基于内模控制的改进型三相PWM整流器

针对三相电压型PWM整流器的双闭环控制系统直流母线电压超调较大、对扰动克服能力不强、鲁棒性差等问题,本文对控制系统进行了改进,在电压外环设计一种基于内模原理的控制器以取代传统PI控制器,并对内模控制器中滤波器部分的参数设计进行分析,最后使用MATLAB/SIMULINK进行仿真研究,并与电压外环采用PI控制器的系统性能进行比较。仿真结果表明,在电压环采用内模控制器,可以有效降低直流母线电压超调,快速抑制扰动,具有良好的鲁棒性,性能优于传统PI调节器。

三相电压型PWM整流器的双滑模控制方案研究

三相电压型PWM整流器是一个强非线性系统,采用常规线性控制难以达到理想的控制效果,动态性能差且参数调节复杂。滑模控制(SMC)可有效解决非线性系统的控制问题。针对电压外环采用滑模控制而电流内环采用非滑模控制方案对PWM整流器整体动态性能和鲁棒性的影响,提出了电压外环和电流内环均采用滑模控制的双滑模控制方案。给出了双滑模控制系统的详细设计过程,并通过Matlab/Simulink搭建了系统仿真模型,对双滑模控制方案和电压外环采用滑模控制、电流内环采用PI控制方案进行对比仿真。结果表明,采用双滑模控制的PWM整流器系统不仅设计和实现简单,而且具有更优越的鲁棒性和动态性能。

改进的PWM方法及小样本下的稳健区间估计

小样本情形下,样本均值易受异常点的影响,导致经典方法得到的置信区间不具有稳健性.文章合理改进了PWM方法,并借助一般的和加权处理的Bootstrap方法进行区间估计比较.结果显示改进的PWM方法得到的置信区间较短,而真值覆盖率更高,并且具有更好的稳健性.

双馈发电机网侧PWM高阶滑模控制研究

针对双馈发电机的参数变化及外部扰动对网侧PWM的影响的问题,传统PI调节在响应速度,控制精度上表现并不令人满意。由于滑模变结构控制对外部干扰及内部参数变化鲁棒性强,文章提出采用高阶滑模变结构控制网侧PWM对PI控制器进行改进。首先介绍了双馈发电机网侧PWM部分的数学模型,提出高阶滑模变结构策略对其控制。仿真结果可以得出,与PI控制器相比,高阶滑模控制器在应对外部干扰及内部参数变化时能够快速调节直流母线电压,表现出优良的动态特性。

三相电压型PWM整流器MPDPC的鲁棒性分析

在三相电压型PWM整流器传统模型预测直接功率控制(Model Predictive Direct Power Control,MPDPC)的基础上引入延时补偿控制,得到一种改进MPDPC。为了探究改进MPDPC和传统MPDPC的鲁棒性及其鲁棒性主要受哪些参数影响,文中通过计算改进MPDPC和传统MPDPC在不同功率下分别取不同大小的交流侧滤波电感、电阻时系统的功率偏差及交流侧电流畸变率。对计算结果进行分析,表明MPDPC的鲁棒性主要受滤波电感的影响,且改进MPDPC的鲁棒性优于传统MPDPC的鲁棒性。该研究结果对MPDPC系统参数的选取、提高系统的性能等有一定的参考价值。

冲压式气动系统PWM线性化控制及其鲁棒性分析(英文)

针对一种冲压式气动系统,建立了冲压式气动系统的数学模型。考虑到系统的非线性特性,设计了一种基于PWM线性化的控制方法。由于冲压式气动系统结构的不确定性,气源压力的波动,负载大小的变化将导致系统数学模型的变化。针对系统参数的不确定性设计了舵机系统的控制器,并证明了在此控制器下系统的鲁棒稳定性。结果表明:系统的性能满足系统设计要求,基于PWM线性化的控制器设计具有较强的鲁棒性。

三相PWM整流器电压环H∞鲁棒控制器设计及其优化

针对三相PWM整流器电压环的特点,提出了一种H∞鲁棒控制方法。基于PWM整流器的数学模型,建立了满足H∞控制标准型的状态方程,并选择合适的权函数。通过求解Riccati不等式,得到H∞鲁棒控制器。由于控制器待定参数较多,权函数的选择范围较广,因此设计了一种PSO算法,对所设计的控制器参数进行整定和优化,进一步提高了PWM整流器的控制性能,具有更好的动态性能和抗干扰性。最后,通过仿真证明了该方法的可行性和有效性。

三相PWM逆变器鲁棒重复控制策略

为了提高三相CVCF PWM逆变器波形的控制性能(同时具有动态响应快、稳定误差小和鲁棒性好等优点),提出了鲁棒重复控制策略.首先采用鲁棒控制理论对两类不确定建模;然后引进一个虚拟的复不确定Δk代替重复控制器中的长延迟环节z-N+m,将重复控制器集成到鲁棒反馈控制器设计之中形成鲁棒重复控制方案.实验结果表明,采用鲁棒重复控制策略控制的三相逆变器,即使在非线性负载情况下也能保证输出电压的THD含量低、跟踪精度高、响应快;并且在参数变化和负载突变扰动的情况下,仍具有良好的鲁棒性.

移相全桥变换器的PWM全阶鲁棒滑模控制

传统的移相全桥变换器是利用周期平均化方法设计线性控制环节,不能满足分布式发电强鲁棒的需求。针对四个子结构的移相全桥变换器提出PWM全阶滑模控制策略。基于变换器的等效动态模型,在滑模流形中引入积分环节消除静差,分析系统在相空间中的滑模运动过程和滑动的严格存在条件,给出可直接用于控制器数字实现的等效PWM控制函数,并在等效控制函数的基础上加入鲁棒切换项,分析电感与电容参数存在摄动时的鲁棒控制条件。实验结果证明PWM全阶滑模控制策略可以很好地改善系统的鲁棒性和调节性能,同时滑模控制变换器能以固定开关频率工作,避免了频率随工况改变而变动。

三相PWM整流器的鲁棒反演控制器设计

针对三相电压型PWM整流器在实际系统中存在因运行状态改变而导致参数不精确的情况,建立了包含不确定因素的PWM整流器数学模型。基于反演(back-stepping)的设计方法对该不确定系统设计非线性控制器,并在控制项中引入鲁棒控制项以补偿不确定性的影响,使控制器的鲁棒性能得到增强。应用Lyapunov稳定性定理证明该系统为渐进稳定,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型并对控制器性能进行验证。仿真结果表明,所设计控制器具有良好的动态性能与跟踪性能。

三相PWM变换器的鲁棒变结构控制

分析了三相脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)功率因数校正(Power factor correction,PFC)变换器的工作原理和数学模型.针对现有控制方法在参数不确定及参数变化时性能变差的问题,提出采用鲁棒变结构控制减小系统参数不确定性的影响,同时采用渐缩滑动边界的方法减小了控制量的颤振.仿真及实验结果表明,与传统PI控制和反馈线性化方法相比,本文方法不仅在标称参数时具有较好的动静态性能,而且在系统参数发生变化时,具有更强的鲁棒性.

三相电压型PWM整流器模型自校正预测控制

针对传统模型预测控制(MPC)对模型依赖性强,鲁棒性能较差的问题,提出了一种模型自校正预测控制。根据三相电压型PWM整流器的模型计算预测电流值和实际电流值估算实际模型参数值。算法可实时对模型参数进行修正,消除模型参数不匹配对系统的影响,增强控制系统鲁棒性。仿真与实验结果表明,所提模型自校正预测控制算法在模型参数变化时具有较强的鲁棒性,可显著提高MPC的控制品质。

电压型PWM整流器无模型预测电流控制

模型预测控制近年来在电压型PWM整流器上得到深入研究，具有原理简单、动态响应快、易于实现等优点，其不足之处是计算量大且需要精确的系统模型和系统参数。通过分析PWM整流器模型，结合预测控制算法与快速矢量选择，得到直接电流控制方法。该方法可通过一次预测计算和比较得到当前时刻使得控制效果最好的一个矢量，简化后得到无模型预测电流控制，其特点是每个控制周期内仅需对电网电流进行一次采样，不依赖于整流器模型和参数。该方法鲁棒性强且动态、稳态性能良好。本文从稳态、动态性能和鲁棒性等方面对直接电流控制和无模型预测电流控制进行了对比，实验结果证明了两种方法的正确性和有效性。

基于矢量控制的PWM整流器线性自抗扰控制

三相电压型脉冲宽度调制(PWM)整流器是一个非线性控制系统,在实际运行中往往存在很多干扰,特别是在负载突变或者系统参数变化时,直流侧输出电压会出现不稳定的现象。针对这个问题,研究了一种线性自抗扰控制(LADRC)策略,将鲁棒性较高的LADRC技术引入电压外环控制中,利用线性扩张状态观测器对扰动进行补偿,电流内环采用PI控制。为简化滤波电感设计,采用具有固定开关频率的空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术。最后,搭建仿真模型对LADRC策略和传统PI控制策略进行仿真对比,并搭建实验样机对LADRC策略进行验证。结果表明,LADRC策略具有良好的鲁棒性和工作性能。

基于反向解耦的电压型PWM整流器内模控制

针对三相电压型PWM整流器提出了一种新型双闭环控制方法。在同步旋转坐标系下建立了三相电压型PWM整流器的数学模型,考虑其耦合特性,采用反向解耦方法实现了标称系统的完全解耦,并对解耦后的广义被控对象设计了电流内环的内模PI (Internal model control PI, IMC-PI)控制器,在此基础上,基于电压外环的简化模型设计了IMC-PID控制器。仿真结果表明所提方法既保证了系统的完全解耦,又减少了控制器整定参数个数,可使系统同时具有更好的动态性能和鲁棒性。

三相PWM整流器滑模控制系统设计

三相PWM整流器和不控整流器的差别是其具备十分强的非线性特点,鉴于此,在对PWM整流器的控制系统进行设计的过程中,实现比较理想的控制效果难度非常大,并且动态性能不理想,参数的调节也非常复杂。与传统的PI调节器不同,滑模控制在对非线性系统进行控制时可以得到比较理想的动态效果,而且整个系统的鲁棒性也得到了加强。因此,文中在PWM整流器控制中引入了滑模控制,对电压外环和电流内环均采用滑模控制,通过引入滑模,可以使整个系统具有更快的响应速度和更好的抗干扰能力。利用Matlab/Simulink的仿真平台对设计的控制环路的实际控制效果进行了仿真验证,仿真结果表明,引入滑模控制的三相PWM整流器控制系统得到了很大程度的简化,并且具有更优的动态性能和鲁棒性。

电力机车单相PWM整流器μ综合直接电流控制

外界环境改变以及功率器件老化等因素,会不可避免地导致电力机车单相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器系统网侧电路参数发生变化,这一现象易影响整流器系统控制性能。为提升单相PWM整流器系统在网侧电路参数摄动情况下的鲁棒性,提出一种基于结构奇异值(structure singular value,SSV)理论的μ综合直接电流控制(directcurrentcontrol,DCC)策略。在单相PWM整流器dq坐标数学模型的基础上,得出电流环系统状态空间;利用性能加权函数约束电流控制系统跟踪精度、规划抗干扰能力以及限制控制输出大小,同时引入虚拟性能不确定模块,进一步归纳出具有结构化不确定性的单相PWM整流器μ综合控制问题;经D-K迭代所得该μ综合问题结构奇异值曲线峰值为0.895,表明μ综合直接电流控制器可使单相PWM整流器系统满足鲁棒稳定与鲁棒性能要求;通过半实物仿真平台对μ综合DCC策略与直轴交轴(direct-axis quadrature-axis,DQ)电流解耦控制策略进行实验对比研究,结果表明:所提控制策略动态响应速度快,且在网侧等效电感参数摄动情况下系统鲁棒性较强。

单相PWM整流器H_(∞)回路成形鲁棒直接电流控制

网侧等效电感参数摄动是单相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器系统模型不确定性的显著表征,这一特性易降低整流器系统的鲁棒性。为降低因测量误差、运行工况变化等导致的模型参数摄动对控制系统鲁棒性的影响,提出基于鲁棒控制理论的H_(∞)回路成形鲁棒直接电流(H_(∞)loop shaping robust direct current,H_(∞)-LS RDC)控制策略。选取适当的补偿器串联在电流环前后,构造出期望的开环传递函数。在此基础上,对期望受控对象进行正规化互质因式分解,进一步将H_(∞)回路成形设计归结为针对互质因式摄动模型的H_(∞)鲁棒控制问题。提出根据电流高次谐波特性选取补偿器的依据,并利用Riccati方程求解H_(∞)回路成形控制器,所得鲁棒稳定裕度满足良好鲁棒性设计要求。通过半实物实验平台,开展所提控制策略与直轴交轴(direct-axis quadrature-axis,DQ)电流解耦控制策略的实验对比研究,研究结果表明:该H_(∞)-LS RDC控制策略能有效增强单相PWM整流器系统在网侧电感参数摄动情况下的鲁棒性。

三相电压源型PWM整流器鲁棒自适应控制

为克服物理参数摄动对三相电压源型PWM整流器输出电能质量的影响,提高动态响应速度,本文分析和建立了PWM整流器参数摄动数学模型,基于非线性系统Lyapunov稳定理论,提出一种鲁棒自适应控制策略,并严格推导和论证了控制系统的稳定性。仿真结果表明,相对于传统前馈解耦控制方法,在物理参数出现较大摄动时,系统依然能够保持较好的稳定性,且输入电流谐波较少,当负载功率突变时,新的控制方法能降低整流电压超调,缩短系统稳定时间。新的控制方法对于提高系统鲁棒稳定能力和外部干扰抑制能力具有明显优势。