基于Lyapunov函数的MMC-RPC非线性控制策略

为综合治理牵引供电系统中的电能质量问题,以功率补偿向量图为基础,分析V/v牵引变压器左右两侧供电区间的功率关系,选取模块化多电平的铁路功率调节器(MMC-RPC)为研究对象,通过有功功率平衡、无功功率补偿和谐波功率反向注入等方式综合治理牵引供电系统中的负序、谐波等电能质量问题。在整个MMC-RPC控制系统中,为提高系统正常工作时内外部扰动下的鲁棒性,通过Lyapunov函数的非线性控制方法对MMC-RPC进行控制,外环采用定功率和定电压的控制策略,内环则采用基于Lyapunov函数的非线性控制策略;内环从稳定性角度出发,选取最优控制参数,保证供电臂上的线路参数在发生摄动或者负载切换时,系统仍能稳定可靠运行。在MATLAB/Simulink中搭建MMC-RPC仿真系统,模拟牵引网负载突变和线路参数摄动时,控制系统的动态调节和抗扰动能力,与传统双闭环PI控制策略效果相比,展现了该控制策略的可行性和有效性。     

基于微分平坦理论的MMC-RPC控制器设计

为提高MMC-RPC的抗扰动性能并达到更为精确的控制效果,对采用模块化多电平换流器(MMC)的铁路功率调节器(RPC)建立了动态数学模型,在简要介绍微分平坦控制理论(FBC)的基础上于MMC-RPC的动态数学模型中选取了2组输出量,使MMC-RPC满足微分平坦系统的条件。由微分平坦理论设计了MMC-RPC的控制器,其结构包含前馈控制与误差补偿2个环节;控制器采用串级连接,由外环产生平坦输出的参考轨迹,内环产生MMC期望输出的d、q轴电压分量。最后在3种工况下分别对串级FBC控制的MMC-RPC与串级PI控制的MMC-RPC进行仿真,仿真结果验证了FBC控制系统的有效性与优越性。     

基于单片DSP结构的双永磁同步电机矢量控制技术研究

提出用一套控制单元实现2套独立主电路控制,驱动2台永磁同步电机的矢量控制技术。采用基于转子磁场定向的矢量控制策略,输入的力矩指令经过MTPA控制策略,进行双电流内环控制。与原异步转差控制系统相比,该技术控制精度高,动态响应快,将更适合于电车复杂的运行工况,且永磁电机无需励磁电流,节能效果更明显。     

一种可提高转矩输出能力的高速列车牵引电机方波工况单环弱磁控制策略

对于高速列车牵引传动系统,牵引电机在高速区会进入方波工况,方波下传统矢量控制算法失效。提出了一种方波单环弱磁控制策略,避免了传统的双环方案在方波工况下易饱和的问题,改善了电机电流的动态响应性能。在牵引电机进入方波工况前,采用传统双电流环矢量控制;而在进入方波工况后,考虑了牵引电机在方波工况下的限制条件,采用基于转矩电流误差调节的单环弱磁控制策略。同时,利用电压幅值判据,实现线性区与方波区的平滑过渡。理论分析和实验结果都证明了该方波弱磁控制策略可实现电流快速跟踪响应,转矩准确而快速的输出,且易于实际应用。     

基于微分平坦理论MMC-RPC的PIR控制策略

为综合治理牵引供电系统的负序、无功、谐波等电能质量问题,分析V/v变压器左右两侧供电臂上的功率关系,通过转移有功功率、补偿无功功率和分离谐波功率等方式综合治理电能质量问题。同时,在对铁路功率调节器(MMC-RPC)采用准比例谐振控制的基础上引入微分平坦控制理论(FBC)。运用微分平坦理论,在MMC-RPC供电臂上的动态数学模型中选取有功电流和无功电流作为系统输出量,使其满足微分平坦系统的条件。对微分平坦系统进行李雅普诺夫稳定性分析,采用比例积分和Quasi-R并联控制,设计出微分平坦控制器。在Matlab/Simulink中搭建仿真系统,模拟几种不同的运行工况进行仿真,并与其他控制方式进行对比,所得波形验证了该控制策略的有效性与优越性。     

不同控制目标下的永磁同步风力发电机控制策略分析

永磁同步发电机在风力发电中得到广泛应用,根据控制目标的不同,永磁同步发电机矢量控制方式分别有：零d轴电流控制、最大转矩电流比控制、单位功率因数控制和效率最优控制等。文章建立了永磁同步发电机的数学模型,介绍了几种不同目标下的矢量控制策略,并分析了每种控制策略的优缺点,对几种控制策略进行了对比。     

MMC-RPC的多维泰勒网优化控制策略

为进一步解决铁路牵引供电系统中无功功率、负序电流和谐波失真率高等对电能质量的影响，将多维泰勒网（Multi-dimensional Taylor Network, MTN）优化控制应用于与模块化多电平换流器结合的铁路功率调节器（Railway Power Conditioner with Modular Multilevel Converter, MMC-RPC）。相比传统双闭环PI控制器，多维泰勒网控制器的优点在于抗扰动能力更强、鲁棒性更好和谐波失真率更低等。针对参数整定问题，将dq轴电流参考值与实际值之间误差平方的积分作为输出性能指标，并运用粒子群算法对MTN当中的参数进行优化。在MATLAB/Simulink软件中分别搭建了MMC-RPC采用MTN控制器和PI控制器的仿真模型，对电气化铁路中常见的一侧供电臂有机车负载和负载突变2种常见工况进行对比，验证了MTN控制器在MMC-RPC中的可行性和优越性。     

基于矢量控制的双有源桥DC-DC变换器

双有源桥DC-DC变换器(Dual Active Bridge,简称DAB)是电力电子变压器取代传统变压器的核心器件,为了提升DAB的动态响应速度,在单移相的基础上,结合两电平PWM模型,提出了一种矢量控制策略。通过将高频变压器高压侧电流变为d-q坐标矢量,对DAB低压侧输出电压和无功电流进行控制。该控制方法可以提升动态响应速度,保证功率平衡并减小损耗。最后,在Matlab/Simulink仿真平台建立了DAB矢量控制模型。结果表明,DAB DC-DC变换器在矢量控制策略下,有更快的动态响应速度,对无功电流有良好的控制效果。     

基于SOGI-FLL的MMC-RPC环流分析与抑制

针对模块化多电平构造的新型铁路功率调节器(MMC-RPC)在牵引供电系统电压扰动的非理想工况下运行时,内部环流严重影响其工作性能及运行效率,甚至造成供电系统中某些电力设备无法正常运行等诸多问题,提出在MMC交流侧采用新型SOGI-FLL锁频环控制器配合环流抑制侧采用的PIR控制器,共同对MMC-RPC内部环流进行准确跟踪及治理,改善MMC-RPC运行性能。当电压输入信号发生扰动时,新型SOGI-FLL相比于传统锁相环PLL能明显降低输出角频率的超调量,提高其响应速度。有效解决了采用PIR环流抑制器治理环流时,由系统频率偏移过大导致的谐波环流跟踪不准确且谐波环流治理效果不佳等问题。最后,在Matlab仿真平台搭建了MMC-RPC环流抑制仿真模型,仿真结果证实了采用SOGI-FLL控制器和PIR环流抑制器共同对MMC-RPC环流进行准确跟踪和抑制的优越性和有效性。     

具有低次谐波电流抑制能力的网侧牵引变流器算法研究

为了抑制由牵引网谐波电压和直流侧脉动电压引起的单相PWM整流器网侧低次谐波电流,提出陷波器和比例谐振控制相结合的控制算法。电压外环中后置N次陷波器,讨论了陷波器的设计和离散方法,消除直流侧脉动电压的影响。电流内环采用具有抗电网频率波动和相角补偿的比例谐振控制器,通过根轨迹法设计基频比例谐振控制器的参数,根据幅频特性设计谐波谐振控制器,分析电流内环对交流信号的控制能力。仿真验证了该算法正确性和可行性。