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基于电流观测与重复控制的逆变器多环控制策略研究

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电气传动 2015年第11期45卷 36-40页

作者：吕世轩郑丽君宋建成都海龙马海霞太原理工大学煤矿电气设备与智能控制山西省重点实验室山西太原030024 太原理工大学电气与动力工程学院山西太原030024 山西晋煤集团技术研究院有限责任公司山西晋城048000

提出一种基于电流观测与重复控制的单相逆变器多环控制策略。内层双环控制器采用输出电压和电容电流反馈,通过电容电流观测器实现了电流内环最小拍控制,可实现系统的快速动态响应,解决了负载突增时电压跌落的问题。基于此又增加了外层... 详细信息

提出一种基于电流观测与重复控制的单相逆变器多环控制策略。内层双环控制器采用输出电压和电容电流反馈,通过电容电流观测器实现了电流内环最小拍控制,可实现系统的快速动态响应,解决了负载突增时电压跌落的问题。基于此又增加了外层重复控制,采用FIR数字滤波器替代传统二阶低通滤波器作为重复控制补偿器,不仅简化了设计过程而且提高了系统稳态精度和抗非线性负载扰动能力。试验结果表明该策略可兼具动态响应快、稳态波形精度高和鲁棒性强等特性,适用于交流稳压器等需要高性能电压输出控制的场合。

关键词：多环控制策略重复控制电流观测有限长单位冲激响应滤波器

基于观测器重构输出的并网逆变器电流传感器容错控制研究

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基于观测器重构输出的并网逆变器电流传感器容错控制研究

作者：刘腾飞华北电力大学

学位级别：硕士

随着风电、光伏等可再生能源的迅速发展,电网逐渐呈现出高比例可再生能源和高比例电力电子设备的“双高”特性。“双高”特性将对电网的调节能力造成负面影响,并给电网安全稳定运行带来严峻挑战。并网逆变器作为可再生能源与大电网之间... 详细信息

随着风电、光伏等可再生能源的迅速发展,电网逐渐呈现出高比例可再生能源和高比例电力电子设备的“双高”特性。“双高”特性将对电网的调节能力造成负面影响,并给电网安全稳定运行带来严峻挑战。并网逆变器作为可再生能源与大电网之间的接口,有着促进能量高效、灵活转化的重要作用,其设计与控制将为电网提供重要支撑。在逆变器控制系统中,需要精确的电流进行反馈控制,因此电流传感器的容错控制研究对整个电网意义重大。本文主要研究工作如下:(1)分析了并网逆变器的拓扑结构、工作原理和控制策略,建立了并网系统的数学模型,为进一步研究电流传感器故障造成的影响以及无电流传感器控制策略奠定了基础。(2)针对电流传感器的不同故障类型对系统造成的影响以及电流传感器的故障诊断进行了研究。建立了电流传感器增益故障、偏移故障和卡死故障的数学模型,结合并网逆变器控制,对比分析了各故障类型对并网系统造成的影响。结合逆变器数学模型构建了电流观测器,使用重构的三相电流实现了电流传感器的故障诊断。(3)针对如何减小观测误差和抑制电流观测函数的谐振以实现无电流传感器控制的问题进行了研究。在构建的电流观测器的基础上,针对电流观测器的误差,提出了一种基于在线运行数据的误差校正方法,提高了重构电流的准确性。针对观测函数的谐振,采用了基于调制环的有源阻尼控制策略,减小了重构电流的波动。基于提出的电流观测器以及观测效果改进方法,观测器输出的重构电流可以准确跟踪实际电流,并替换采样电流构成无电流传感器控制,实现电流传感器的容错控制。(4)搭建了Matlab/Simulink仿真模型及低功率实验平台,仿真和实验对比了功率阶跃前后的重构电流和采样电流,结果表明提出的电流观测方法可以实现对电流的无差跟踪;对比了切换无电流传感器控制策略前后以及功率阶跃前后的三相电流以及功率,结果表明在所提出的无电流传感器控制策略控制下,电流与功率可以快速反应参考值阶跃,且无稳态误差,验证了所提无电流传感器控制策略的可行性。

关键词：并网逆变器电流观测有源阻尼无电流传感器控制

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九开关变换器直接电流控制研究

电机与控制学报 2018年第11期22卷 105-113页

作者：潘雷王凯张俊茹王贝贝杨钊李梅天津城建大学控制与机械工程学院天津300384

针对九开关变换器的控制问题,提出一种九开关变换器的直接电流控制策略。阐明了九开关变换器两电容电压与各桥臂开关器件开关状态间的约束关系;采用开关函数法建立了九开关变换器在两相静止坐标系下的数学模型,并给出两相静止坐标系下... 详细信息

针对九开关变换器的控制问题,提出一种九开关变换器的直接电流控制策略。阐明了九开关变换器两电容电压与各桥臂开关器件开关状态间的约束关系;采用开关函数法建立了九开关变换器在两相静止坐标系下的数学模型,并给出两相静止坐标系下九开关变换器的等效电路模型;通过该等效电路,建立九开关变换器两交流端的电流观测模型,为避免传统积分器的缺点,采用一种具有饱和反馈功能的改进积分器,最终实现九开关变换器的直接电流控制。此外,该方法仅采用了两个电压传感器,并通过仿真和实验手段,验证了该数学模型和控制方法的正确性和有效性。

关键词：九开关变换器等效电路开关函数电流观测直接电流控制

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无传感器下中频逆变电源死区补偿与控制策略

电机与控制学报 2023年第10期27卷 171-180页

作者：贺玫璐薛鹏飞刘平刘永杰苗轶如太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024 国网山西省电力公司太原供电公司山西太原030012 湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

在飞机停靠阶段采用400 Hz地面电源代替飞机辅助动力源是降低机场碳排放量的重要手段。然而,受限于开关频率与电压高动态响应速度的要求,400 Hz逆变电源通常采用输出电压单闭环控制策略,减少了LC滤波器中电感电流的采样与控制环节,导致... 详细信息

在飞机停靠阶段采用400 Hz地面电源代替飞机辅助动力源是降低机场碳排放量的重要手段。然而,受限于开关频率与电压高动态响应速度的要求,400 Hz逆变电源通常采用输出电压单闭环控制策略,减少了LC滤波器中电感电流的采样与控制环节,导致控制系统设计难度加大,同时因无法获得电流极性而缺少了死区补偿方向。为了提高400 Hz逆变电源负载电压的控制性能与电能质量,首先针对400 Hz逆变电源中因死区对逆变器输出电压基波幅值、相位误差以及低次谐波畸变的影响机理进行分析,进而提出一种基于电流观测的死区补偿策略。根据电感电流的状态方程,提出构建无零漂的电流观测模型,得到电感电流的极性,对调制电压信号进行补偿,实现对死区效应的抑制。然后建立系统的传递函数,结合幅频特性曲线,从抗扰动性、高频衰减特性以及动态响应速度几个方面总结出比例-谐振控制器的参数优化设计方法。最后搭建仿真模型与实验平台,对所提电流观测模型、死区补偿方法以及控制器参数优化设计方法的可行性与有效性进行验证。

关键词：航空地面电源逆变器电流观测死区补偿比例谐振控制器谐波畸变

感应电机Super-twisting算法定子磁链观测器设计

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电机与控制学报 2016年第5期20卷 60-67页

作者：潘月斗陈涛陈泽平北京科技大学自动化学院北京100083 北京科技大学钢铁流程先进控制教育部重点实验室北京100083

为了提高感应电机定子磁链的观测精确度,提出了一种基于Super-twisting算法的磁链观测方法,设计了定子磁链观测器,并应用到感应电机直接转矩控制中。依据滑模变结构控制的鲁棒性特点来抑制多输入多输出定子磁链观测器系统中的扰动。利用... 详细信息

为了提高感应电机定子磁链的观测精确度,提出了一种基于Super-twisting算法的磁链观测方法,设计了定子磁链观测器,并应用到感应电机直接转矩控制中。依据滑模变结构控制的鲁棒性特点来抑制多输入多输出定子磁链观测器系统中的扰动。利用Super-twisting算法所需信息少的优点,设计了简单的控制律,从而更适合于实际工程应用。在对观测器稳定性进行分析时,将转速和耦合量看作扰动来处理,并给出了系统一致渐近稳定的充分条件。与常规电压模型法相比,基于Super-twisting算法的定子磁链估算值更加准确,且对电机定子电阻参数变化具有更强的鲁棒性。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。

关键词：感应电机 Super-twisting算法磁链观测电流观测直接转矩控制

感应电机二阶滑模次优算法定子磁链观测器设计

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控制理论与应用 2015年第5期32卷 641-645页

作者：潘月斗陈泽平郭映维北京科技大学自动化学院北京100083 北京科技大学钢铁流程先进控制教育部重点实验室北京100083

提出了基于二阶滑模次优算法的感应电机定子磁链观测方法,设计了定子磁链观测器,并应用到感应电机直接转矩控制中.本文设计的磁链观测器,通过准确的跟踪电流及其变化率,从而实现对转子磁链的准确估算,然后利用转子磁链与定子磁链的关系... 详细信息

提出了基于二阶滑模次优算法的感应电机定子磁链观测方法,设计了定子磁链观测器,并应用到感应电机直接转矩控制中.本文设计的磁链观测器,通过准确的跟踪电流及其变化率,从而实现对转子磁链的准确估算,然后利用转子磁链与定子磁链的关系,估算出定子磁链.由于本文设计的定子磁链观测器是一个多输入多输出(MIMO)系统,稳定性分析非常复杂,为此将磁链估算误差的微分看作扰动处理,从而将MIMO的观测器模型分解成两个独立的单输入单输出(SISO)系统,简化了稳定性分析.将该观测器用于感应电机直接转矩控制中,达到了很好的控制效果.仿真和实验验证了该方法的有效性.

关键词：感应电机二阶滑模次优算法电流观测磁链观测直接转矩控制

基于FNTSM的感应电机定子磁链观测器研究

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深圳大学学报（理工版） 2013年第6期30卷 578-583页

作者：潘月斗陈虎封芸北京科技大学自动化学院北京100083 北京科技大学钢铁流程先进控制教育部重点实验室北京100083

针对感应电机直接转矩控制方法存在的定子磁链电压模型积分漂移、无法建立初始磁链和低速时观测精度低,以及磁链的电流模型精度与电机转速相关、易受电动机参数影响等问题,提出基于快速非奇异终端滑模(fast nonsingular terminal slidin... 详细信息

针对感应电机直接转矩控制方法存在的定子磁链电压模型积分漂移、无法建立初始磁链和低速时观测精度低,以及磁链的电流模型精度与电机转速相关、易受电动机参数影响等问题,提出基于快速非奇异终端滑模(fast nonsingular terminal sliding mode,FNTSM)的定子磁链估算方法,通过跟踪感应电机的定子电流来观测定子磁链.该方法可使系统全局快速收敛且具非奇异性,在高阶滑模控制律中通过积分作用可有效减小系统的抖振.仿真结果表明,基于终端滑模的定子磁链观测可快速跟踪实际电流,估算出定子磁链,且鲁棒性强.

关键词：电机学感应电机直接转矩控制磁链观测电流观测快速非奇异终端滑模全局收敛