DAB储能变换器双闭环模型预测控制与PI补偿控制策略研究

针对直流微电网中分布式电源输入输出功率不稳定造成的直流母线电压波动问题,鉴于双有源桥(DAB)储能变换器具有能量双向流动的特点,提出一种基于内模原理的双闭环模型预测控制策略。在分析DAB变换器扩展移相调制原理与特性基础上,重点研究电压外环和电流内环的模型预测控制策略。针对模型预测控制性能依赖电路参数准确度问题,分别从电路主要参数失配对功率传输和直流母线稳压的影响两个角度出发,深入分析模型参数敏感度。最终设置直流母线电压稳态误差灵敏度区,在误差灵敏度区外仅采用双闭环模型预测控制以保证系统的动态响应性能,在误差灵敏度区内采用双闭环模型预测控制和PI补偿控制以消除系统稳态误差。搭建实验平台进行实验验证,结果表明:在系统受到扰动时,DAB储能变换器可实现快速地充放电对系统进行补偿,混合控制策略可快速保持母线电压的稳定,实现系统功率均衡,增强系统抗扰能力。

积分加纯滞后系统的双预测PI控制及其应用

Smith预估控制器控制积分加大纯滞后过程时,鲁棒稳定性差,输出存在静态余差,无实际应用价值.提出了一类基于该过程的双预测PI控制器:具有内环和外环两种预测PI控制器.内环将系统稳定,外环消除输入干扰的影响和改善控制系统的动态性能.这种控制器结构简单,可调参数少,参数的调节方便、直观.仿真和实际应用表明:在干扰和模型失配的情况下,此类控制器仍然具有良好的控制性能和鲁棒稳定性能,是一种值得在实际工程中推广应用的新型控制器.

一类非自衡加纯滞后系统的双预测PI控制

提出了一类基于非自衡加大纯滞后过程的双预测PI控制器的结构形式.这种控制器结构简单,可调参数少,参数的调节方便、直观.仿真结果表明:在干扰和模型失配的情况下,此类控制器仍具有良好的控制性能和鲁棒稳定性,是一种值得在实际工程中推广应用的新型控制器.

一类非自衡加滞后系统的免疫Smith控制

以不确定的非自衡大时滞过程为研究对象,把常规的Smith预估器嵌入双闭环预测控制系统中,并引用先进的免疫控制系统对控制器参数进行在线修正和调整,使系统达到了理想的控制效果。理论分析和仿真结果表明,这种控制方法不仅可以消除时滞给系统带来的不良影响,跟踪迅速,且鲁棒性好,能够有效地抑制干扰,使系统具有良好的动静态特性。

基于模型预测的三电平PWM变流器直接功率控制

为了满足脉宽调制型变流器功率响应速度快以及绝缘栅双极型晶体管开关频率恒定等要求,提出了基于模型预测的直接功率控制策略用于三电平PWM变流器。该控制策略采用电压外环、功率内环的双闭环控制,外环省略了锁相环环节,简化了控制系统结构;内环无需PI调节器,参数设计简单,响应速度快。利用MATLAB/SIMULINK仿真平台搭建了三电平中性点箝位型PWM变流器模型,对比分析了提出的控制策略与传统PI控制的效果。仿真结果表明,新的控制策略有效降低了交流侧电流总谐波失真率,提高了交流侧功率因数,具有良好的动态和稳态性能。

基于VSC整流站的模型预测控制器

针对传统VSC系统使用的双闭环PI控制系统存在的PI参数多且整定困难,系统响应时间长等问题,提出了一种基于VSC-HVDC整流侧的有功、无功功率控制策略。详细描述了该控制策略的实现过程,并结合仿真实例进行说明和验证。在MATLAB中搭建了向无源网络供电的VSC-HVDC整流侧系统,对整流侧的有功功率、无功功率进行仿真分析。仿真结果表明,与传统的双闭环PI控制系统相比,提出的控制策略具有更好的动态响应性能。

打叶复烤成品片烟装箱含水率控制策略设计及应用

为解决打叶复烤生产线中片烟装箱含水率不稳定等问题,通过仿真分析了现有装箱含水率控制策略的性能,基于复烤机出口含水率与装箱含水率之间的串行关系设计一种串行预估补偿控制策略。该控制策略采用双闭环控制结构,内环采用预测PI控制器对复烤机出口含水率进行控制,外环采用预估补偿控制器对装箱含水率中的长时滞环节进行控制。以同一批次同一等级的配方模块烟叶为材料,对串级控制和串行补偿控制两种策略进行对比测试,结果表明:串级控制下装箱含水率波动范围为11.79%~12.60%,均值为12.33%,偏离设定值12.20%较大;串行补偿控制下装箱含水率为12.10%~12.29%,波动幅度降低,均值为12.19%,基本跟随设定值12.20%,且在模型失配和存在大干扰时该策略抗干扰能力强,鲁棒性能好。该技术可为准确稳定控制复烤机装箱含水率提供支持。