永磁同步风电机控制系统PI调节器参数设计

分析了永磁风力发电机控制系统拓扑结构,对系统的控制结构进行局部改良,区分了PI调节器参数的类型,从而简化了PI调节器参数设计的过程,减少了参数的计算数量。在网侧逆变器PI调节器参数设计的过程中改良了求导流程,并参考其设计过程创建了机侧整流器的PI调节器参数的求导流程。在Matlab中建立了永磁直驱风电系统的仿真模型并代入参数进行了动态仿真。仿真结果表明:设计出的PI调节器参数满足永磁风力发电机运行时的多项要求,可使永磁风力发电机平稳运行,表明建立的系统仿真模型和提出的参数设计流程的正确性。

基于PI与准PR调节的并网逆变器控制参数设计

针对光伏发电系统并网逆变器主要按照经验确定调节器参数的不足,详细分析了基于PI和准PR调节的三相光伏并网逆变器的控制参数设计,通过Simulink仿真平台验证了该方法的正确性,并由对比可知准PR调节器能够更有效地抑制谐波。

一种变参数N-PI型PLL的霍尔位置传感器PMSM转子位置估计方法

在采用开关型霍尔位置传感器的永磁同步电机矢量控制系统中,传感器安装偏差严重降低了转子位置估计精度,分析3扇区平均速度位置估计偏差中偶次谐波和直流偏置的产生机理,建立位置偏差函数的数学模型,提出一种变参数的陷波-比例积分锁相环(N-PI型PLL)位置估计方法,消除位置估计偏差中的2次谐波及更高的偶次谐波,根据锁相环的工作原理及要消除的谐波,设计和优化了陷波-比例积分锁相环的参数。并通过仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。

基于解析计算的CSC-PMSG-WGS控制器PI参数设计

在基于电流源型变换器的永磁同步风力发电系统(CSC-PMSG-WGS)控制中,比例积分(PI)控制依然是广泛采用的基本控制方法。传统PI参数设计方法由于采用诸多近似计算而使得设计结果不准确,或是由于采用智能优化算法进行参数自动寻优导致PI参数的设计方法不通用。为了综合考虑系统中控制器PI参数设计的准确性和简便性,提出一种基于解析计算的设计方法。该方法首先在分析考虑工程实际情况的控制系统传递函数基础上,推导出控制器PI参数解析计算表达式;然后按照系统性能要求及系统参数确定计算式中的关键待定参数进而得到PI参数的值;最后,针对10k W CSC-PMSG-WGS系统实例,分析采用该方法的PI参数详细设计过程。仿真和实验结果证明了采用所提控制器参数设计方法能够有效减少控制器参数设计工作量,并且取得良好的动态和稳态控制性能。

基于二自由度PID的永磁同步曳引机调速策略

针对基于一自由度PI控制的电梯永磁同步曳引机调速系统无法兼具良好的鲁棒性与跟随性,而影响乘梯舒适度的问题,提出一种基于二自由度PID控制的调速优化策略。首先建立了永磁同步曳引机的数学模型,分析了在电梯运行过程中其等效负载转矩与等效转动惯量的变化规律,构建了一自由度PI控制方案并阐明了该方案未能兼顾系统鲁棒性与跟随性的原因。在此基础上,提出了基于二自由度PID控制的调速改进策略,并给出了其参数设计方法,最后利用仿真试验验证了所述调速策略的有效性与优越性。

基于分数阶PI的三相并网整流器调压优化策略

直流侧电压具有优良的动态响应与抗扰动特性是衡量三相并网整流器性能的关键。本文论述了一种基于分数阶PI调节器(FOPI)的整流器直流电压双闭环控制策略,FOPI相较于PI多了一个控制自由度,故可利用FOPI提升三相并网整流器直流电压的动态性能与抗扰动能力。首先,建立三相并网整流器在dq坐标系下的数学模型,给出了基于传统PI/FOPI的直流电压双闭环控制策略;其次,在分析水循环算法(WCA)原理的基础上,阐述了基于WCA的PI与FOPI的参数设计方法;最后,利用MATLAB仿真软件建立三相并网整流器的仿真模型,进行了相应的案例仿真与实验测试对比验证。仿真与实验对比结果表明,所述FOPI比传统PI在改善三相并网整流器直流电压的动态响应特性和抗扰动性能两个方面均更具优越性。

一种新型的基于单周控制的功率因数校正方法及实验研究

单周控制理论因其控制电路简单且不需要复杂的数学计算等优点目前已被广泛用于FACTS控制。本文提出一种基于单周控制的高性能功率因数校正(PFC)方法,用于对单相整流类负载进行功率因数校正和谐波治理有很大的技术优势。文章分析了基于单周控制的高性能PFC方法的电路拓扑和基本原理,推导了相应的单周控制方程,给出了主电路的主要参数(电感、直流侧储能电容)的设计和选取标准,建立了单周控制高性能PFC电路的大信号模型,并在此基础上进行了控制系统PI调节器设计,将控制系统校正为典型II型系统,消除了稳态误差,提高了抗扰性能,为系统的综合设计提供了理论依据。样机试验结果证明了理论分析和设计的正确性。

永磁同步电机控制参数设计方法

磁场定向控制(FOC)由于其良好的解耦性、较小的转矩脉动和容易实现等优点,成为最广泛使用的永磁同步电机控制方法。电流环参数设计是磁场定向控制的关键。本文通过对电流环进行分析,采用传递函数分析的方法,在考虑交叉耦合的条件下推导控制参数与电流控制性能的关系,给出控制参数的优化选取原则。

MMC型HVDC-Light双闭环控制的参数设计方法

针对模块化多电平换流器型高压直流输电系统换流站级控制,为实现PI调节器参数的快速、准确调节,在分析模块化多电平换流器型轻型直流输电系统连续数学模型的基础上,引入前馈控制,提出了包含前馈-反馈和稳态逆模型的双闭环控制;并对改进后的双闭环控制系统控制器主要参数的设计方法进行了深入研究,详细推导了参数设计过程;最后,通过PSCAD/EMTDC仿真软件对所提出的控制系统结构及其参数设计方法进行了仿真验证,结果证实了所述方法的可行性和有效性。

三相电压型PWM整流器设计方法的研究

选择固定开关频率电流控制策略,给出了三相电压型PWM整流器的双闭环结构,按此方法确定了电压、电流PI调解器的设计方法,同时给出了交流侧电感和直流侧电容的计算方法。在MATLAB/SIMULINK环境下建立其仿真模型,仿真结果表明,该方法使主电路参数的取值范围大大缩小,且保证了系统的动态和静态性能,为实际工程中确定主电路参数和系统设计提供了可靠依据,对三相PWM整流器系统设计有实际意义。

单周控制直流侧APF的综合分析和设计

单周控制理论(OCC)因其控制结构简单,且不需要复杂的数学计算等优点目前已被广泛用于APF的控制。其中直流侧有源电力滤波器并联在整流桥的直流侧,对整流类负载进行谐波治理有很大的技术优势。本文分析了单周控制DC侧APF电路结构和基本原理,给出了主电路的主要参数(电感、直流侧储能电容C)的设计和选取标准。建立了单周控制直流侧APF的大信号模型,在此基础上进行了控制系统中PI调节器设计,将控制系统校正为典型II型系统,从而消除了稳态误差、提高了抗扰性能。为直流侧有源电力滤波器的综合设计提供了理论依据。样机试验结果证明了文中理论分析和设计的正确性。

假定旋转坐标系下的永磁同步电机无位置传感器算法研究

针对无位置传感器算法应用于恶劣工况时参数设计困难的问题,根据位置观测器应用需求进行局部传递函数理论分析,制定参数设计规则。结合基于小信号模型的稳定性分析方法,通过绘制位置观测器参数的特征根轨迹图,进一步确定系统层面下的参数选取范围。在此基础上,依据所得参数变化响应特性与整定规则,设计模糊控制器,提出了一种基于模糊PI的假定旋转坐标下无传感器算法。所提算法避免了实际应用中繁琐的参数调节,能显著提高无传感器电机系统性能。最后,在高速大功率离心压气机控制平台上验证了所提方案的有效性,动态升速角度观测误差0.05°,同时稳态转速波动能够控制在±0.02%。

双馈风电系统参数协调控制策略研究

针对目前双馈风电系统控制参数选取时模型简化较多、PI控制器参数整定困难等问题,建立了双馈风电系统在两相同步旋转坐标系下的数学模型。按照网侧电压外环PI参数、电流内环PI参数、机侧电流环PI参数的顺序依次确定3组PI参数,并在求一组参数时考虑前面已确定参数对此参数的影响,提出了一种相互协调的PI参数优化设计方法。在RTDS实时仿真系统中对双馈机组的稳态、暂态响应特性进行仿真分析,结果表明该方法在稳态、暂态下的跟随性与抗扰动性等控制指标性能良好。

VSC-HVDC直接电流控制的参数整定方法

VSC-HVDC控制系统普遍采用直接电流控制,控制系统的PI参数对其运行性能起着至关重要的作用。在分析VSC整流器数学模型和拓扑结构的基础上,将理论计算和工程试验两种方式相结合,提出基于稳定裕度的双环控制器参数整定方法,利用截止频率和相位裕度整定电压外环的PI参数,达到较好的稳态和动态响应性能。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真试验验证了所提方法的有效性。

直升机自转下滑飞行力学建模与控制器设计

针对直升机自转下滑飞行力学建模及控制器设计开展研究。首先,建立了发动机失效后的直升机动力学模型。然后,对直升机自转下滑状态进行配平计算,得到各前飞速度所对应的稳态下降率;对给定前飞速度及下降率对不同总距操纵下的旋翼气动特性进行了计算;结合基于鲁棒参数设计法的正常飞行状态速度跟踪系统设计了基于下降率误差的PI控制器。最后,开展了仿真验证及结果分析。结果表明,该PI控制器能使直升机转速在一定时间内恢复至期望值附近并稳定,引导直升机成功进入自转下滑,该研究对直升机发动机失效后的自转下滑控制器设计具有一定的指导作用。

Impact of Electric Vehicle Aggregator with Communication Time Delay on Stability Regions and Stability Delay Margins in Load Frequency Control System

This paper investigates the impact of electric vehicle(EV)aggregator with communication time delay on stability regions and stability delay margins of a single-area load frequency control(LFC)system.Primarily,a graphical method characterizing stability boundary locus is implemented.For a given time delay,the method computes all the stabilizing proportional-integral(PI)controller gains,which constitutes a stability region in the parameter space of PI controller.Secondly,in order to complement the stability regions,a frequency-domain exact method is used to calculate stability delay margins for various values of PI controller gains.The qualitative impact of EV aggregator on both stability regions and stability delay margins is thoroughly analyzed and the results are authenticated by time-domain simulations and quasi-polynomial mapping-based root finder(QPmR)algorithm.

基于协调理论的双馈风电机组控制参数研究

常规PI调节器参数主要通过传递函数进行整定,并没有考虑系统整体对其影响,基于双馈异步风力发电系统数学模型,依据变流器控制策略对PI调节器进行研究,分析双PWM变流器控制系统的定向方式,提出从整体系统的角度出发,考虑自然频率和阻尼比的约束条件来确定PI参数的协调控制方法,在RTDS中建模仿真,对其控制效果进行仿真验证。