割电源新型复合控制策略

根据非高频引弧技术在等离子切割电源中的应用,分析了等离子电弧的静态特性,推导出了等离子电弧数学模型,并结合电源在非高频引弧、弧转移及弧能量突变过程中的控制需求.提出了一种新型复合控制策略,该策略的内环是由前馈补偿的电弧电压与反馈电弧电压构成电压闭环复合控制,外环则以电流闭环对等离子弧柱能量进行控制,形成了一种前馈补偿双闭环复合控制方式,以满足电源在非高频引弧负载条件下对快速性和稳定性的控制需求.结果表明,文中所提控制策略不仅可以提高系统的快速性和鲁棒性,还具有优异的动态响应能力,电源的非线性适应能力强,有效的解决了等离子切割电源的控制需求.

基于实测数据的谐波负荷模型控制策略

负荷建模对维护电力系统的安全稳定运行有重要意义。提出一种基于实测数据和谐波发生机理的谐波负荷模型,在分析实测数据的基础上,将受控电流分解为基波与谐波分量分别控制。谐波电流采用基于电压前馈解耦的双闭环控制策略,保证运行过程中的功率平衡和稳定性;提出一种改进型的准PR双谐振控制方法对dq0轴谐波电流进行跟踪控制,能够同时控制2个相邻的奇次谐波,在满足控制精度的同时有效简化了控制器。仿真结果表明,模型控制策略具有较高的精准度和快速性,且模型电路结构利用现有技术可方便实现,实用性较高。

三相电压源型PWM整流器的DSP控制

描述了三相电压源型PWM整流器的工作原理,基于整流器网侧电流矢量推导出同步旋转坐标系下系统的数学模型,给出了一种电流前馈解耦控制算法。同时详细介绍了基于电流前馈解耦的PWM整流器双环控制系统设计方法,并且应用TMS320LF2407A建立了PWM整流器的DSP数字化实验系统。实验结果表明,该整流器能获得单位功率因数的正弦输入电流、稳定的直流输出电压和快速的动态响应。

基于PCS7的加热炉燃烧控制策略及仿真研究

针对加热炉控制系统中存在的燃烧效率不高,控制响应延迟大的问题。设计了一套基于某公司SIMATIC PCS7控制系统的加热炉燃烧控制策略。系统针对加热炉燃烧控制中的主要参数:物料出口温度,空燃比,炉膛压力分别采用串级双交叉比值限幅控制策略,模糊控制策略和前馈控制策略进行控制。控制过程采用高级多功能过程实训系统(SMPT)仿真加热炉,利用SIMATIC PCS7控制系统实施加热炉的控制方案并利用上位机软件WinCC进行在线的实时监控。控制过程自动运行,根据控制过程和仿真结果表明,方案安全可靠,控制效果和可行性较好。比较于传统的基于数学模型的加热炉控制策略,方案提供了一种新型的控制策略,在很大程度上解决了加热炉燃烧效率不高,控制响应延迟大的问题。

能馈型交流电子负载直流电压分析及控制技术研究

能馈型交流电子负载结构为交直交两级结构,直流部分稳定是两级解耦的前提,为达到负载模拟及实时逆变并网的要求,直流电压稳定控制研究十分必要。从整体角度建模,分析了交直交电参数耦合关系以及动态功率平衡问题,根据直流电容等效电路图,着重分析直流电压波动的原理,提出了直流电压外环控制策略,并通过仿真进行了验证,结果表明该控制策略可行,对交直交系统稳定具有重要意义。

新型电动负载模拟器的控制器设计

现有的电动负载模拟器大多采用力矩单闭环的控制结构,因此,人们难以随意控制电流的动态过程以及快速而精确地跟踪力矩。针对这一问题,提出了采用力矩、电流双闭环控制来构造电动负载模拟器的方法;并根据系统的频率特性,采用极点配置和前馈补偿相结合的混合校正策略来改善系统的动态跟踪品质,最后给出了多余力矩的前馈补偿方案。仿真和试验结果验证了该方法的有效性。

基于改进型零序环流抑制方法的T型三电平并联并网系统

模块化的并联T型三电平逆变器能够增加系统功率等级和效率,但共直流母线无隔离拓扑可能引起零序环流问题。前期研究已经证明通过调整零序分量作用时间能够抑制零序环流。然而该方法没有考虑输出电流不同引起的扰动,输出电流波形质量变差。该文分析环流模型的基础上,设计了比例–积分和前馈控制器,零轴环流扰动控制通过对小矢量调节来实现的。并采用双采样法来提高零轴零序电流控制带宽。零序环流能够在输出电流不同工况下得到很好地抑制,实验结果验证了所提算法的有效性。

可降低母线电压波动的两级式光伏发电系统低电压穿越策略

为提高两级式光伏发电系统的低电压穿越能力和直流母线电压的稳定性,提出了一种新型的低电压穿越控制策略,该控制策略采用无差拍控制,并结合电流预测算法,提高系统响应速度。在电网电压检测方面,采用了基于正序分量的二阶广义积分器的锁相环技术,实现了精确锁相和电网电压的正负序分离;在直流母线电压控制方面,引入瞬时电流前馈补偿,降低了故障期间直流母线电压的波动;在低电压穿越期间,发出无功功率支撑电网电压的恢复,满足技术要求。最后在Matlab/Simulink中建立了仿真模型,仿真结果表明了文章所提控制策略的可行性。

配置双进双出磨煤机的超临界600MW机组主蒸汽温度控制

针对华能沁北发电有限公司(沁北电厂)3号、4号超临界600 MW机组投产后一直存在主蒸汽温度超温且在机组变负荷过程中主蒸汽温度无法自动控制等问题,对主蒸汽温度及分离器入口温度控制、水煤比控制等进行了调整优化。优化后,使得在机组动态/稳态工况下的主蒸汽温度及压力、机组负荷等主要运行参数均能够控制在合理的范围内,提高了机组自动控制水平。

动基座下DGCMG框架伺服系统干扰补偿控制

针对双框架控制力矩陀螺(double gimbal control moment gyro,简称DGCMG)内外框架间的耦合力矩和航天器快速机动带来的牵连力矩引起框架角速率波动问题,建立了动基座下DGCMG框架伺服系统的动力学模型,提出了一种基于扩张状态观测器(extended state observer,简称ESO)的扰动力矩估计方法。对耦合力矩、牵连力矩等扰动力矩进行估计并采用力矩前馈的方式进行补偿,从而抑制扰动力矩对框架伺服系统控制精度的影响。仿真及实验结果表明,该控制方法能有效抑制由于扰动力矩引起的框架速率波动,提高了框架的速率输出精度。