基于滑模变结构控制的有源电力滤波系统研究

【作者机构】国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院 【分 类 号】TM76;|TN713.8 【分类导航】工业技术->电工技术->输配电工程、电力网及电力系统->电力系统的自动化 【关 键 词】滑模观测器 滑模控制 自适应趋近率 并联有源电力滤波器 【基 金】国网黑龙江省电力有限公司科技项目(52243718001b) 【摘 要】针对三相三线制并联有源电力滤波系统中存在时延、负载突变等不确定因素,建立改进的有源电力滤波器离散数学模型,提出直流侧电压控制方案。设计滑模变结构控制器,采用自适应速度函数,提高系统收敛到滑模面上的速度。提出高精度滑模观测器,提高系统的控制精度并减小系统的抖振幅度。分析了控制系统的稳定性,证明了所设计的趋近函数和滑模观测器的收敛性。仿真结果表明,所提出的控制方法有较好的效果,可以提高系统的控制精度。 基于MATLAB的异步电机变频调速系统的仿真与分析[J].科技创新与应用,2020,第10期 针对异步电机变频调速系统传统PI控制器存在超调大、响应速度慢及系统稳定性差的问题,提出采用滑模控制器代替PI控制的转速环,以解决PI控制器参数固定带来的调速缺点。通过MATLAB/SIMULINK软件搭建仿真模型,将仿真实验结果与传统PI控制器对比,仿真结果表明,异步电机在滑模控制的速度环下有较强的鲁棒性和稳定性。 基于无差拍的永磁同步电机无传感器控制策略[J].科学技术与工程,2020,第6期 针对永磁同步电机直接转矩控制系统中存在转速和转子位置观测精度不高、转矩脉动较大等问题,提出一种基于无差拍的永磁同步电机无传感器控制策略。设计基于变指数趋近律和锁相环技术相结合的新型滑模观测器,采用变指数趋近律提高反电动势观测精度并证明其稳定性,用连续函数取代符号函数降低抖振,结合锁相环技术提取转速及转子位置信息。基于此,建立电机离散化模型推导出磁链、转矩无差拍控制律,设计无差拍控制器进一步削弱抖振,提高系统控制性能。仿真结果表明:该策略能准确观测转速和转子位置,有效抑制磁链、转矩的脉动,提高系统动态性能。 双定子磁场调制电机及其无位置传感器控制[J].电工技术学报,2020,第5期 在磁性齿轮的结构上,将磁性齿轮的内外双层永磁体都替代为交流绕组,中间为磁场调制铁块,形成双定子磁场调制电机(DSFM)。由于该电机励磁磁场和电枢磁场由定子三相绕组产生,无论励磁磁场还是电枢磁场都可以各自灵活地调节幅值、频率,而且励磁磁场和电枢磁场的功能可以灵活地互换。因此,该电机的转速和转矩调节范围可进一步提高。同时电机内部没有永磁体,因此不存在齿槽转矩问题。该文对该电机的结构以及控制理论进行研究,同时实现了该电机基于滑模观测器的无位置传感器控制。最后,利用仿真和样机试验验证了本文DSFM的运行原理和控制理论。 双馈感应电机最大功率跟踪鲁棒滑模控制设计[J].电力系统保护与控制,2020,第4期 变速恒频风力发电技术已广泛用于实际风机中,其中一个经典问题即最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)。针对双馈感应电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)设计了一款基于扰动观测器的滑模控制(Perturbation Observer Based Sliding-Mode Control,POSMC)来实现MPPT。所提控制器将扰动观测器和滑模控制(Sliding-Mode Control,SMC)相结合,从而大幅提高了DFIG的鲁棒性。首先,应用扰动观测器对系统扰动(发电机非线性、参数不确定和随机风速)进行在线估计。随后,通过SMC对该扰动估计进行实时完全补偿,从而实现不同工况下的控制全局一致性以及各类不确定环境下的鲁棒控制。最后,POSMC无需精确的DFIG系统模型,仅需测量转子角速度和定子无功功率,易于实现。进行了三个算例研究,即阶跃风速、随机风速和发电机参数不确定性。仿真结果表明,与矢量控制(Vector Control,VC)、反馈线性控制(Feedback Linearization Control,FLC)和SMC相比,POSMC在各类工况下均可捕获最大的风能并具有最强的鲁棒性。 基于新型趋近律的永磁同步电机滑模速度控制[J].微特电机,2020,第4期 系统惯性和切换开关的时间滞后造成了滑模控制系统的抖振问题。为了解决该问题,提高永磁同步电机调速系统的动态品质,设计了新型趋近律。趋近律引入了系统状态变量绝对值的反正切函数,减小接近滑模面时的速度。用变边界层饱和函数代替常规的符号函数,使滑模面附近沿滑模面的运动更平滑。负载转矩是滑模速度控制器中的一个扰动项,采用以转矩和转速为观测对象的扩展滑模观测器对负载转矩进行观测,将观测值引进滑模速度控制器进行前馈补偿,进一步提高控制系统的抗扰性。仿真结果表明,改进后的趋近律在减小滑模面趋近时间的同时,有效地削弱了系统的抖振。负载转矩观测器在负载阶跃变化时能够进行准确的跟踪。相较于传统的指数趋近律滑模控制,基于新型趋近律的滑模控制响应速度快、无超调、抗扰性强,能够实现永磁同步电机良好的调速动态品质。 基于改进的快速趋近律的四旋翼姿态控制[J].微特电机,2020,第4期 为了提高四旋翼控制系统的稳定性以及快速性,设计了基于改进的趋近律的控制器,以解决扰动下的四旋翼姿态控制问题。对四旋翼飞行器建模。根据系统的特征,将系统分成了全驱动和欠驱动两个子系统。分别利用改进的快速趋近律设计了控制器。仿真结果表明,控制器具有较好的控制效果,并且在动态性能方面能够快速地跟踪信号,抖振现象也得到了削弱。 线控转向系统路感模拟与主动回正控制[J].电工电能新技术,2020,第4期 线控转向系统作为一种新型转向系统极大促进了汽车的智能化和操纵轻便化。然而,由于其取消了方向盘与转向总成之间的机械连接,路面阻力无法直接反馈到方向盘,因此,需要对驾驶员的"路感"进行分析研究。本文依据对路感的产生机理分析,提出了基于转向电机驱动电流及阻尼控制的路感反馈控制策略;并针对汽车线控转向系统回正控制中存在的高速回正超调,低速回正不足的现象,提出了一种基于滑模控制的主动回正控制策略。搭建了线控转向系统硬件在环试验仿真平台,并对所提出的路感及主动回正控制策略的有效性进行验证,试验结果表明本文所提出的路感控制策略使低速转向时更加轻便,中高速转向时有清晰的路感;所提出的主动回正控制策略可以有效地降低回正残余角提高车辆操纵稳定性。 基于代码生成的PMSM滑模控制[J].电脑知识与技术,2020,第4期 滑模控制自20世纪50年代提出以来已经在各领域得到了广泛应用,近年来随着电机数字控制技术的愈发成熟,滑模控制在电机高性能控制领域也取得诸多应用。但滑模控制其应用形式较为灵活,控制过程相对复杂,给实际应用尤其是控制程序设计带来不少难度;为了缩短研发周期,降低应用门槛,构建起数字仿真和实物应用之间的快速通道,在此详细介绍基于Matlab/Simunlink平台代码快速生成技术,并实现了数字仿真到实物运行的快速应用。 基于补偿滑模控制的混合动力汽车协调控制^*[J].汽车工程,2020,第4期 由于行星排功率分流式混合动力汽车的结构优势,双行星排功率分流式混合动力汽车已经成为各机构的研究重点。由纯电动模式到混合驱动模式切换的过程中存在发动机起动和发动机转矩引入,而发动机转矩瞬态响应存在迟滞,导致切换过程中动力系统的输出转矩会有较大波动。为减小波动,降低模式切换过程中的动态冲击度,本文中提出补偿滑模控制方法,对双行星排功率分流式混合动力汽车模式切换进行协调控制。首先,建立整车动力学模型,对切换过程每个模式进行分析;之后,针对发动机拖转阶段和混合驱动阶段分别采用补偿控制和基于固定边界层的自适应滑模控制,并对滑模控制进行稳定性分析;最后,结合Matlab/Simulink软件平台进行仿真验证。仿真结果表明,补偿滑模协调控制策略能够有效地减小从纯电动到混合驱动模式切换过程中的转矩波动和冲击度。 改进型滑模观测器的PMSM无位置传感器控制[J].微特电机,2020,第3期 基于滑模观测器的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制中,由于电压谐波与电流误差的存在,使得估算得到的位置中含有大量脉动分量。研究了一种采用准谐振趋近律来代替饱和函数的改进型滑模观测器,进一步设计了谐振频率与增益随电机频率的自适应调节来扩宽运行范围,该方法不需要低通滤波器。在不同工况下的仿真和实验结果验证了改进型方法的有效性。

文章来源：《齐齐哈尔大学学报（自然科学版）》 网址: http://www.qqhedxxb.cn/qikandaodu/2020/0520/342.html