有源电力滤波器补偿的PI解耦控制技术研究

电网中电压和电流波形的失真会产生谐波,导致电网功率因数降低,并影响电力系统的稳定性和可靠性。为了确保电力系统的正常工作,研究了基于有源电力滤波器补偿的比例积分(PI)解耦控制技术。设计了基于二极管钳位式的有源电力滤波器模型。结合基尔霍博电压法,降低控制谐波和解除部分变量耦合。针对设备非线性产生的谐波,分析有源电力滤波器的可逆性,获得输入雅可比矩阵,以实现滤波器旋转坐标的线性化。利用变换矩阵转换转动角速向量,输入谐波的幅度,输出电流取样延迟,完成无差PI解耦控制。试验结果表明,所提技术能够有效解耦滤波器的谐波电流成分,从而补偿电网中的失真电流。该技术可以减少谐波对电力系统的整体影响,保证设备的正常运行。

石油钻机电控系统的多变量解耦控制方式

石油钻机交流电控系统以多变量变频控制多电机为主。针对异步电机非线性、不确定、非最小相等因素引起的耦合多变量无法精确调参及控制的问题,提出了一种石油钻机电控系统的多变量解耦控制方式。在静态坐标系下建立了电机模型,采用了自适应PID神经元网络解耦多变量,降低了速度、励磁等重要变量的耦合程度。高阶非线性部分采用了前馈补偿方法加以消除,低阶非线性部分则加入了神经网络解耦器。通过广义时域响应曲线消除了耦合影响,达到了优化变频控制参数的目的。实验表明,本文所设计的控制方式可以有效地实现多电机速度、励磁等参数的解耦,其控制系统具有良好的稳定性,其闭环控制也具有良好的鲁棒性。

基于逆系统方法有功—无功解耦PWM控制的链式STATCOM动态控制策略研究

大容量链式静止同步补偿器(链式 STATCOM)具有独特的优点,但也存在无功动态响应时间常数大的劣势。该文结合国家电网公司攻关项目——上海西郊变±50Mvar 链式STATCOM 的研制,重点研究了正常工况下链式 STATCOM的快速闭环无功控制方法。建立了链式 STATCOM 的有功-无功暂态模型,通过引入多变量非线性控制逆系统方法,设计了基于逆系统方法和有功-无功解耦的非线性动态无功控制策略。在一台链式 STATCOM 物理样机上实现该动态控制策略,实验结果表明所提的无功闭环控制方法具有优良的动态性能,使链式STATCOM的闭环无功响应时间减小至10ms以内。

配电网静止同步补偿器的前馈解耦控制策略

对DSTATCOM的解耦控制策略进行了研究,通过对系统电路结构的分析获得了存在耦合项的系统模型;采用前馈解耦控制策略,不仅实现了d、q轴电流解耦控制,而且保证了DSTATCOM输出电流可以稳态无差地跟踪其期望值信号;基于瞬时有功功率和瞬时无功功率的定义获得了电流跟踪控制器的期望值信号;在上述研究工作基础上,最终获得了DSTATCOM的双闭环控制系统。仿真与实验结果表明,DSTATCOM采用所提供的前馈解耦控制策略后,配电网PCC电压和DSTATCOM直流侧电压均能及时、有效地调整到其期望值。

基于自抗扰的多变量解耦控制在球磨机的应用

火电站球磨机制粉系统是一个典型的三输入三输出的系统,各变量之间严重耦合,利用PID控制很难达到理想效果。针对这些特点,将一种新型的控制策略-自抗扰控制器(Auto Disturbance Rejection Controller ADRC)和一种多变量解耦控制相结合应用到该系统中,并对ADRC做了部分改进。针对某球磨机制粉系统,设计了基于自抗扰的多变量控制系统,并与反标架正规化(RFN)设计方法和SMITH预估补偿方法进行了比较,仿真结果表明了本文所提出的控制算法的有效性、抗扰性及强鲁棒性,因此该控制策略具有很高的工程实用价值。

煤矿冻结法凿井热交换节能控制系统设计

针对煤矿冻结法凿井工程冻结站设备自动化程度低、电能浪费严重的现状,设计热交换节能控制系统,采用模糊控制器对盐水温度和流量进行控制,根据冻结工程实际热交换规模,调节设备运转状态。系统中盐水泵采用变频控制器改变拖动电动机转速调节盐水流量,压缩机组采用合理启停机组实现盐水温度控制,并可按需供给。从实际使用效果看,系统控制性能良好,延长了设备使用寿命,节约了大量电能,降低了施工企业用电成本。

INA法中动态预补偿器的一种新的结构

本文就逆乃氏阵列法(INA法)中难以设计动态预补偿器问题,提出了用V规范网络结构代替通常采用的p规范网结构的预补偿器。避免了对动态阵K^(-1)(s)求逆使所设计的动态补偿器具有结构简单易于实现的特点,从而将INA法推广应用到只有用动态补偿器才能实现对角优势的场合。

目标确定下的含FACTS元件统一三相潮流

基于FACTS元件等效电源模型,将FACTS元件对网络的影响以等效三相注入功率表示,可以在不改变原有网络节点导纳矩阵的条件下进行三相潮流计算。将FACTS元件对线路功率的控制目标值引入到节点注入功率平衡方程中,建立含FACTS元件三相潮流模型,此模型结合交替迭代法将节点附加注入功率作为状态变量,保留了传统潮流算法的迭代形式和雅可比矩阵的特点,有利于采用基于序分量—解耦补偿法进行计算。针对3类不同FACTS元件根据其内部约束列出了模型中的差异,并以简单5节点系统进行算例分析,结果表明建立的计算模型具有一定的收敛性,FACTS元件在改善三相不平衡中具有一定的作用。

具有低频功率解耦功能的直流变换系统及其控制策略研究

对于高压直流输电系统中的高压直流变换器,高电压是其设计难点之一,一般采用多模块串并联组合结构来解决高压问题。而直流电压在经多个单相逆变器变换至交流电压或接三相不平衡负载时直流总线将存在低频纹波,从而影响直流侧电能质量。该文研究了ISOP(input-series outputparallel)系统的低频功率解耦控制,通过注入补偿电流抵消纹波电流,实现功率解耦,抑制直流侧的低频纹波波动,显著提高系统电能质量。为了实现低频纹波的精确控制,解耦系统采用多重准比例谐振控制,通过对多个特定频次的谐波电流进行跟踪并且提供相对较低阻抗的通道来释放谐波电流,以补偿直流侧电压波动。最后通过仿真验证了文中所提方案的可行性与优越性。

SSSC的双闭环控制策略及仿真分析

与其他补偿装置相比较,静止同步串联补偿器(SSSC)拥有良好的稳态及动态特性,而且恰当的控制策略有利于发挥SSSC的优越性。文章在dq同步旋转坐标系下建立了SSSC的数学模型,采用了双闭环控制策略和空间矢量脉宽调制技术优化系统控制性能。并在PSCAD/EMTDC仿真环境中搭建了SSSC数学模型,验证了控制策略的适用性和有效性。

基于前馈解耦的婴儿培养箱温湿度控制系统

目的针对婴儿培养箱温湿度控制系统存在的时滞、强耦合问题,本文在传统PID控制技术的基础上,提出了前馈补偿控制方案。方法首先通过对恒温恒湿控制系统的深入研究,采用阶跃响应法建立耦合系统模型来提高控制模型的准确性和控制精度;然后在控制系统中加入前馈解耦控制器,使原本相互耦合的温度、湿度变量等效为两个独立的温湿度控制子系统;最后,在设定起始环境温度为28℃、起始环境湿度为60.9%的前提下,分别应用本文设计的带有前馈解耦补偿的PID控制方案与传统PID控制方案对温湿度进行MATLAB仿真实验。结果应用前馈解耦的PID控制方案对温湿度的调节时间分别为1878s、1210s,超调量几乎为0,抗干扰峰值均有所降低,响应结果远远优于传统PID控制。结论采用本文提出的方法,不仅可以排除温湿度控制之间的耦合性,还可以加快温湿度控制的响应速度,增强系统的适用性。

微网功率耦合特性分析及解耦控制

首先分析了进行微网逆变电源输出有功无功解耦控制的原因、必要性和应用场景。然后基于相对增益法根据线路传输功率表达式分析功率耦合产生的原因,给出耦合度的计算方法及其所表达的含义。之后提出基于前馈补偿的解耦算法,并把现在已知的三大类功率解耦方案进行对比,阐述各自的优缺点和应用场合。最后设计了一个仿真算例,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提前馈补偿解耦方法具有较好的解耦效果。

基于乘子罚函数法和解耦法的含TCSC电力系统网损优化

为提高系统运行的可靠性和经济性,在传统的潮流计算基础上加入可控串联补偿器(Thyristor Controlled Series Capacitor,TCSC),可实现对电力系统的网损优化。在不改变原网络节点导纳矩阵对称性的条件下,根据TCSC的基本结构和性质,将TCSC对网络的影响等效为节点附加注入功率,建立了针对可控串联补偿器的网损优化数学模型,并将其作为等式约束条件加入到网损优化模型中,将含TCSC支路功率及TCSC参数约束引入到不等式约束条件中。通过算例验证,用乘子罚函数法和解耦法的计算结果正确,同时也表明了利用可控串联补偿器可以实现网损优化,有利于系统的经济运行。

改进遗传算法优化控制器参数的燃烧控制

主汽压和床温是循环流化床锅炉(CFBB)燃烧控制系统中两个重要的控制指标,直接影响着锅炉运行的安全性和经济性。常规PID控制大多采用人工凑试法来调整PID控制器参数,结果往往耗时且难以实现燃烧系统的实时控制。为了实现燃烧系统的实时控制,提出了一种改进遗传算法优化PID控制器参数的控制方案。在控制过程中,先利用前馈补偿解耦法对主汽压和床温进行解耦,再采用改进遗传PID控制器对两个对象进行独立控制。仿真结果分析表明,与常规PID控制相比,改进遗传算法优化PID控制器参数的控制方案可以有效地改善循环流化床锅炉燃烧系统的动态性能、稳定性能以及快速性能,并提高系统的控制品质。

基于前馈补偿的3R机械臂力位混合控制研究

分别采用笛卡尔空间解耦控制法和参考力前馈补偿力控制法对3R机械臂进行了位置控制和力控制的混合控制。首先使用拉格朗日方程推导了3R机械臂关节空间动力学方程,进而利用雅克比矩阵推导了其笛卡尔空间规范化动力学方程,然后基于此模型在MATLAB/Simulink中建立了Sim Mechanics可视化仿真系统,接着采用笛卡尔空间解耦控制法对机械臂进行位置控制。为了减小干扰力对机械臂末端力控制精度的影响,利用一种基于参考力前馈补偿的机械臂力控制算法对其进行力控制。最后通过仿真结果验证了该机械臂力位混合控制算法具有响应速度快、超调量小、稳态精度高等优点,实现预期目标。

双框架MSCMG框架伺服系统的动力学解耦及扰动补偿

双框架磁悬浮控制力矩陀螺(MSCMG)框架伺服系统是一个多变量、强耦合、非线性的复杂系统,针对耦合力矩对框架系统速率伺服性能的影响,以及框架系统动力学解耦之后存在残余耦合、卫星运动引起的牵连力矩和非线性摩擦的问题,提出了微分几何法与扩张状态观测器(ESO)相结合的高精度控制方法,在线性化解耦的基础上对残余耦合、牵连力矩及非线性摩擦进行观测补偿以提高框架伺服系统解耦及速率跟踪性能。仿真结果表明、由耦合力矩引起的内、外框架速率波动最大值分别从0.18(°)/s和0.12(°)/s减小到5×10-3(°)/s和4×10-3(°)/s,内、外框架正弦角速度跟踪误差分别从0.18(°)/s和0.19(°)/s减小到0.005(°)/s和0.004(°)/s。所提出的方法实现了框架伺服系统的动力学解耦以及非线性摩擦和牵连力矩的补偿,提高了框架系统的解耦性能和速率伺服精度。