一种应用于自闭/贯通线的新型APF电流控制方法研究

针对铁路自闭/贯通线路中大量使用传统PI控制器作为电流环控制方案的有源电力滤波器(APF),电流跟踪速度慢、精度低且具有一定稳态误差的缺点,提出了一种采用变饱和柔性变结构控制的新型电流跟踪控制方法,其根据系统状态持续改变内部控制策略,以使系统逼近时间最优控制性能。仿真结果表明,其与传统PI方法相比,具有反应时间短、控制精度高、控制信号连续且平滑、控制算法实时性强等优点。最终硬件试验验证了这种控制方法能够可靠运行于硬件试验平台,产生良好的谐波补偿效果,进一步证明了此方法的有效性与可靠性。     

基于无差拍的光伏并网系统电流控制策略

针对光伏并网系统中传统双PI控制所得并网电流质量不高的缺陷,提出了电压外环采用PI调节,电流内环采 用无差拍的控制策略。阐述了无差拍控制的基本原理,并提出了预测型无差拍控制的实现方法。分析了谐波产生的主 要原因并采用数字滤波方式来提高精度。在MATLAB/Simulink中进行整个系统的仿真,仿真结果表明在理论上该控制 策略能将电流总谐波失真控制在1%以内。在样机上的实验结果表明,该控制策略能有效改善并网电流质量,达到国家 对光伏并网电流THD小于5%的要求     

具有APF功能的并网逆变器控制策略研究

大量电力电子装置接入电网及分布式发电系统参与并网发电,产生了大量谐波及无功,导致电能质量下降。针对这一问题,分析并联型有源电力滤波器(APF)与非隔离型并网逆变器在主电路结构、控制及功能上的异同,应用基于双闭环并网控制和瞬时无功功率理论的谐波电流检测原理,设计了一种单独PI双闭环统一控制策略,以及PI+重复控制的复合统一控制策略,并进行系统仿真分析。由仿真分析结果可知:复合控制策略可以在节约APF成本的基础上实现并网逆变和有源滤波功能,且效果良好。     

永磁同步电机转矩脉动抑制方法研究

针对由电流谐波导致转矩脉动而影响电机性能的问题，课题组建立了谐波转矩模型，同时基于三相瞬时无功功率理论结合PI控制搭建了谐波抑制模块，并以谐波电流环的方式并入控制系统实现抑制电流谐波和降低转矩脉动的目的。仿真结果表明：将谐波抑制模块加入到永磁同步电机矢量控制系统后，永磁同步电机定子端相电流波形的正弦度提高，各次谐波失真率均有所降低，转矩脉动受到抑制。该研究为永磁同步电机的转矩脉动抑制提供了一种有效方法。     

基于SiC开关器件的LCL并网逆变器控制策略建模分析

SiC功率器件具有高耐压、低损耗、高效率等特性,而高开关频率可以降低逆变器输出电压的低频谐波成分,从而降低并网电流的谐波成分,提高系统稳定性。以SiC MOSFET开关器件作为逆变器组成原件,以LCL滤波器作为逆变器与电网的接口,在建立系统控制模型的基础上,根据有源阻尼与无源阻尼控制方法之间的等效关系,提出并网侧电流与逆变器侧电流的双闭环控制策略,并对这种控制策略进行了稳定性分析。然后根据系统稳态误差与稳定裕度的要求,设计了系统反馈参数与PI调节器的参数。仿真和实验结果表明,这种控制方法可以有效抑制并网电流谐波,提高并网功率因数,并具有良好的鲁棒性和动态响应。     

用于微网储能的变流器控制方法

针对提高微网储能变流器的动、静态性能,提出融合了前馈解耦控制的电网电压定向双闭环控制策略,在三相电 压源型变流器(d,q)坐标系数学模型的基础上,以电网电压矢量定向并同步旋转,电流内环采用前馈解耦直接电流控制, 解耦了有功电流与无功电流,提高了内环电流的跟踪速度与精度,同时加速了外环电压的响应速度。仿真结果表明,变 流器系统响应速度快、网侧电流谐波含量低、直流侧电压稳定且纹波电压小,能以单位功率因数双向运行。提出的控制 方法可行有效,具有应用参考价值。     

基于速度阻尼的两相步进电机矢量控制

两相混合式步进电机因其齿槽结构、反电动势和绕组电感的影响,转速在达到稳态时仍有细小波动。针对电机控制精度问题,课题组提出了一种速度自适应PI控制器,并在速度自适应PI基础上结合速度阻尼控制来改善电机的稳态波动;同时采用两相空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）控制策略,从电流环降低相电流纹波和谐波含量。仿真结果表明在电机速度达到稳态时,速度基本稳定无振荡。课题组提出的方法解决了步进电机超调大、响应慢和平滑速度等控制难题。     

模糊PI控制的三相四桥臂有源电力滤波器

针对于三相四桥臂有源电力滤波器(active power filter,APF)直流侧PI系数难以整定的问题,提出了一种基于模糊理论的PI控制器的设计方法。模糊PI控制器通过在传统PI控制器的基础上加入模糊控制算法来降低PI参数的整定难度。理论分析与仿真结果表明:该控制器具有如下优点:参数整定容易;相对于传统PI控制器,具有更好的动态性能和静态性能;APF具有更好的谐波和无功电流的补偿性能;在电网电压扰动的情况下仍能对电容电压进行无静差跟踪。     

并网逆变器三矢量模型预测电流控制

三相并网逆变器的双矢量模型预测电流控制克服了传统单矢量模型预测控制电流脉动大、电压矢量方向固定、寻优次数少、稳态性能差等缺点,具有较好的控制效果。但该方法只能控制交轴电流,直轴上的电流脉动依旧很大。在双矢量控制算法的基础上提出了一种三矢量模型预测电流控制,即把一个控制周期分给2个非零电压矢量和一个零电压矢量来控制并网逆变器。三矢量模型预测控制采用了交直轴无差拍方式来计算各个电压矢量的作用时间,对交直轴上的电流分量同时实现了预测控制,从而有效减小了电流脉动,使系统的动态和稳态性能更为出色。最后,对传统的单矢量、双矢量和提出的三矢量模型预测控制进行实验和仿真。结果表明:三矢量模型预测控制更为高效,电流脉动更小,谐波含量更少,鲁棒性更强,具有很好的应用前景。可为多矢量模型预测控制在并网逆变器上的应用提供参考。     

VIENNA整流器PI滑模混合控制与晶闸管软启动研究

针对三相VIENNA整流器采用传统PI双闭环控制时系统参数设计困难、鲁棒性差的问题,提出了一种滑模控制(sliding mode control,SMC)策略。该控制策略外环采用滑模控制器,提高了系统的动态性能和鲁棒性,内环采用PI控制器满足系统稳定性要求并简化了控制系统。此外,为抑制VIENNA整流器的启动冲击电流,提出了一种两段式软启动控制方法。首先,使用晶闸管对直流母线电容进行预充电;其次,在PWM整流过程将直流母线电压给定值设定为以一定斜率增长至期望值的斜坡信号;最后切入直流侧负载。仿真结果表明:采用所设计PI滑模混合控制策略的VIENNA整流器,具有良好的动、稳态性能以及鲁棒性;所提出的两段式软启动控制方法具有良好的抑制冲击电流能力。     

基于改进型滑模观测器的变频洗衣机用PMSM无位置传感器控制

针对永磁同步电机( PMSM)位置传感器成本高、维护难等问题,设计了一套用于变频洗衣机的PMSM无位置传 感器控制方案。采用改进型滑模观测器(SMO)实现电机转子位置与转速的估算,通过三电阻采样方式来检测三相电流, 有效地降低了系统成本。系统采用矢量控制模式,针对洗衣机负载波动大、运行速度高的特点,在电流内环设计中增加 了电压前馈补偿解耦控制环节,与传统PI调节器相比,该方案能够改善电流跟踪效果,提高控制性能。最后,在洗衣机 样机平台上进行了实验验证,实验结果证明该控制方案运行可靠,控制效果良好,能够满足洗衣机的工作要求。     

基于滑模变结构的双馈风力发电机网侧PWM变换器控制研究

为提高双馈风力发电并网控制器的控制性能,针对传统PI控制跟踪慢、误差大、稳态性不好的弊端,结合双馈风力发电并网控制器的数学模型,提出一种基于指数趋近律的滑模变结构控制策略对网侧PWM变换器控制进行系统性研究,并和传统PI控制策略进行对比。仿真结果表明:基于指数趋近律的滑模变结构控制策略不仅简化了控制结构,而且提高了系统的响应速度,对于直流母线电压的稳定具有一定的有效性和可靠性。     

有源电力滤波器的控制

三相四线制电容中点式的有源电力滤波器基于DSP的控制方法,补偿指令电流的计算与直流侧电容电压的控制都由DSP实现,通过实验验证,可以有效地消除非线性负载产生的谐波与无功分量.     

一款新颖的滑差电机调速控制电路

根据滑差电机电磁调速器的技术特点,提出一种以UC3842为核心构建的双闭环脉宽调制控制电路,选用MOSFET构成PWM控制主回路,输出电压稳定、输出电流连续,具有快速的动态响应速度;用光电传感器测速、F/U转换电路代替传统的测速发电机,电路简洁,效率高、能耗低。实验表明电路的性能良好,可靠性高,成本低。     

并联型自适应有源电力滤波器的研究

基于神经网络的自适应谐波电流检测方法是应用于下一代有源电力滤波器的主要控制方法，把这种谐波电流检测方法应用于并联混合型有源电力滤波器，提出了一种新型有源电力滤波器系统，利用Matlab得到的仿真实验结果表明，这种新型有源电力滤波器系统不仅结构简单，而且对电源和负载的扰动不敏感，有较强的自适应能力。     

多并联三相整流器环流抑制策略的研究

三相电压型整流器(VSR)模块并联可有效提高系统功率等级,然而由此产生的环流会导致网侧电流波形畸变,造成额外的功率损失,降低工作效率,甚至损坏电力设备。针对这种情况,以多个并联整流器为研究对象,推导了多并联整流器零序循环电流的数学模型,详细分析并联整流器模块产生环流的原因。为消除环流控制回路的不利影响,提出了一种基于空间矢量脉宽调制的零矢量前馈控制策略。另外,提出的虚拟整流器概念进一步实现并联整流器的控制。仿真与实验结果证明了单个整流器控制的可行性,三并联整流器的硬件在环实验验证了理论分析和所提方法的有效性。     

三相VIENNA整流器滑模直接功率控制与软启动研究

三相VIENNA整流器传统双闭环PI控制系统存在动态性能较差、参数设计困难的问题。为此,基于直接功率控制(direct power control,DPC)理论,将滑模控制(sliding mode control,SMC)应用到VIENNA整流器中,控制系统内环采用PI控制器满足系统稳定性要求,系统外环选取滑模变结构控制器以改善系统的动态响应特性及鲁棒性。同时,为解决三电平整流器中点电位波动问题,引入平衡因子,采用正负小矢量相互抵消的方法来平衡中点电位。此外,为有效抑制启动瞬间出现的冲击电流,设计了一种三段式启动控制策略,从而实现对整流器的软启动。最后,在Matlab/Simulink软件中搭建三相VIENNA整流器控制系统仿真模型,验证了滑模直接功率控制策略和软启动方案的正确性和有效性。     

空间矢量控制方法在并联型有源电力滤波器中的应用研究

介绍了空间矢显控制疗法，对跟踪电流和输出电流之间的关系进行了分析，并提出了一种新空间矢量控制方法，针对该空间矢量控制方法下的并联型有源电力滤波器在MATLAB环境中进行了建模仿真，对仿真结果进行了简要分析。     

基于多目标FCS MPC的永磁同步发电机MTPA控制

永磁同步发电机系统常用控制策略是电压外环和电流内环的双闭环矢量控制,在实际PI控制中,控制效果对系统参数的依赖度较高,且不同工况下最优PI参数不同,因此在变工况控制情况下控制效果不佳。课题组针对永磁同步发电机的最大转矩电流比（MTPA）控制,提出了一种基于多目标有限集模型预测控制(FCS MPC)的MTPA控制方法,在FCS MPC基础上,通过多目标优化建立代价函数,实现转矩参考值跟踪、MTPA优化控制和最大电流约束,可以代替传统的基于双闭环的矢量控制及电流模型预测控制,具有较强的鲁棒性和良好的动静态性能。通过MATLAB/Simulink仿真分析及基于STM32F407IGT6的硬件系统的实验对比,验证了方法的可行性,有效实现了永磁同步发电机的MTPA控制。     

基于电容电荷平衡的Boost型变换器控制研究

针对Boost型功率变换器的常规控制算法存在系统带宽较窄、动态响应缓慢等问题,基于电容电荷平衡原理提出一种新的非线性控制方案。该控制方案采用线性/非线性相结合的复合控制方法,当Boost变换器工作在稳态时采用传统的电压模式控制算法,而当负载电流发生跃变时,则采用非线性控制算法,通过电容电荷平衡控制计算开关管开通和关断的切换时间,从而保证Boost变换器获得最佳的动态性能。对自制的样机进行仿真验证和实验研究,结果表明,该方案能明显改善Boost型DC/DC变换器的超调量、调节时间等动态性能。