Research on DCC Strategy for Grid-Connected Inverter of D-PMSG under Unbalanced Network Voltage Conditions

According to performance analysis of a three-phase grid-connected inverter mathematical model of a directly-driven wind turbine with a permanent magnet synchronous generator (D-PMSG) under unbalanced network voltage conditions, a dual current-loop control strategy (DCC) oriented on positive voltage and negative current is proposed to inhibit the DC voltage fluctuation. Meanwhile, a notch filter is introduced into the conventional control strategy of a phase-locked loop to complete the low voltage ride through (LVRT) ability of the wind generator. A 1.5-MW D-PMSG with a back-to-back IGBT frequency converter was simulated in the PSCAD/EMTDC environment, and simulation results showed that: the maximum wind power tracking was achieved in this system and the proposed DCC strategy could successfully inhibit the rising aging of DC voltage and enhance the ride-through capability of D-PMSG wind generation system under unbalanced network voltage conditions.

单相级联H桥整流器平方电压反馈控制算法

以单相级联H桥整流器为研究对象,对其控制策略进行了研究。首先在采用双闭环控制策略的基础上,构建了dq前馈解耦模型,并通过二阶广义积分算法改善了虚拟交流分量对系统的影响,实现了网侧电流对电压相位、频率的快速精确追踪。其次,对传统电压平衡控制算法进行了改进,通过对功率平衡关系的定义,将输出电压平方作为控制信号,增强了系统自适应能力,提高了系统在投切载时的动态性能。最后,基于MATLAB/Simulink软件进行仿真,验证了所提策略的正确性和有效性。

基于YOLOv5和状态反馈的内燃机转速自动闭环跟踪控制

为了减少内燃机转速自动闭环跟踪控制时间,提出基于YOLOv5和状态反馈的内燃机转速自动闭环跟踪控制方法。通过传感器采集内燃机的转速信息,并结合对应的下降沿关系分析变化信息;分析内燃机的电机结构图,通过电机参数获得转速上限;基于YOLOv5跟踪闭环信息,建构自动闭环策略,通过状态反馈控制转速闭环流程;结合YOLOv5和状态反馈,实现内燃机转速自动闭环跟踪控制。实验结果表明,本文方法的转速跟踪控制收敛时间为13.7s,具有较快的收敛速度。

基于闭环辨识模型的永磁同步直线电机分数阶反馈控制方法

为了提高永磁同步直线电机(PMLSM)的跟随精度,提出了一种基于闭环辨识模型的分数阶反馈控制方法,通过对反馈控制系统误差幅值特性进行特定分数阶次形式的精准调节来有效抑制PMLSM的跟随误差。该方法推导了PMLSM闭环辨识模型,通过误差幅值特性分析,确定了分数阶超前-滞后补偿器参数选定方法,以实现分数阶反馈控制系统对PMLSM控制频域特性的准确描述,进而提高PMLSM辨识精度及控制性能。采用所提方法在PMLSM龙门运动平台上进行辨识方法和不同运动规划的跟踪实验及圆轨迹运动实验的验证,实验结果表明,该闭环辨识方法能有效抑制外界对辨识信号的干扰,所建立的闭环辨识模型准确性高;相较于PID控制方法,所提分数阶反馈控制方法能够大幅减小PMLSM跟随误差,对于不同运动规划,跟随误差的均方根误差值减小至少82.47%,验证了所提方法可有效提高PMLSM跟踪精度。

基于改进高速单光子探测器的复合跟踪控制系统设计

由于半导体红外、光电倍增管单光子探测器受到噪声数据的影响,使得光子计数统计结果不精准,导致应用跟踪系统后,存在控制效果差的问题;利用雪崩光电二极管探测入射光和雪崩现象,改进高速单光子探测器;通过反馈控制环节实现猝灭,终止雪崩,将电压恢复到偏置电压;利用改进后的探测器设计单光子探测信号检测电路,获得所需要的基准电平,完成复合跟踪控制系统的硬件结构设计;设计信号传输计数控制流程,并结合判别公式确定高速单光子探测器与单个因素跟踪度;调节单光子探测器发射触发信号,根据所得到的信号确定组合跟踪脉冲光子数,以此为依据调整跟踪方案,完成系统软件结构设计;实验结果表明,改进后的高速单光子探测器在复合跟踪控制系统应用中,在38.5 ns时计数达到220个,与实际结果一致,具有较好的跟踪控制效果。

基于二自由度PID的三相PWM整流器调压改进策略

基于前端电压源型整流器(voltage source rectifier,VSR)与后端电压源型逆变器(voltage source inverter,VSI)级联的VSR-VSI双三相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)变换器已在电梯能量回馈系统中得到广泛应用,但前端三相VSR采用传统比例积分(proportional integral,PI)双闭环控制结构通常存在中端直流母线电压无法兼顾抗干扰性和跟踪性的问题。为此,文中提出一种基于二自由度比例积分微分(proportional integral differential,PID)的三相PWM整流器调压改进策略。首先,阐述基于VSR-VSI双三相PWM变换器级联系统的结构和工作原理,并给出前端三相VSR的传统PI双闭环控制方案及其参数设计过程,分析该方案不能兼具良好的抗干扰性与跟踪性的原因。在此基础上,给出基于二自由度PID的前端三相VSR直流调压优化策略及其参数设计方法。最后,利用软件仿真与实验测试对比结果共同验证了所述三相PWM-VSR直流调压改进策略的有效性与优越性。

动态电压恢复器比例谐振控制

针对动态电压恢复器(DVR)的快速和精确电压补偿问题,提出一种基于比例谐振控制的DVR双环反馈控制策略,电压外环将电容电压和指令输出电压比较,得到的电压偏差信号经过比例谐振控制器,控制器输出信号交给电流内环处理,而电流反馈内环采用简单比例控制以保证系统的快速性。将比例谐振控制器应用于DVR输出补偿电压控制策略中,可实现对指令补偿电压信号的无静差跟踪。在比例谐振控制器频率特性分析的基础上,详细分析离散域下引入控制延时的DVR反馈环控制系统。分析表明电流内环具有可靠的稳定性,作用于电压外环的比例谐振控制保证了系统的稳态精度,以及对负载电流的抗干扰能力,整个控制系统具有良好的动态和稳态性能。仿真结果验证了理论分析的正确性和所设计方法的有效性。

负载加速度反馈的伺服系统谐振抑制

谐振常常造成伺服系统不稳定,影响其控制性能。首先建立光电控制系统的动力学方程,分析了谐振和反谐振产生的原因。伺服系统同样也受到反谐振的影响,并且反谐振出现在谐振之前。由于间隙和摩擦的影响,谐振往往会随之变化,很难用固定的陷波器去补偿。提出一种负载加速度反馈控制算法减小谐振的影响,由此形成三闭环控制模式。根据提出的加速度反馈算法3条准则设计加速度控制器,采用此控制方法速度闭环带宽提高了5Hz左右,谐振峰减小了15dB。并且200Hz以后的谐振迅速衰减,提高了系统的稳定性。

直流电容储能反馈和负载功率前馈的PWM整流器控制策略

首先介绍了三相电压型PWM(pulse width modulation)整流器在dq轴系下的数学模型,分析了整流器的能量和功率交换关系。提出了一种电流内环、直流侧电容储能作为外环的电容储能反馈控制策略,并给出了环路设计方法。为了减小负载的不确定性对整流器系统的影响,引入了负载功率前馈估计算法。最后,实验比较了传统的电压、电流双闭环和本文所提出的控制策略的动、稳态特性。结果表明,本文所提出的控制策略能满足系统稳态时的控制要求,并且较传统的电压、电流双闭环控制策略具有更好的动态特性。

采用电容电流瞬时值反馈的UPS控制方法研究

介绍了一种基于滤波电容电流内环的输出电压外环瞬时值反馈的UPS控制方案;建立了系统模型;分析了调节器参数对系统性能的影响。该设计方案在一台容量1kVAUPS上做了实验,取得了非常好的实验结果。

一种电动汽车动力电池均衡控制方法的设计

针对电动汽车动力电池均衡控制存在的问题,给出了一种通过电压变换器和恒流电路对电池进行均衡的方法.该方法能满足各单体电池间均衡要求,且可避免尖峰电压对电池冲击.对均衡控制的整体结构进行了讨论,并介绍了电压变换器设计方法.对电池充电过程的非线性特性,给出了一种易于实现且可满足均衡控制要求的闭环反馈的电流控制方法.实验结果表明,所设计的均衡控制方法能满足动力电池均衡控制的要求.

海上风电柔性直流输电变流器的研究与开发

基于可关断电力电子器件和PWM技术,结合海上风电场长距离直流输电的特点,对海上风电柔性直流输电变流器进行了分析和研究。根据变流器主电路拓扑结构建立了系统在三相静止abc坐标系和两相旋转d-q坐标系下的数学模型;变流器控制系统采用双闭环控制,选取前馈解耦控制策略对电流内环的有功、无功电流进行解耦;同时引入电流状态反馈和网侧电压前馈补偿,提高了系统的动态性能和抗干扰能力;系统采用五段式空间矢量PWM调制方法,有效地降低了开关频率,减少开关损耗。仿真结果证明,该变流器适用于海上风电场柔性直流输电系统。

基于多环调压控制的混合励磁航空变频交流发电系统

变频交流发电系统在航空电源上越来越受到重视。发电机转速的变化带来了发电机参数的变化,对发电机调节技术带来了挑战,现有的适合恒频发电系统的调压技术不能满足变频发电系统的需要。本文将发电机电压、励磁电流、发电机频率和负载电流四个量作为反馈量,构成多环反馈,用于新型的混合励磁无刷交流发电系统中,分析了混合励磁无刷交流发电机的特性。对发电系统进行了变频调压实验,实验结果表明,设计的发电机调压器减小了动态调节时间,适合于变频交流发电系统。

不对称电网电压条件下直驱永磁风力发电机组并网逆变器的双电流闭环控制策略的研究

在分析不对称电网电压条件下直驱永磁风力发电机组并网逆变器的数学模型和直流母线电压波动机理的基础上,提出了正负序双电流闭环控制策略,并将陷波器应用于传统锁相环控制算法中,完成风力发电机组在电网发生不对称故障下的不脱网运行。在PSCAD/EMTDC环境下建立基于IGBT背靠背变频器的1.5MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果表明,该系统能够实现最大风能跟踪,并且在电网不对称故障下,该控制策略成功地抑制了直流母线电压的升高,增强不对称电网故障下直驱永磁风力发电系统的不间断运行能力。

跟踪系统中多闭环控制模式的分析和实现

实现高精度跟踪,尤其在外界干扰力矩下,必须增加系统刚度来提高系统的扰动抑制能力。提出将加速度反馈引入常规的跟踪系统控制方式中,实现了由电流环、加速度环、速度环、位置环构成的四闭环控制模式。高增益的加速度反馈为系统提供一个响应更快、带宽更宽的内环,克服了单纯速度反馈带宽窄的特性。首先从理论上分析和证明了该方法的意义,多闭环控制模式可以提高系统的刚度,从而增强系统的抗扰动能力;同时,在加速度反馈的基础上研制前馈控制器,能够进一步提高大速度目标的跟踪性能。在某一实际的系统中对多闭环控制模式进行了实验验证,结果表明:同以往的控制方法相比扰动抑制带宽由15Hz提高到30Hz;并且在10Hz以下频率获得了-30dB抑制能力。

基于反馈阻抗的微电网下垂控制策略

低压微电网逆变器的等效输出阻抗受线路参数影响会呈现出阻性,而传统下垂控制是基于感性阻抗为前提,直接用于低压微电网逆变器控制达不到频率和电压的控制要求。在分析了传统下垂控制法和逆变器等效输出阻抗对系统影响的基础上,提出了引入反馈感性阻抗的电压电流双环控制。反馈感性阻抗的引入使逆变器等效输出阻抗为感性,可以正确体现P-f、Q-V动态下垂控制特性,并且在并/离网运行模式变化时不用切换控制策略。通过在PSCAD中建立风光储微电网仿真模型,分析了并/离网和负荷突变的仿真结果,验证了控制策略的有效性和正确性。

并联型有源电力滤波器电源电流控制方法研究

有源电力滤波器(active power filter,APF)是一种动态抑制谐波和无功的电力电子装置,以并联型有源电力滤波器为研究对象,从APF补偿电流的控制和直流侧电容电压角度出发,分析了电源电流控制方式,实现补偿电流的检测及双闭环反馈控制,提高系统的补偿精确度和动态响应性能。另外,直流侧电压的指令值都是根据电网电压的工作范围、APF的直流侧电容、额定输出电流、PWM逆变器输出侧电感、电流电压调节器以及调制策略等参数设计的,在考虑直流侧电压与APF功率损耗和补偿性能关系的基础上,提出了采用下垂调节器设计逆变器直流侧电压的控制参考值,使其兼顾APF的功率损耗及补偿性能综合平衡的优点。仿真结果验证了该APF控制系统的正确性和有效性。

矩阵变换器空间矢量调制的闭环控制研究

开环控制的矩阵变换器空间矢量调制方法在输入端有随机扰动的情况下,输入电流、输出电压易出现波形畸变和谐波,为此提出输出电压闭环控制方法。对实际输出电压进行实时采样,计算其旋转空间矢量的相位、幅度以及与期望输出电压的空间矢量对应各量的偏差,将两者的相位偏差和幅度偏差作为负反馈量,加到下一个采样周期中以修正开关调制矩阵函数,从而实现系统的闭环控制。给出了算法的具体实现方法,仿真验证了算法的正确性和有效性。

变风速下双馈感应发电机非线性鲁棒状态估计反馈控制

风速的强随机性与风力发电机建模的不确定性给风力发电系统的优化运行带来了极大的挑战。文中设计了一种新型非线性鲁棒状态估计反馈控制(NRSEFC),从而实现双馈感应发电机的最大功率点跟踪。首先,将风轮机的非线性、发电机参数不确定性以及随机风速的综合影响聚合为一个扰动,同时应用一个滑动模态状态扰动观测器对该扰动进行实时快速估计。随后,将该扰动估计值作为附加控制分量加入状态估计反馈控制中进行在线完全补偿。NRSEFC兼具状态反馈线性控制的结构简单、可靠性高以及非线性鲁棒控制的控制全局一致性和鲁棒性强等双方优点,不依赖于双馈感应发电机系统精确模型且仅需测量转子角速度和无功功率两个状态量。基于阶跃风速、随机风速、发电机参数测量误差以及机端电压跌落4个算例的仿真结果验证了NRSEFC的有效性和鲁棒性。最后,基于dSpace的硬件在环实验验证了所提算法的实际应用性能。

15kV高压直流电源的研制

传统高压直流电源主要采用工频调压器手动机械式调压方法来进行调压,具有误差大,效率低,实现不方便等缺点,为此研制了一台以DSP为控制核心的数字化高压直流电源装置。以直流输出电压和逆变交流电压作为电压反馈量,设计了直流电压外环和交流电压内环的双闭环控制器,以实现对直流输出电压的实时跟踪控制。实验结果表明,该装置可准确、方便快捷地在1.5～15 kV范围内调节直流输出电压,从而进一步验证了控制策略的正确性。