风火打捆外送系统次同步振荡的改进自抗扰直流附加阻尼控制

针对送端电网大规模风电接入可能加剧火电机组次同步振荡的问题,提出一种基于改进遗传算法的自抗扰附加阻尼控制方法。利用基于总体最小二乘法-旋转不变技术的信号参数估计(TLS-ESPRIT)算法对系统进行次同步振荡特性辨识,根据主模比指标选择合适的控制反馈信号,得到系统在次同步频段内各振荡模式对应的低阶传递函数;结合时间乘绝对误差积分准则(ITAE)指标与极大极小值原理确定被控系统控制目标,并利用改进遗传算法寻优确定多通道自抗扰控制器参数。在PSCAD上搭建含大规模风电的测试系统模型,仿真结果表明基于改进自抗扰控制的附加次同步阻尼控制器在送端电网多种运行方式和不同故障情况下都能有效抑制汽轮发电机组的次同步振荡,鲁棒性较强,同时低阶自抗扰控制器也具有令人满意的控制效果。

双馈感应风机分数阶自抗扰广域阻尼控制器设计

针对含双馈风力发电系统(doubly fed induction generator,DFIG)互联电网强非线性和模型不确定性的特点,设计了一种非线性鲁棒分数阶自抗扰(fractional order auto disturbance rejection controller,FADRC)广域阻尼控制器,以增强互联电网阻尼控制能力,抑制功率振荡。首先,对系统状态方程进行微分同胚映射得到系统分数阶的映射模型,进而构造扩张状态观测器(extended state observer,ESO)估计双馈风力发电系统的模型误差与外部扰动等不确定因素,以实现非线性模型动态补偿线性化,其次,利用自抗扰控制理论中的非线性状态误差反馈律控制理论设计DFIG阻尼控制器。仿真结果表明,大、小扰动下该方法动态特性良好,具有响应迅速、对参数变化及扰动不敏感等优点。该设计方法比传统PI控制具有更好的鲁棒性,能够增强DFIG阻尼控制能力,抑制互联电网功率振荡。

线性自抗扰技术在LCL逆变器并网电流控制及有源阻尼中的应用

有源阻尼是解决LCL滤波器谐振问题的有效措施,传统的电容电流反馈有源阻尼方法需要增加额外的电流传感器,并网电流反馈有源阻尼存在微分信号提取困难等问题。为此,提出基于线性自抗扰技术(linear active disturbance rejection control,LADRC)的LCL逆变器并网电流控制及有源阻尼策略。基于LCL滤波器数学模型,设计三阶LADRC并网电流控制器,分析LADRC的跟踪和抗扰能力;将扩张状态观测器(extend state observer,ESO)得到的并网电流微分及二阶微分观测信号作为有源阻尼反馈量,以实现基于并网电流微分反馈的谐振抑制目标,避免了传统直接求取电流微分带来的噪声等问题。仿真和实验结果证明了本文所提策略的有效性。

基于无源与自抗扰的Vienna整流器控制策略研究

为提高整流器抗干扰能力与减少对电网的不良影响,采用T型VIENNA整流器实施直流输出电压、交流输入电流的综合控制。在建立三相T型VIENNA整流器数学模型的基础上,提出非线性虚拟阻尼注入的无源电流控制算法,使输入电流具有跟踪速度快、稳态精度高、谐波畸变率低的特性;采用直流侧电压反馈误差非线性控制的自抗扰算法,实现了在负载扰动和电网电压波动时直流侧电压的快速恢复和稳定输出。该控制策略与典型的电压比例-积分调节(proportional-integral controller,PI)+电流PI或传统无源电流控制策略相比,可使Vienna整流器运行于高功率因数,低谐波畸变率,直流侧输出电压稳定,抗负载、电网电压扰动能力强。仿真与实验结果验证了T型Vienna整流器电压、电流误差非线性控制的无源与自抗扰策略的可行性和有效性。

自抗扰控制对具边界扰动和区间内反阻尼的波动方程的镇定

本文讨论边界具有外部扰动和区域内具有反阻尼的一维波动方程的的镇定问题.主要的方法是后退反演变换和自抗扰控制方法.即通过扩张状态观测器将扰动在线估计并在反馈控制中实时消除.本文在扩张状态观测器中使用了两种增益调整策略——常数高增益与时变增益.为避免常数高增益带来的峰值问题,在控制环节中使用了饱和方法.时变的增益可以在很大程度上减少扩张状态观测器中由于常数高增益引起的峰值问题同时可以达到完全消除干扰的镇定效果.

含双馈风电机组系统的广域阻尼控制器协调优化策略

为了提高含双馈风电机组系统抑制低频振荡的能力,提出一种基于自抗扰控制器的广域阻尼控制器协调优化策略。首先对含有双馈风电机组的电力系统进行建模;然后基于系统可观/可控性综合几何指标选择广域阻尼控制回路;最后利用人工蜂群算法对自抗扰控制器和广域阻尼控制器进行协调优化,以增强系统的稳定性。通过2区域4机系统和新英格兰10机39节点系统案例验证了所提出的方法在抑制含双馈风电机组系统低频振荡方面的可行性和有效性。

航天器姿态输出反馈抗干扰跟踪控制

针对采用四元数描述的航天器姿态运动模型研究输出反馈抗干扰跟踪控制问题.首先在姿态运动模型的基础上,结合四元数的性质设计扩张状态观测器(extended state observer,ESO)来估计角速度和干扰力矩,从理论上保证了ESO中的四元数状态满足范数约束,并证明了观测误差的收敛性;进一步利用互连和阻尼分配无源控制(interconnection and damping assignment passivity-based control,IDA--PBC)理论设计控制律,通过姿态和角速度误差状态变换以及引入误差积分项,使得期望的姿态和角速度误差,以及积分项误差运动方程中均出现阻尼项,提高了系统的抗干扰性能,最后利用Laypunov函数证明了闭环系统一致最终有界稳定.仿真结果验证了所设计ESO和IDA--PBC控制律的有效性.

结合有源阻尼的风电变流器改进线性自抗扰控制

为提高风电变流器网侧的稳定性,解决负载波动时变流器并网接口的谐波和谐振问题。提出了一种改进的有源阻尼线性自抗扰控制(ADLADRC)策略。首先建立LCL型变流器数学模型,分析传统三阶自抗扰控制器原理。在此基础上,为提高传统观测器的观测能力,设计了在观测器总扰动通道上串联滤波器的改进自抗扰控制,并引入有源阻尼与其结合完成改进ADLADRC控制策略设计。然后通过频域分析法对改进ADLADRC下变流器系统进行频率特性分析可知,改进ADLADRC控制具有更好的并网稳定性和谐波谐振抑制力。最后,通过仿真对比所提控制策略与传统LADRC、传统PI控制下的并网点电流波形。仿真结果显示稳态条件改进ADLADRC满载谐波率相比PI的2.89%降为0.39%和半载谐波率相比PI的7.64%降为0.60%,表明所提控制策略不仅有更好的并网稳定性,还有在负载波动时快速的动态响应和谐波抑制力。

扩展近似时间最优伺服控制及其试验验证

针对带有惯性阻尼环节的典型伺服系统,提出一种能实现大范围快速定点运动的控制方案。控制方案首先利用时间最优控制律进行快速目标追踪,当系统速度下降到一定范围内时平滑切换成线性控制律。采用线性控制区内的闭环极点阻尼系统和自然频率作为设计参数,给出了全参数化的控制律。基于Lyapunov理论分析了控制系统的闭环稳定性。将该控制方案用于一个直流伺服电机的位置-速度环的定点位置控制,并进行了MATLAB数字仿真和基于TMS320F28335 DSC的试验研究。结果表明:所设计的控制系统可以对大范围的给定目标进行快速和准确的跟踪,且对扰动和系统参数差异具有较好的鲁棒性。

三明治结构挠性传动系统的PID-P复合控制

针对三明治系统的弱阻尼挠性模态引起的机械谐振问题及齿隙非线性因素的影响给出了一种PID–P复合控制方法.系统中齿轮力矩反馈至齿轮前端经死区非线性后引起振荡加剧.为此本文提出将系统结构中的反馈齿轮力矩当作扰动信号来处理,设计了基于对象输入输出的内环反馈扰动观测器.文中给出的控制器未知参数配置的系数表法简单易懂,且物理意义清晰.仿真结果表明,文中提出的外环PID–P控制和内环反馈型扰动补偿的复合控制策略可以很好的抑制由齿轮间隙引起的振荡,而且可以获得较好的扭矩传递性能.更重要的是相对于先进的控制设计理论来说,控制器易于实现.

LCL滤波并网逆变器的自抗扰控制

提出一种简化的鲁棒控制,以提高通过LCL滤波器连接到电网的三相电流控制电压源逆变器(VSI)的性能。LCL滤波器谐振的存在使控制系统的动态变得复杂并限制了其整体性能,特别是在考虑干扰和参数不确定性时。为解决这一问题,提出了一种基于线性自抗扰控制的鲁棒有源阻尼方法。通过使用Pade近似减少系统传递函数的阶数,对系统进行简化。仿真结果表明,在存在参数不确定性和外部干扰的情况下,提出的基于线性最优自抗扰控制(LADRC)的电流控制器实现了高功率质量和良好的动态性能。建立实验装置以验证所提控制策略的有效性和实用性。

球杆系统的阻尼自适应抗扰控制

为了提高球杆系统的稳定性和抗扰性能,设计一种阻尼自适应抗扰控制策略.首先,分析球杆系统的非线性动力学过程,并在平衡点附近建立用于控制策略设计的线性模型.然后,在线性自抗扰控制(LADRC)基础上,提出一种阻尼自适应抗扰控制策略,可以克服不稳定对象的闭环振荡,提升抗扰性能.最后,通过仿真和实验,对阻尼自适应抗扰控制与LADRC的控制效果进行比较.结果表明:相较于LADRC,文中方法的震荡超调、调节时间和抗扰性能等指标更加优异,文中方法具有优越性和有效性.

基于LADRC与模糊自适应的新型有源阻尼谐振抑制策略

针对LCL型并网逆变器固有谐振属性容易引起系统谐振,影响系统稳定性的问题,采用无需增添额外传感器的并网电流反馈有源阻尼(GCFAD)法抑制谐振,并引入高通滤波器(HPF)抑制传统GCFAD中二次微分环节对高频谐波电流的放大效应。为应对电网阻抗变化导致谐振频率偏移时阻尼参数难以根据系统变化进行实时调节,提出一种基于线性自抗扰的新型并网电流反馈模糊自适应有源阻尼控制策略(FHPF-LADRC),进一步提高系统的鲁棒性。使用频域分析法分析新型有源阻尼控制对抑制系统谐振峰值和高频谐波衰减的效果,通过仿真结果验证了新型有源阻尼控制策略不仅有效提高系统阻尼效果,还增强系统稳定性和谐波抑制力,具有较好的可行性。

基于VSG的风储并网系统电池储能附加自抗扰阻尼控制策略

为提升含双馈风电并网系统抑制低频振荡的能力,提出一种基于虚拟同步发电机控制的电池储能附加自抗扰阻尼控制策略。首先,基于复数力矩系数法阐明了电池储能附加自抗扰控制增强系统阻尼的原理;然后,以储能变流器虚拟同步发电机有功控制环节的有功功率参考值为输入,以同步发电机角速度偏差量为输出,通过系统辨识方法获得两时域信号之间的开环传递函数;在此基础上,以同步发电机角速度偏差量作为控制器的输入信号,通过在储能变流器的虚拟同步发电机有功环节附加自抗扰阻尼控制,然后使用粒子群算法整定阻尼控制器参数;最后,通过时域仿真验证了该阻尼控制策略抑制低频振荡的有效性。仿真表明:所提方法可以及时减小系统功率振荡衰减到零的时间且减小超调量,增强含大规模风电并网系统阻尼。