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双重化PWM整流器自抗扰模型预测直接功率控制

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电力系统保护与控制 2024年第7期52卷 45-56页

作者：王新菊王小敏西南交通大学信息科学与技术学院四川成都611756

针对车载双重化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器控制性能易受到模型不确定性和列车运行条件(输入电压、功率等级、电路参数等)变化影响的问题,提出一种基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)和模型预... 详细信息

针对车载双重化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器控制性能易受到模型不确定性和列车运行条件(输入电压、功率等级、电路参数等)变化影响的问题,提出一种基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)和模型预测直接功率控制(model predictive direct power control,MPDPC)的双闭环控制算法。其中,外环基于自抗扰控制理论,构建了基于误差驱动的ADRC(error-based ADRC,EADRC)控制器调节直流侧电压;内环结合基于内模原理的功率补偿方案使用两步MPDPC算法实现电流信号的控制。仿真和实验将所提自抗扰模型预测直接功率控制(ADRC-MPDPC)算法与传统基于比例积分的直接功率控制(proportional integral-based direct power control,PI-DPC)算法和PI-MPDPC方法进行对比,结果表明所提策略在系统启动、负载变化及工况切换等场景表现出更优的动态特性和鲁棒性能。

关键词：双重化PWM整流器自抗扰控制模型预测控制直接功率控制

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新型双定子无刷双馈风力发电机直接功率控制

太阳能学报 2024年第5期45卷 9-17页

作者：朱连成肖阳苏晓英金石陈晓红辽宁工业大学电气工程学院锦州121001 沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

新型双定子无刷双馈发电机包括内外功率绕组和内外控制绕组,二者分别通过中间带隔磁环的背靠背笼障转子进行磁场耦合。针对该新型双定子无刷双馈风力发电机提出一种直接功率控制方法,内外功率绕组及内外控制绕组分别串联以保持各自同相... 详细信息

新型双定子无刷双馈发电机包括内外功率绕组和内外控制绕组,二者分别通过中间带隔磁环的背靠背笼障转子进行磁场耦合。针对该新型双定子无刷双馈风力发电机提出一种直接功率控制方法,内外功率绕组及内外控制绕组分别串联以保持各自同相绕组的电磁一致性,将功率绕组有功和无功功率滞环比较器输出值及控制绕组磁链扇区号综合,采用查找表得到控制绕组机侧变流器所需输出的电压空间矢量。通过定量对比研究12/8极50 kW样机控制系统阶跃信号作用下的特性仿真与实验结果,验证了所提双定子无刷双馈风力发电机直接功率控制在亚同步~超同步速度变化范围内变速恒频发电、最大功率跟踪、无功功率与单位功率因数控制等方面的正确性、可行性和有效性。

关键词：无刷双馈发电机双定子背靠背笼障转子直接功率控制最大功率跟踪单位功率因数控制

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双定子无刷双馈风力发电机无速度传感器反步法直接功率控制

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太阳能学报 2024年第4期45卷 206-213页

作者：朱连成肖阳苏晓英金石陈晓红辽宁工业大学电气工程学院锦州121001 沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870 辽宁科技大学电子与信息工程学院鞍山114051

针对双定子无刷双馈发电机,将内外功率绕组及内外控制绕组分别同相串联以保证电磁一致性。基于Lyapunov和Popov稳定性理论,采用反步法和模型参考自适应系统设计一种无速度传感器的反步法直接功率控制策略,利用空间矢量脉宽调制(SVPMW)... 详细信息

针对双定子无刷双馈发电机,将内外功率绕组及内外控制绕组分别同相串联以保证电磁一致性。基于Lyapunov和Popov稳定性理论,采用反步法和模型参考自适应系统设计一种无速度传感器的反步法直接功率控制策略,利用空间矢量脉宽调制(SVPMW)以固定开关频率驱动控制绕组机侧变流器IGBT,以减小功率绕组功率波动及电流总谐波畸变率。通过12/8极50 kW样机控制系统的特性仿真研究,结果表明:所提控制策略在亚同步~超同步的速度变化范围内,可实现变速恒频发电、最大功率跟踪、无功功率及单位功率因数控制,电流总谐波畸变率约为2%。

关键词：风电机组双定子无刷双馈发电机直接功率控制反步法最大功率跟踪模型参考自适应系统

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不平衡电压下DFIG-GSC反馈线性化直接功率控制

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武汉大学学报(工学版) 2024年

作者：王凯董锋斌王豪史新涛陕西理工大学电气工程学院

为了提升不平衡电网电压下双馈风力发电机（DFIG）网侧变换器（GSC）的性能，提出了一种反馈线性化与直接功率控制（DPC）相结合的复合控制策略。首先，在αβ坐标系下建立了GSC以功率为变量的仿射非线性模型，然后根据微分几何理论，... 详细信息

为了提升不平衡电网电压下双馈风力发电机（DFIG）网侧变换器（GSC）的性能，提出了一种反馈线性化与直接功率控制（DPC）相结合的复合控制策略。首先，在αβ坐标系下建立了GSC以功率为变量的仿射非线性模型，然后根据微分几何理论，对其进行精确线性化条件验证后，与滑模控制相结合设计了其反馈线性化控制律，得到功率内环的解耦表达式；电压外环采用积分滑模控制来提升直流侧电压的响应速度。针对因负序分量引起的不确定项以及激励变化项等不确定因素的影响，用超螺旋观测器对其进行观测并对其控制量进行修正。对不同的控制目标分别讨论了功率补偿方案。最后搭建仿真模型和传统DPC以及直接功率控制进行比较，验证了所提控制策略的合理性和有效性。

关键词：不平衡电压双馈风力发电机网侧变换器反馈线性化滑模控制观测器直接功率控制

基于改进型Super-twisting的双馈感应发电机直接功率控制

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太阳能学报 2024年

作者：李圣清文颜烯黄远鹏周志飞陈欣电传动控制与智能装备湖南省重点实验室湖南工业大学电气与信息工程学院

为提高双馈感应发电机（DFIG）直接功率控制的鲁棒性和抗干扰能力，提出一种改进型超螺旋滑模（STSMC）的直接功率控制（DPC）。首先，建立参数摄动下的DFIG最大功率捕获模型和定子磁场定向的双馈感应发电机模型；然后，将非奇异快速终... 详细信息

为提高双馈感应发电机（DFIG）直接功率控制的鲁棒性和抗干扰能力，提出一种改进型超螺旋滑模（STSMC）的直接功率控制（DPC）。首先，建立参数摄动下的DFIG最大功率捕获模型和定子磁场定向的双馈感应发电机模型；然后，将非奇异快速终端滑模面（NFTSM）与一种改进型超螺旋（Super-twisting）优化算法结合，设计DFIG直接功率控制器（IST-NFTSMC）。其中所设计的非奇异滑模面能有效避免传统滑模控制（SMC）的奇异现象，且改进超螺旋控制律能有效削弱NFTSMC抖振，提高功率控制精度；最后，通过仿真和实验，与PI控制和传统SMC控制相比，该控制能削弱DFIG功率与电流抖振问题，加快其收敛速度，提高DFIG直接功率控制稳态精度。

关键词：双馈感应发电机直接功率控制超螺旋滑模控制定子磁场定向

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基于直接功率控制的谐波补偿控制方法研究

基于直接功率控制的谐波补偿控制方法研究

作者：马京哲北方工业大学

学位级别：硕士

随着科学技术的进步,电力系统中的非线性负荷不断增加,电力系统中的谐波问题也日趋突出。有源电力滤波器作为一种有效的谐波补偿技术,能够实现对负荷的全部谐波进行有效的补偿,在电网中得到了广泛应用,因此,如何提高有源电力滤波器的补... 详细信息

随着科学技术的进步,电力系统中的非线性负荷不断增加,电力系统中的谐波问题也日趋突出。有源电力滤波器作为一种有效的谐波补偿技术,能够实现对负荷的全部谐波进行有效的补偿,在电网中得到了广泛应用,因此,如何提高有源电力滤波器的补偿效果也是当前的研究重点。本文以谐波补偿相关技术为研究对象,针对目前电力系统谐波的问题,首先介绍了谐波的产生、具体的影响、治理手段及相关的谐波检测信号跟踪控制技术发展现状。以LCL型三电平有源电力滤波器为研究对象,依据LCL型输出滤波器工作原理进行参数设计,在此基础上建立其数学模型,并引入了基于电荷守恒的平衡因子算法实现中点电位平衡控制。从有源电力滤波器能量流动的角度分析无谐波检测等效方法,采用直接功率控制策略进行谐波补偿,功率内环采用功率解耦的方式,去除耦合量影响,并采取PI控制器跟踪谐波补偿的功率指令信号,针对无源阻尼法抑制LCL滤波器谐振时增加了系统损耗的问题,设计了的有源阻尼功率反馈环节,降低损耗的同时保持系统的稳定。搭建仿真模型,结果证明上述控制策略能够良好的补偿谐波,负载突变后补偿效果基本不受影响,系统能快速恢复稳定。PI控制器的结构决定其只能追踪直流分量,对多频率交流量叠加的谐波信号跟踪能力差,静态误差高。针对此问题,在功率内环采用重复PI控制器并联结构,对直流量与交流量均有良好的跟踪补偿能力。传统重复控制器延迟问题严重,采取1/6周期延迟的内模进行改进,反应速度提高的同时保留了对特定次谐波的跟踪精度。分析发现1/6内模对电网频率波动敏感,针对此问题,提出了增加前馈环节的1/6内模,提高重复控制器在谐波频率处的带宽,增强了基于1/6内模的快速重复控制器在电网频率波动时的适应性。为了进一步增强对电网波动的适应性,引入了虚拟磁链定向的方法提供相位信息。经仿真模型分析对比,功率内环采用基于1/6内模的快速重复控制器与改进型快速重复PI并联控制器,均有相比于单PI控制器更好的谐波补偿效果,且功率内环采用改进型快速重复控制器对电网频率波动适应性更强。搭建基于LCL型T型三电平逆变器的有源电力滤波器平台,采用MATLAB/Simulink代码自动生成技术实现了DSP控制,对基于PI控制器、基于1/6内模的快速重复控制器及改进型快速重复控制器的直接功率控制的谐波补偿方法进行实验验证。实验结果验证了上述理论和仿真的正确性,并且相对于其他两种方法,改进型快速重复控制器对谐波补偿效果最理想,补偿效果最好且更为稳定。

关键词：有源电力滤波器直接功率控制重复控制谐波补偿

双馈风力发电机转子侧变换器模型预测直接功率控制研究

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双馈风力发电机转子侧变换器模型预测直接功率控制研究

作者：王豪陕西理工大学

学位级别：硕士

在各类风力发电系统的不同结构中,双馈风力发电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)因其具有效率高、控制灵活、功率变换器容量小以及功率因数可调等特点,在当今风电系统中占比较大。为了提升DFIG在不同电网环境下的控制性能,本文... 详细信息

在各类风力发电系统的不同结构中,双馈风力发电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)因其具有效率高、控制灵活、功率变换器容量小以及功率因数可调等特点,在当今风电系统中占比较大。为了提升DFIG在不同电网环境下的控制性能,本文主要以DFIG转子侧变换器为研究对象,采用直接功率控制策略结合模型预测控制方法,对其在不同工况下的控制算法进行了研究。主要内容如下:(1)针对理想电网中电机参数摄动的问题提出了一种基于扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)的模型预测直接功率控制(Model Predictive Direct Power Control,MPDPC)算法。首先分析了基于电机模型的传统MPDPC中存在的系统耦合项、模型误差以及外部扰动等对控制系统的影响,为了减小此影响,应用扩张状态观测器进行相关参数估计。在此基础上,结合模型预测控制理论建立了功率预测数学模型。通过在电机参数不变与电机参数摄动工况下的仿真实验并和传统MPDPC比较,结果表明所提控制算法具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。(2)为提高不平衡电网电压下DFIG的运行性能,将基于ESO的MPDPC算法推广到不平衡电网电压工况下。首先分析了不平衡电网电压所产生的负序分量对DFIG输出功率以及定、转子电流的影响,并构建ESO对其进行观测。然后结合模型预测控制理论建立了DFIG模型预测直接功率控制数学模型,与此同时,提出了一种基于MPDPC策略的功率优化补偿方案。仿真结果表明,该方法可分别实现输出功率恒定、输出电流正弦无畸变等目标。(3)为提高DFIG的故障穿越能力,建立了一种适用于电网电压跌落工况下的控制模型。首先分析了电网电压跌落时定子磁链的暂态响应过程,建立计及定子磁链动态变化的DFIG数学模型。然后利用ESO对模型中的交叉耦合项与定子磁链暂态磁通进行估计并补偿到控制系统中,在此基础上,结合模型预测控制理论建立了DFIG模型预测直接功率控制的数学模型。最后,通过仿真验证了所提方法能够有效抑制转子侧过电流、减小功率和电磁转矩振荡。

关键词：双馈风力发电机直接功率控制模型预测控制不同工况

基于自抗扰解耦的电力电子牵引变压器整流级直接功率控制

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华东交通大学学报 2024年第1期41卷 54-60页

作者：张辉宋平岗连加巍刘德松宋泽昆华东交通大学电气与自动化工程学院江西南昌330013

【目的】为改善电力电子牵引变压器(PETT)整流级在传统dq电流解耦双闭环控制下抗干扰能力差、对参数变化敏感、谐波含量高等问题。【方法】通过对直接功率控制(DPC)的解耦方式进行改进,提出了一种无需系统角频率和电感参数基于自抗扰控... 详细信息

【目的】为改善电力电子牵引变压器(PETT)整流级在传统dq电流解耦双闭环控制下抗干扰能力差、对参数变化敏感、谐波含量高等问题。【方法】通过对直接功率控制(DPC)的解耦方式进行改进,提出了一种无需系统角频率和电感参数基于自抗扰控制(ADRC)的功率解耦控制器。最后,在Matlab/Simulink中搭建模型进行不同工况的仿真分析。【结果】仿真结果表明新型控制策略较传统控制策略网侧电流THD值减少5.38%,等效电感突变时电压跌落值减少48 V,电压频率偏移时电压跌落值减少14 V,新型控制策略在负载突变和负载不平衡工况下具有较好的平衡控制效果。【结论】该控制器通过解耦实现了有功功率和无功功率精确且独立的控制。仿真结果验证了所提控制策略的合理性与有效性。

关键词：单相级联H桥整流器电力电子牵引变压器自抗扰解耦电容电压平衡直接功率控制

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不平衡电压下光伏逆变器直接功率控制仿真

计算机仿真 2024年第4期41卷 92-96页

作者：刘国旗卢倩楠长安大学陕西西安710016

为了有效避免不平衡电压下光伏逆变器产生的波动,提出不平衡电压下光伏逆变器直接功率控制方法。分析光伏逆变器的特点,通过三相逆变器拓扑结构,设计直流侧与交流侧的滤波器参数,结合不平衡电压情况,构建逆变器并网模式下的数学模型,得... 详细信息

为了有效避免不平衡电压下光伏逆变器产生的波动,提出不平衡电压下光伏逆变器直接功率控制方法。分析光伏逆变器的特点,通过三相逆变器拓扑结构,设计直流侧与交流侧的滤波器参数,结合不平衡电压情况,构建逆变器并网模式下的数学模型,得出不平衡电压对光伏逆变器产生的影响。引入调节参数实时调整自然振荡频率,准确提取正负序分量以及相位信息。通过多目标协调控制方法组建多目标函数,运用粒子群算法对多目标函数寻优处理,输出最优协调系数,使光伏逆变器工作在最优状态,实现光伏逆变器直接功率控制。仿真结果表明,所提方法能够准确提取谐波分量,在功率控制中能够保持一定的稳定性。

关键词：不平衡电压下光伏逆变器直接功率控制调节参数粒子群算法