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。

基于频域分析的PMSM双闭环PI控制器整定方法

以永磁同步电机(PMSM)双闭环调速系统为对象,在对其数学模型进行合理简化的基础上,综合考虑了逆变器开关周期、电流和速度滤波等环节的影响,给出了一种在频域进行PI控制器参数设计的整定方法。通过建立双环的数学模型,得到关于开环频域特征量的解析式,根据电流环在中低频段的特性以及转速环中阻尼系数难以精确测定的问题,分析推导了电流环和转速环PI参数简化设计的方法。利用工程经验将闭环时域指标转化开环频域特征量,并结合各类约束条件合理界定其取值范围,由此得到的PI控制器可以兼顾快速性和稳态跟踪能力。仿真和实物实验验证了整定方法的可行性,该方法确立了双环控制器参数与其对应的开环截止频率和相位裕度的解析式,并明确了开环频域特征量与闭环时域指标的关系,具有较强的工程参考和应用价值。

永磁同步电机的模糊PI控制研究

传统PID应用不变参数与计算方式来处理变化莫测的动态,因此很难协调控制系统的稳定性与快速响应。由于模糊控制具有不需要过程的精确数学模型、鲁棒性强、有较强的容错能力等优点,被广泛应用在家用电器设备、工业控制、无人驾驶等领域。本文为解决传统PID的缺点,引入模糊控制,在电流环采用模糊PI控制算法,改善了传统PID无法适应不同频率的力矩跟随等缺陷。通过仿真与实验对比分析,模糊PI控制器相对于传统的PID控制器具有更加优越的宽频带跟随适应性。

基于PI电流环电动助力转向系统的鲁棒H_∞控制

首先在电流闭环PI控制的基础上,建立电动助力转向系统传递函数的仿真模型,应用混合灵敏度方法设计了电动助力转向系统的鲁棒H∞控制器.通过仿真分析,结果表明,基于PI电流环的混合灵敏度鲁棒H∞控制器能在较宽频带范围内增强地面低频信号、削弱地面高频信号和抑制转矩传感器噪声,同时考虑到了转矩传感器实际测量噪声均远小于仿真所采用值.所设计基于PI电流环的混合灵敏度鲁棒H∞控制器具有较强鲁棒性能,助力跟踪能力和抗干扰能力,改善转向回正特性,提供驾驶员较为满意的路感,提高车辆的转向操纵性能.

基于改进重复控制和双闭环PI控制的逆变器研究

针对逆变器由于输入直流电压波动、桥臂控制死区和带非线性负载引起输出电压波形畸变,供电品质下降等问题,建立了PWM逆变器的数学模型,提出了一种基于改进重复控制和双闭环PI控制相结合的逆变器新型控制方案,采用改进重复控制方法提高逆变器的稳态精度,利用双闭环PI控制方法改善逆变器的动态特性。该方案在一套基于STM32F103VB控制系统的UPS电源装置逆变单元进行了相关实验,实验结果表明,设计的逆变器稳态精度高,动态响应快。

考虑一拍滞后的PMSM电流环改进PI调节器

数字控制方式通常存在一拍滞后延时。这种延时容易引起PI调节器出现超调和振荡,给永磁同步电机电流环带宽的提高带来不利影响。理论分析基础上,提出一种简易的改进方法,在调节器输出环节考虑一拍滞后的影响,达到提升电流环动态性能的目的;提出一种PI参数设计规则,实现对电流无超调的快速控制。仿真和实验结果表明,所提改进方案可使电流在两个周期内无超调地跟踪上电流指令,并且可使PI参数的稳定域拓宽近一倍。所提改进方案可显著提高电流环动态性能,而且需要增加的计算量少,实用性强。

基于极点配置的PMSM电流环PI控制器设计

针对永磁同步电机(PMSM)电流环比例积分(PI)控制器,在对其数学模型合理简化的基础上,分析推导了其零、极点与PI控制参数之间的关系,提出了一种零、极点抵消的极点配置策略及控制器参数整定方法。该方法建立了控制器参数和电流环零极点及带宽的联系,设计目标直观明确,且参数物理意义明确,计算过程简洁明了。通过仿真分析验证了方法的有效性,具有较强的工程应用和推广价值。

永磁同步电机闭环控制系统数字PI参数整定

为了研究简单、准确的永磁同步电动机数字PI控制器参数整定方法;改进了常用的在连续域内整定PI参数的过程,采用了在w'域内进行参数设计的离散化方法,将采样时间和零阶保持器(ZOH)引起的相角滞后直接体现在设计过程中,具体研究内容为:首先建立系统各环节的数学模型,并得到闭环系统的离散模型框图;接着利用工程经验将时域性能指标转换成开环频域特征量,并在w'域内解析计算得到了PI控制器参数。整定过程采用先电流内环后转速外环的方式,仿真和实验发现利用该设计方法得到的结果满足设计要求,超调量小于5%,调节时间约1.92 s,研究表明该方法可以为永磁同步电动机数字PI控制器参数整定提供指导。

交流感应电机串联PI控制及其参数整定方法

为实现交流感应电机(ACIM,AC Induction Motor)电流环和转速环的快速整定,采用一种串联PI控制器控制ACIM电流和转速。对电流串联PI控制器,其积分系数由电流环极点确定,比例系数由电流环带宽确定;综合考虑转速环快速性和稳定性要求,引进转速环阻尼系数,推导出转速环串联PI控制器比例和积分系数。从频域和时域研究了阻尼系数对转速环性能影响,并考察转速阻尼系数为4时ACIM响应额定阶跃转速时的电流跟踪情况。研究表明,采用串联PI控制器控制ACIM时,可以分别采用电流环带宽和转速环阻尼系数进行整定,实现电流环和转速环各个回路的单参数控制,整定过程方便快捷,用于整定控制参数物理意义明确。

变电感参数三电平不可逆PWM整流器的电流PI优化控制

在矢量控制PWM整流中,需要精确地输入电感值作为控制参数。而高功率密度AC-DC整流器中输入电感常采用铁粉心作为电感材质,这些材质磁心的电感值随着输入电压、输入电流和负载的变化而变化,电感值的变化导致电流环增益和控制参数发生变化。因此,采用传统的控制方法比较难满足宽输入电压和变电感量条件下整流器控制性能的要求。文中提出采用优化电流PI控制器的矢量控制实现三相三电平不可逆PWM整流,该策略能够在宽输入电压范围和变电感值下实现PF(Power Factor)值和电流THD的优化控制。文章在分析三电平不可逆PWM整流器电路模型基础上提出优化PI控制器的矢量控制算法实现过程,借助系统的闭环模型推导出控制器参数设计原则。最后给出的仿真波形和实验结果验证了控制方案的有效性和优越性。

基于模糊PI双环PMSM转矩脉动抑制研究

针对单转速环PI参数自整定控制的PMSM系统在负载突变情况下转矩脉动较大的问题,提出了一种转速环、电流环同时采用模糊PI参数自整定控制的方法。首先选取控制精度高、适用于转速环、电流环参数摄动范围的论域及量化、比例因子,然后制定计算量小、灵敏度高的隶属度函数和保证响应速度、限制超调的模糊规则,再建立转速环、电流环同时采用参数自整定模糊PI调节器的双闭环PMSM系统,能在转速超调量小、恢复时间短的同时,通过模糊控制实时在线调整电流环PI参数,减小电流波动从而抑制电磁转矩波动。仿真结果表明此方法下系统在负载突变时转矩的波动得到了明显抑制,增强了系统的抗干扰性和鲁棒性。

三相PWM整流器双闭环PI调节器的新型设计

通过分析三相脉宽调制(PWM)整流器在d-q旋转坐标系下的数学模型,设计了具有前馈解耦控制的PWM整流器双闭环控制系统。根据系统对电流内环的控制要求设计电流比例积分(PI)调节器,提出按闭环幅频特性峰值(Mr)最小准则来确定调节器参数的方法;根据系统对电压外环的控制要求,采用模最佳整定法来设计电压PI调节器。最后对整个PWM整流器双闭环控制系统进行仿真,仿真结果验证了PI调节器设计的正确性。

双闭环模糊PI控制的双馈发电机矢量控制系统

针对双馈发电机数学模型具有非线性、多变量、强耦合等特点,在矢量控制的基础上,提出了采用双闭环模糊PI控制方式,其中转子电流内环为PI控制,转子旋转角速度ωr外环为模糊PI控制,按照双馈发电机性能指标最佳控制中的功率因数最高控制方式,使用MATLAB对其建模并仿真,验证了所采用控制方法的正确性和可行性,并可实现在比较宽的风速范围内实现较大风能的吸收;当风速发生变动的工况下系统也具有良好的动态品质。

基于能量守恒PI控制方法的有源电力滤波器研究

针对并联型有源电力滤波器谐波电流分量检测运算复杂,从直流侧电容电压以及APF补偿电流的双闭环控制角度出发,分析了在省略谐波及无功电流模块后的APF电流关系,在此基础上提出可基于新型电源电流控制的方法,不再需要复杂的硬件设计和有功电流运算单元,且保留了双闭环电流控制回路和参考指令电流控制器。并从能量守恒的角度论证了这种方法的可行性,提出了一种高性能的APF控制方法。最后通过仿真实验证明理论分析的正确性。

基于DSP的三相PWM整流PI调节器设计

通过分析三相脉宽调制(PWM)整流器在a-b-c及d-q旋转坐标系下的数学模型,设计了具有前馈解耦控制的PWM整流器双闭环控制系统。根据系统对电流内环及电压外环的控制要求设计了电流比例积分(PI)调节器及电压PI调节器。最后对整个PWM整流器双闭环控制系统进行仿真,并采用以DSP为核心构建PWM整流器控制系统,仿真和实验结果验证了PI调节器设计的正确性。

基于复合PI控制器的永磁伺服电机电流控制

在永磁电机伺服系统中,电流环PI控制器通常基于零极点对消的方式设计得到,这会限制系统动态性能的提升。针对这一问题,首先通过传递函数分析说明传统电流环PI控制器存在的问题,然后基于状态方程设计电流环复合PI控制器。通过传递函数进行对比,从理论上说明电流复合PI控制器比传统电流PI控制器具有更好的抗扰性能,并给出相应的约束条件。最后,通过实验对比电流阶跃响应和跟踪正弦给定响应。实验结果表明,采用复合PI控制器的电流控制系统对正弦给定的跟踪误差更小,电流阶跃响应也更快,即电流复合PI控制系统具有更好的跟踪性能和抗扰性能,证明了所提方法的有效性。

CO_2焊接逆变电源的模糊PI电流波形控制研究

CO2气体保护焊中影响飞溅和焊缝成形的直接因素是焊接电流。文章通过电流波形发生器产生符合提高焊接质量的短路、燃弧阶段的电流波形,并设计了相应的模糊PI控制器,构成CO2焊接逆变电源的模糊PI电流波形控制系统,以减少飞溅,提高焊缝成形。仿真研究表明,所设计的控制器系统能使焊接电流快速、准确地跟踪给定的电流波形。文中讨论了回路电感对短路末期焊接电流大小的影响,为实际的CO2焊接逆变电源控制系统的设计提供理论依据和参考。

多维力传感器动态实验台电磁激振器建模与电流环PI控制

针对目前因缺少对标定用多维力传感器动态力发生装置的研究,研究一种电磁式动态力发生装置.根据电磁场理论建立电磁激振系统数学模型,通过对非线性系统线性化处理,建立系统的状态空间数学表达式,为系统控制策略研究提供理论依据.针对电磁激振器存在动态响应速度慢、幅值衰减严重等缺点,建立电流环PI控制,实验研究表明,电流环PI控制对系统动态性能有明显改善.

改善步进电机电流响应速度的抗饱和PI控制

目的为了提高连续式包装机的生产效率,提出一种新型的抗积分饱和PI电流控制器设计方法。方法针对PI控制器积分饱和现象引起的步进电机绕组电流响应过慢问题,根据控制器输入输出状态,确定抗饱和增益值的大小,调整积分作用效果。在控制器输入变化较慢时,充分发挥积分器的作用,减小超调量;在输入变化较快时,使积分器更快地退出饱和,提高系统响应速度。结果实验结果表明,该方法较传统PI控制和反计算固定增益PI控制能更精确地控制绕组电流,有效提高了电流响应速度和减小了超调量。结论该方法使绕组电流更好地跟随参考值变化,改善了电机在不同运行状态下的动态性能。

无刷直流电机模糊PI自适应控制系统仿真研究

无刷直流电机具有强耦合、非线性特点,针对传统PI算法在实际控制过程中存在响应速度慢、动态性能差等问题,设计无刷直流电动机模糊自适应PI控制系统,采用转速电流双闭环控制,转速环采用模糊PI自适应控制器,电流环采用滞环控制器。在Matlab/Simulink环境下,将独立功能模块和S函数相结合,搭建各功能子模块,建立BLDCM调速系统的仿真模型。仿真试验结果表明,模糊PI自适应控制系统具有比传统PI响应速度快,控制精度高,运行稳定等优点。