基于dSPACE的单相并网逆变器控制策略研究

针对电压畸变导致并网电流谐波含量较高的问题,文中提出准比例谐振控制与电压前馈相结合的控制策略。结合准比例谐振控制器在谐振频率处增益无穷大的特点,减小并网电流稳态误差,并引入电压前馈消除电压对系统影响,达到了改善并网电流质量的目的。文中分析了单相并网逆变器数学模型,通过闭环控制来抑制因电压畸变产生的并网电流谐波分量,同时采用控制变量法设定准比例谐振控制器参数,分析准比例谐振控制器参数对系统性能的影响。最后建立MATLAB/Simulink仿真模型并搭建dSPACE-DS1104半实物仿真平台,通过不同策略下的仿真与实验验证了所提策略的有效性。

零电压谐振控制器电路设计

为提升DC/DC变换器的整体性能,满足现代电源应用对体积、性能、效率和重量的要求,经过原理上的论证,设计一种零电压谐振控制器。控制器电路采用商用4.0μm40V高精度双极工艺完成整体设计,电源电压的工作范围为12~20 V,并具有较为合理的工作频率范围和输出驱动短路脉冲电流。在芯片内部设计控制电路以及保护电路,并采用固定关断时间控制方式和双路互补输出结构,实现软开关功能。经仿真实验,结果表明此款零电压谐振控制器电路满足设计要求。

基于模糊控制的永磁同步电机直接转矩控制

设计了基于模糊控制的永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统,采用模糊控制器取代了传统DTC系统中的磁链和转矩滞环比较器及开关表。仿真结果表明:模糊控制PMSM DTC系统运行良好,可实现四象限运行,与传统开关表相比,可有效减小转矩脉动和平均开关频率。研究了转矩误差论域和零电压矢量对模糊控制性能的影响,并基于转矩角对电压矢量作用的影响规律,提出了考虑转矩角的PMSM模糊直接转矩控制。仿真结果表明:在转矩角较大时,考虑转矩角的PMSM模糊DTC系统可有效减小转矩和磁链脉动,改善控制性能。

三相电压型PWM整流器不平衡控制虚拟导纳法

输入电压不平衡会导致三相电压型PWM整流器谐波增加、损耗增大,严重时可以烧坏整流器。针对传统的解决方案结构较复杂、运算量大,提出虚拟导纳控制法。根据三相电压型PWM整流器不平衡时瞬时功率平衡理论,找到虚拟导纳这一核心控制量,引入可实现电流无静差控制的广义积分器,形成两相静止坐标系下电流控制简化方法,由此设计了虚拟导纳控制系统。通过Matlab仿真和实验验证表明该控制方法不仅性能稳定,实现三相电压不平衡时电压无波纹控制和实时可控的功率因数,而且不需要对正负序电流进行独立检测,提高了系统的快速性。引入的广义积分器具有的简单离散迭代算法也大幅减少了计算量。

不平衡电网电压下光伏逆变器控制方法的改进研究

针对电网电压不平衡条件下光伏并网逆变器的控制性能变差的问题,在基于传统双d-q同步旋转坐标系的PI调节器基础上引入具有动态跟踪频率变动的降阶谐振环节,形成新型比例积分一阶谐振(proportionalintegrator and reduced order resonance,PIROR)电流控制器。该控制器不需对不平衡下的正负序电流进行分解,对输出电流可无差控制。加入具有跟踪频率变动的一阶谐振环节可保证同步控制负序电流的精确度,同时谐振系统结构相对简单,易于工程实现。仿真结果表明,在电网不平衡扰动下,该控制方案可提高光伏逆变器在不平衡电网电压下运行的动态性能和运行的可靠性。

舵机控制器零偏电压的测试分析

舵机是高精度位置控制系统,影响舵机的零位误差的因素较多,除了机械结构方面的因素,控制器电子元器件的精度,温漂以及控制器使用的软件算法等非线性因素也会产生一定的零偏电压。当舵机零偏电压过大,导致舵机零位发生较大偏移,最终影响舵机的定位精度。给出了一种舵机控制器零偏电压的测试方法,并通过saber仿真和试验验证等手段,分析了元器件参数分布、温漂和软件算法等因素对零偏电压的影响机理和大小,解释零偏电压测试的重要性。在定位精度较高的舵机系统中,通过该方法可以实现控制器这一级的误差控制。

基于转矩误差带的表贴式永磁同步电机MPTC系统精简策略

传统表贴式永磁同步电机(SPMSM)模型预测转矩控制(MPTC)需要遍历逆变器生成的全部7个电压矢量,计算量较大。由于零电压矢量使得磁链和转矩缓慢变化,常在转矩误差较小时,被用于保持磁链和转矩。分析了不同转矩误差带下,传统MPTC对零电压矢量使用情况,提出通过转矩误差带动态调整备选电压矢量。当转矩误差位于误差带之内时,电机系统直接输出零电压矢量,无需MPTC,否则,采用逆变器生成的6个非零电压矢量。仿真结果表明:基于转矩误差带的精简控制策略的SPMSM系统运行正常。与传统MPTC相比,控制性能基本相当,平均开关频率降低至20%,平均遍历次数降低至12.43%,有效减少了系统计算负担。

基于DVR的感应电动机柔性快速再启动方法

对感应电动机失电后存在的残压影响及其再启动的问题进行了研究,提出利用动态电压恢复器补偿一个幅值和相位逐渐变化的"柔性电压",保证电动机的供电电压在再启动初始时刻和残压相等,随后幅值逐渐增大、相位逐渐移动直到和电源电压相等,使得感应电动机可以快速再启动,同时可以大幅减小再启动过程中的冲击电流和冲击转矩。提出了一种无静差地跟踪"柔性电压"的控制方法,通过对比分析,说明所提控制方法具有简单、可靠、快速的特点;通过理论分析及软件仿真,证明了所提控制方法的有效性以及动态电压恢复器在感应电动机再启动方面应用的可行性。

基于二次调压的串-并型双有源桥变换器模块化均压控制策略

为实现在宽输入电压下串-并型双有源桥(ISOP-DAB)变换器模块化均压控制,在无互联均压控制策略的基础上,提出一种基于二次调压的串-并型双有源桥变换器模块化均压控制策略。所提控制策略通过周期性通信二次调节无互联均压控制中每个模块的均压指令值,在保证系统的可靠性与可拓展性的基础上,实现了宽输入电压下ISOP-DAB的输入均压和输出电压无静差控制。实验结果验证了所提控制策略的有效性。

基于自适应下垂特性的孤立直流微电网功率精确分配与电压无偏差控制策略

基于下垂控制的直流微电网为自主集成分布式电源、储能单元和多类型负荷提供了一种有效的方式。在传统下垂控制作用下,由于直流微电网中各分布式电源出口线路参数不一致,且存在本地负荷,因而降低了负荷功率的分配精度,难以最大程度发挥分布式电源的效率,甚至引发分布式电源过载等问题,同时线路电阻上的电压降会进一步降低直流母线的电压质量。为了实现分散控制模式下孤立直流微电网的功率合理分配,并消除直流母线电压的偏差,提出基于自适应下垂特性的功率精确分配策略和直流母线电压无偏差控制策略,且在功率分配策略中考虑了本地负荷的影响。同时对DC-DC变换器在所提改进下垂控制下的响应特性进行分析,并讨论关键参数对系统稳定性的影响。仿真对比结果证明了所提控制策略的正确性和有效性。

基于无差调压U-I下垂的同步定频微网控制策略研究

针对微网孤岛运行时传统电压-电流(U-I)下垂控制中存在的电压偏差以及功率分配不均衡问题,提出一种基于无差调压U-I下垂的同步定频控制策略。该策略利用同步相量测量装置(PMU)为微网内分布式电源逆变器提供全局同步参考信号,实现同步定频运行;在U-I下垂控制的基础上,通过电压偏差调节环节,将下垂曲线平移实现二次调压;根据PMU的量测信息,实时计算受控逆变器出口到并网点间线路阻抗,通过设置虚拟阻抗对线路进行补偿,减小线路阻抗不一致时因二次调压对功率分配造成的不利影响,实现高精度的功率分配。最后,通过Matlab/Simulink仿真模型验证了所提出控制策略的有效性。

直流微电网电压无静差与环流抑制策略研究

孤立直流微电网中,由于并联变换器所带负荷的波动与线路阻抗的不同,因此会存在直流母线电压降落和变换器间的环流问题。提出一种无源控制与PI控制结合的新型三闭环控制策略,以无源控制为电流内环,PI控制为中间电压环,线路阻抗补偿为最外环,既实现了对于扰动快速的无静差的跟踪,又有效的抑制由于线路阻抗不同而产生的并联变换器间的环流。为了验证所提出的控制策略,以两个BOOST变换器并联为例,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,将传统的无源控制与新型的控制策略进行比较分析,仿真结果表明,所提出的控制方法可以使电压无静差的跟踪负荷变化,而且基本消除了环流,最后,在RT-LAB的半实物仿真平台进一步验证了方法的有效性。

基于功率解耦的低压微网无静差下垂控制

由于传统下垂控制很难对阻感比相对较高的低压微网频率及电压幅值进行有效控制,且在离网运行时,负荷的变化将会使频率或电压幅值偏离额定值。提出了一种基于功率解耦的无静差下垂控制方法,并将其用于主从-对等混合控制低压微网中,利用Matlab/Simulink软件搭建主从-对等混合控制微网系统模型,对提出的控制策略进行仿真验证。结果表明,所提方法在改善低压微网频率及电压幅值方面优于传统下垂控制。

不平衡电压跌落下DVR的零稳态误差控制

为了提高DVR补偿不平衡电压跌落的性能,将零稳态误差调节器用于电压外环以改善补偿效果。结合负荷电压外环、滤波电容电流内环的双闭环控制策略,对基于电压矢量控制的DVR进行了研究。应用MATLAB进行系统仿真,结果表明该方法具有良好的动态性能与补偿效果,验证了控制策略的正确性、优越性与有效性。