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三相电压型脉宽调制整流器的自抗扰控制

电力系统自动化 2011年第16期35卷 87-93页

作者：郭源博周鑫张晓华陈宏钧哈尔滨工业大学电气工程系黑龙江省哈尔滨市150001

针对传统电压外环控制方法存在的抗扰性能不佳等问题,提出了三相电压型脉宽调制(PWM)整流器的自抗扰控制策略。基于PWM整流器在同步旋转坐标系下的数学模型,利用反馈线性化控制,设计了电流内环控制器。通过构造新型非线性状态误差反馈函... 详细信息

针对传统电压外环控制方法存在的抗扰性能不佳等问题,提出了三相电压型脉宽调制(PWM)整流器的自抗扰控制策略。基于PWM整流器在同步旋转坐标系下的数学模型,利用反馈线性化控制,设计了电流内环控制器。通过构造新型非线性状态误差反馈函数,对传统自抗扰控制进行了改进,从理论上证明了该方法收敛速度优于线性状态误差反馈函数,同时解决了控制力抖动问题。设计了基于改进型自抗扰控制的PWM整流器电压外环控制器,并给出了该控制器参数整定方法。实验结果表明,所提出的自抗扰控制策略可确保PWM整流器获得较好的稳态和动态性能,特别是在抵抗电网电压扰动和负载扰动方面具有优越性。

关键词：脉宽调制整流器建模自抗扰控制非线性状态误差反馈电压外环

复杂电网工况下基于CDSOGI-SPLL的电网电压同步方法

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电力系统自动化 2017年第16期41卷 151-157页

作者：李林郭源博张晓华哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001 大连理工大学电气工程学院辽宁省大连市116024

传统锁相环技术在三相电网电压含有直流分量、发生不对称故障以及严重畸变条件下,其检测精度受到直流分量、负序分量及谐波分量的干扰,将不能准确跟踪电网电压频率和相位。针对这一问题,提出一种将相序解耦谐振(SDR)控制器和改进的级联... 详细信息

传统锁相环技术在三相电网电压含有直流分量、发生不对称故障以及严重畸变条件下,其检测精度受到直流分量、负序分量及谐波分量的干扰,将不能准确跟踪电网电压频率和相位。针对这一问题,提出一种将相序解耦谐振(SDR)控制器和改进的级联双二阶广义积分器软件锁相环(CDSOGI-SPLL)相结合的锁相方法。该方法首先利用SDR控制器将正负序分量进行分离,然后引入改进的级联双二阶广义积分器(CDSOGI)对正负序分量进行二次分离和谐波抑制,并消除直流分量对CDSOGI输出正交信号的影响。仿真和实验结果表明,在三相电网电压含有直流分量、不平衡和严重畸变情况下,所述方法可以实现电网电压同步信息的准确采集。

关键词：锁相环相序解耦控制器二阶广义积分器谐波抑制

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双陷波开关频率滤波器LCLDT的设计

电工技术学报 2017年第8期32卷 256-263页

作者：李林郭源博张晓华哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001 大连理工大学电气工程学院大连116024

传统LCL滤波器及其改进拓扑无法保证在PWM变换器输出的不同频段均具有良好的滤波特性。针对此问题本文提出一种应用于有源滤波器的双陷波开关频率滤波器LCLDT,其兼具LCL滤波器、LLCL滤波器、多调谐陷波滤波器等优点。文中给出了LCLDT滤... 详细信息

传统LCL滤波器及其改进拓扑无法保证在PWM变换器输出的不同频段均具有良好的滤波特性。针对此问题本文提出一种应用于有源滤波器的双陷波开关频率滤波器LCLDT,其兼具LCL滤波器、LLCL滤波器、多调谐陷波滤波器等优点。文中给出了LCLDT滤波器的参数优化设计方法,为其实际工程应用提供理论指导。对各个滤波器在相同背景和成本情况下进行对比研究;仿真和实验验证所提出的LCLDT滤波器的滤波特性优于相关高阶滤波器,能满足电网谐波标准对高次谐波的要求。

关键词： LCL滤波器有源滤波器 LCLDT滤波器开关频率谐波

基于自适应跟踪控制的三相电压型PWM整流器

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中国电机工程学报 2010年第27期30卷 76-82页

作者：周鑫郭源博张晓华陈宏钧哈尔滨工业大学电气工程系黑龙江省哈尔滨市150001

针对三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器交流侧电感电阻、开关器件等效电阻和频率等参数不确定性带来的控制系统稳态误差较大等问题,提出一种自适应跟踪控制算法。通过对PWM整流器直接功率控制系统建模与分析,证明... 详细信息

针对三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器交流侧电感电阻、开关器件等效电阻和频率等参数不确定性带来的控制系统稳态误差较大等问题,提出一种自适应跟踪控制算法。通过对PWM整流器直接功率控制系统建模与分析,证明这类欠驱动系统符合L2-增益干扰抑制定理的条件。根据L2-增益干扰抑制定理,得出系统自适应率,并给出自适应跟踪控制算法实现过程。仿真与实验结果表明,所设计的自适应跟踪控制系统可实现PWM整流器单位功率因数控制,并具有动态响应速度快、无稳态误差等优点,特别是对于网侧等效电阻和频率的不确定性表现出很好的自适应性和鲁棒性。

关键词： PWM整流器欠驱动 L2增益干扰抑制定理自适应跟踪控制

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PWM整流器的欠驱动特性与非线性控制

中国电机工程学报 2011年第30期31卷 85-92页

作者：张晓华郭源博周鑫陈宏钧哈尔滨工业大学电气工程系黑龙江省哈尔滨市150001

针对三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器级联式双闭环控制系统结构的选择成因尚缺乏理论阐释的问题,基于欠驱动系统理论对此结构进行理论研究。建立PWM整流器在dq同步旋转坐标系下的数学模型,并对其欠驱动特性进行... 详细信息

针对三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器级联式双闭环控制系统结构的选择成因尚缺乏理论阐释的问题,基于欠驱动系统理论对此结构进行理论研究。建立PWM整流器在dq同步旋转坐标系下的数学模型,并对其欠驱动特性进行分析。给出PWM整流器驱动变量与欠驱动变量的选择方法,利用零动态分析理论与部分反馈线性化控制策略,设计电流内环控制器。为增强PWM整流器抵抗电网电压和负载扰动的能力,提出自抗扰比例积分电压外环非线性控制方案。所设计的PWM整流器控制系统具有较好的稳态和动态性能,特别是对电网电压/负载扰动具有很强的鲁棒性。仿真与实物实验结果证明了所提理论的正确性和控制策略的有效性。

关键词：脉宽调制整流器欠驱动特性双闭环控制系统白抗扰比例积分控制

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单相脉宽调制整流器传感器故障诊断与容错控制

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电工技术学报 2017年第20期32卷 160-170页

作者：夏金辉郭源博张晓华大连理工大学电气工程学院大连116024

单相脉宽调制(PWM)整流器通常采用网侧电流与直流侧电压双闭环控制系统结构,一旦其检测系统中的传感器发生故障,将导致反馈值出现偏差,影响系统的控制效果与运行安全。设计一种准确可靠的单相PWM整流器网侧电流与直流侧电压传感器故障... 详细信息

单相脉宽调制(PWM)整流器通常采用网侧电流与直流侧电压双闭环控制系统结构,一旦其检测系统中的传感器发生故障,将导致反馈值出现偏差,影响系统的控制效果与运行安全。设计一种准确可靠的单相PWM整流器网侧电流与直流侧电压传感器故障诊断与容错控制方案。采用解析冗余的方法实现故障诊断,基于单、双极性两种调制方法的开关函数取值设计了系统滑模观测器与状态估计器;将传感器采集值与观测器估计值作差并归一化建立系统残差,故障诊断单元通过比较残差与阈值定位故障传感器并迅速采取容错控制策略,以观测器的估计值代替故障传感器的测量值实现控制系统重构。通过仿真与实验模拟了三种传感器故障,验证了所提出故障诊断与容错控制方案的有效性与可靠性。

关键词：单相脉宽调制整流器滑模观测器传感器故障故障诊断容错控制

基于双线性系统理论的PWM整流器非线性控制

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西南交通大学学报 2009年第2期44卷 232-237页

作者：郭源博张晓华陈宏钧哈尔滨工业大学电气工程系黑龙江哈尔滨150001

根据双线性系统理论,建立了三相电压型PWM整流器的双线性系统模型,并通过对系统模型的分析与等效控制输入的选择,将该模型转化为精确的线性模型.在三相静止坐标系下,设计了双闭环控制系统,外环为非线性PI控制,内环为通过求解伪逆矩阵设... 详细信息

根据双线性系统理论,建立了三相电压型PWM整流器的双线性系统模型,并通过对系统模型的分析与等效控制输入的选择,将该模型转化为精确的线性模型.在三相静止坐标系下,设计了双闭环控制系统,外环为非线性PI控制,内环为通过求解伪逆矩阵设计的状态反馈控制.实物实验结果表明,控制系统具有良好的稳态和动态性能.

关键词： PWM整流器双线性系统伪逆矩阵状态反馈控制系统模型

容错控制模式下三电平逆变器输出电压不平衡抑制方法

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电工技术学报 2018年第22期33卷 5300-5310页

作者：张铭郭源博李泽张晓华哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001 大连理工大学电气工程学院大连116024

容错控制技术作为提高系统可靠性的一种重要方法,在工程领域得到了广泛应用;在中大功率电力电子控制领域,针对NPC型三电平逆变器容错控制拓扑的中点电压波动问题,目前研究尚未涉及。本文以八开关三相逆变器为三电平容错拓扑方案,首先证... 详细信息

容错控制技术作为提高系统可靠性的一种重要方法,在工程领域得到了广泛应用;在中大功率电力电子控制领域,针对NPC型三电平逆变器容错控制拓扑的中点电压波动问题,目前研究尚未涉及。本文以八开关三相逆变器为三电平容错拓扑方案,首先证明容错拓扑中中点电压波动存在的必然性;其次,推导证明中点电压波动对逆变器输出侧的影响,即会导致输出电压的三相不平衡;最后,提出一种基于改进SVPWM的输出不平衡抑制策略,该策略能够在中点电压波动时,保证输出电压的三相平衡。实验结果证明,所提出的抑制策略能够对中点电压波动导致的输出不平衡起到明显的抑制效果,调节时间在一个调制周期内。

关键词：中点钳位式三电平逆变器容错控制中点电压波动输出电压不平衡抑制

基于θ-D方法的欠驱动TORA系统非线性最优控制

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自动化学报 2020年第7期46卷 1401-1410页

作者：张宇李芦钰郭源博张晓华大连理工大学电气工程学院大连116024 大连理工大学土木工程学院大连116024

针对TORA(Translational oscillator with rotating actuator)系统的镇定控制问题,提出一种基于θ-D方法的非线性最优控制方案.应用拉格朗日方程建立TORA系统的数学模型,为保证状态空间形式的TORA系统数学模型中状态向量系数矩阵A(x)能... 详细信息

针对TORA(Translational oscillator with rotating actuator)系统的镇定控制问题,提出一种基于θ-D方法的非线性最优控制方案.应用拉格朗日方程建立TORA系统的数学模型,为保证状态空间形式的TORA系统数学模型中状态向量系数矩阵A(x)能够分离出常值矩阵,且其能与控制位置矩阵构成可控对,采用不同于传统形式的解耦坐标变换对TORA系统进行了处理,以此为基础为TORA系统设计基于θ-D方法的非线性最优控制器,该控制方案可离线得到控制输入的显示表达式.通过数值仿真以及与基于局部线性化的线性最优控制方案进行比较,验证了所提非线性最优控制方案所具有的良好瞬态性能.

关键词：具有旋转激励的平移振荡器最优控制坐标变换非线性控制 HJB方程