面向海上分频输电的九边形MMC的无源滑模控制策略 被引量：1

1

作者 程启明 杜婷伟 渠博岗 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第3期1088-1098,I0023,共12页

九边形模块化多电平变换器(nonagonal modular multilevel converter,N-MMC)是一种多端口、直接的AC/AC变换器,具有低频性、高可靠性等优点,在海上风电的分频输电领域备受关注。目前,对九边形变换器的研究通常未将内部电气量解耦而直接... 九边形模块化多电平变换器(nonagonal modular multilevel converter,N-MMC)是一种多端口、直接的AC/AC变换器,具有低频性、高可靠性等优点,在海上风电的分频输电领域备受关注。目前,对九边形变换器的研究通常未将内部电气量解耦而直接进行控制,并且当前常用的单一的控制方法均存在一些问题,它们的控制效果有待提升。为了改善其动态响应性能和抗干扰能力,在建立九边形变换器的解耦模型的基础上,将无源控制(passivity-based control,PBC)与滑模控制结合(sliding mode control,SMC)的无源滑模控制(PBC-SMC)用于N-MMC的控制。最后,在Matlab上搭建九边形变换器的PBC-SMC复合控制系统仿真,并模拟稳态、动态、暂态的多种不同工况,对比PI、PBC、PBC-SMC的控制效果,验证PBC-SMC复合控制的响应速度更快、电能质量更高。此外,还在RT-LAB实验平台上验证所提PBC-SMC策略的有效性。 展开更多

关键词 海上风电 分频输电 九边形模块化多电平变换器 无源滑模控制 无源控制 PI控制

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永磁同步发电机无源滑模控制器设计 被引量：7

2

作者 杨博 束洪春 +2 位作者 朱德娜 邱大林 余涛 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第5期79-88,共10页

针对永磁同步发电机设计了新型无源滑模控制以实现变风速下的最大功率跟踪。首先,基于跟踪误差构建能量函数,保留其中有益的系统非线性项以改善系统阻尼,并完全补偿其他项以实现全局一致的控制性能。随后,设计附加控制输入来重塑能量函... 针对永磁同步发电机设计了新型无源滑模控制以实现变风速下的最大功率跟踪。首先,基于跟踪误差构建能量函数,保留其中有益的系统非线性项以改善系统阻尼,并完全补偿其他项以实现全局一致的控制性能。随后,设计附加控制输入来重塑能量函数,使得闭环系统输出严格无源,同时引入滑模控制来大幅提高在多种不确定环境下的系统鲁棒性。因此,PSMC可改善系统阻尼,增强系统鲁棒性,并实现在各种工况下的控制全局一致性。基于阶跃风速、随机风速和发电机参数不确定性的3个仿真算例结果验证了PSMC的有效性。 展开更多

关键词 永磁同步发电机 最大功率跟踪 无源滑模控制

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Buck-Boost变换器的无源滑模控制研究 被引量：4

3

作者 屈鲁 《电源学报》 CSCD 2013年第2期105-109,共5页

为解决无源性控制时Buck-Boost变换器电压与电流过冲的问题,在无源性控制的基础上加入滑模控制。通过建立Buck-Boost变换器的欧拉-拉格朗日(E-L)模型,可以得到Buck-Boost变换器的无源性控制规律。在此基础上,结合滑模控制原理,设计Buck-... 为解决无源性控制时Buck-Boost变换器电压与电流过冲的问题,在无源性控制的基础上加入滑模控制。通过建立Buck-Boost变换器的欧拉-拉格朗日(E-L)模型,可以得到Buck-Boost变换器的无源性控制规律。在此基础上,结合滑模控制原理,设计Buck-Boost变换器的无源滑模控制器。在Matlab环境下,进行Buck-Boost变换器无源滑模控制的动态仿真。仿真结果表明,Buck-Boost变换器的无源滑模控制对电源扰动、负载扰动具有很强的鲁棒性,且动态响应速度快,能够解决无源性控制电压与电流过冲的问题。 展开更多

关键词 Buck—Boost变换器 无源滑模控制 动态仿真

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非理想条件下基于MMC的电力电子变压器的无源滑模控制策略 被引量：15

4

作者 程启明 李剑辉 +3 位作者 赖宇生 张昕 陈颖 沈章平 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1556-1566,共11页

基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的电力电子变压器(powerelectronictransformers,PET)在输配电过程中发生扰动时,采用传统的PI控制、无源控制等已经难以保证系统的可靠性以及良好的动态响应能力。为了改善非理... 基于模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的电力电子变压器(powerelectronictransformers,PET)在输配电过程中发生扰动时,采用传统的PI控制、无源控制等已经难以保证系统的可靠性以及良好的动态响应能力。为了改善非理想条件下系统的可靠性和动态响应,提出基于MMC-PET的无源滑模控制(passivity-basedcontrol–sliding-modecontrol,PBC-SMC)策略。首先,将基于MMC的欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)模型的无源控制器应用到内环电流控制,再引入滑模控制(sliding-mode control,SMC),可有效解决无源控制过于依赖系统参数的问题,使得控制系统具有更强的抗干扰能力和更快的响应速度;然后,通过移相均压控制来稳定中间隔离级的输出直流电压,并设计输出级逆变器的无源控制器;最后,搭建MMC-PET仿真系统进行实验验证,结果表明在非理想条件下MMC-PET采用PBC-SMC控制方法的有效性和优越性。 展开更多

关键词 电力电子变压器 模块化多电平换流器 非理想条件 内环电流控制 无源滑模控制

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基于六边形变换器的无源滑模控制策略 被引量：6

5

作者 程启明 赖宇生 +3 位作者 李剑辉 沈章平 张昕 陈颖 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期4323-4330,共8页

六边形变换器(hexagonal converter,Hexverter)应用于海上风电时,由于可再生能源的随机性、系统参数的摄动和自身的非线性特性,采用线性的比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)控制时效果不理想。以非线性的无源控制(pas... 六边形变换器(hexagonal converter,Hexverter)应用于海上风电时,由于可再生能源的随机性、系统参数的摄动和自身的非线性特性,采用线性的比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)控制时效果不理想。以非线性的无源控制(passivity-based control,PBC)为基础,分析了Hexverter对象的无源性和稳定性,结合滑模控制(sliding mode control,SMC)来弥补单一使用无源控制的缺点,提出了Hexverter的无源滑模(PBC+SMC)复合控制策略。在MATLAB上搭建了Hexverter的无源滑模控制仿真系统,并模拟了多种不同的工况,通过PBC+SMC、PBC、PID这3种控制策略的仿真结果对比,验证了所提复合控制策略具有较好的稳态和动态性能,相比与其他2种控制策略响应速度更快、鲁棒性更强、谐波含量更低,且在电网不平衡条件下能够根据需求不同实现不同的控制目标。 展开更多

关键词 海上风电 六边形变换器 无源滑模控制 电网不平衡

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电网不同运行方式下MMC无源双积分滑模控制策略研究

6

作者 林金阳 张翼 +1 位作者 黄荣杰 林航 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第2期243-252,共10页

为了使模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)内环电流控制能更好地改善系统控制性能以及满足系统的动态响应,提出了一种无源双积分滑模控制(passive-based control-dual integral sliding-mode control,PBC-DISMC)方... 为了使模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)内环电流控制能更好地改善系统控制性能以及满足系统的动态响应,提出了一种无源双积分滑模控制(passive-based control-dual integral sliding-mode control,PBC-DISMC)方法。该方法在基于MMC的欧拉-拉格朗日模型的基础上,将无源理论应用于内环电流控制,采用双曲正切函数作为饱和函数以满足滑模控制平滑切换的要求,建立基于双积分滑模面的价值函数并结合最近电平调制对MMC子模块电容进行滑模预测以得到最优的切换控制。采用Matlab/Simulink进行仿真验证,结果表明,PBC-DISMC在电网不同运行方式下具有良好的抗干扰能力和稳态性能。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 无源理论 无源双积分滑模控制 内环电流控制 滑模预测控制

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基于无源性的并联型有源滤波器自适应滑模控制 被引量：10

7

作者 薛花 王育飞 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2011年第9期60-64,共5页

针对有源滤波器电流谐波分量检测复杂且在非线性负载变化时出现电源电流畸变的现象,基于非线性控制理论,从能量平衡关系出发,提出了新型的有源滤波器控制方法。利用本质上是非线性反馈的无源性控制(PBC)策略,实现直流侧电容电压的补偿控... 针对有源滤波器电流谐波分量检测复杂且在非线性负载变化时出现电源电流畸变的现象,基于非线性控制理论,从能量平衡关系出发,提出了新型的有源滤波器控制方法。利用本质上是非线性反馈的无源性控制(PBC)策略,实现直流侧电容电压的补偿控制,在非线性负载时变未知情形下,确保系统稳定的同时,实现谐波电流的精确计算与跟踪。基于此,将PBC方法与滑模、自适应控制相结合,实现线路参数与负载变化时参考谐波电流的准确跟踪,并有效抑制由电阻、电感变化引起的跟踪误差。该方法从能量角度分析并联型有源滤波器的控制系统,确定不必抵消的"无功力",设计全局定义的控制律,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等的特点。基于dSPACE的实验结果证明了该控制策略的有效性。 展开更多

关键词 有源滤波器 自适应控制系统 无源性滑模控制 谐波电流检测 非线性分析

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基于无源性的双馈感应风力发电系统自适应滑模控制方法 被引量：8

8

作者 薛花 王育飞 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期43-48,54,共7页

根据交流励磁变速恒频(VSCF)风力发电系统的运行原理,从能量平衡关系出发,利用非线性控制理论,提出了双馈感应风力发电机无源性滑模控制方法。基于双馈感应电机Euler-Lagrange系统模型,设计本质上是非线性反馈的无源性滑模控制策略,实... 根据交流励磁变速恒频(VSCF)风力发电系统的运行原理,从能量平衡关系出发,利用非线性控制理论,提出了双馈感应风力发电机无源性滑模控制方法。基于双馈感应电机Euler-Lagrange系统模型,设计本质上是非线性反馈的无源性滑模控制策略,实现负载转矩时变未知情形下磁链、转速的渐近跟踪控制。针对实际运行时风力发电系统参数具有不确定性的问题,将无源性滑模控制方法与自适应策略相结合,不仅可实现电机参数摄动时期望电流轨迹的准确跟踪,并可有效抑制由定、转子电阻变化引起的跟踪误差。该方法从能量角度分析风力发电控制系统,确定不必抵消的"无功力",设计全局定义的控制律,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好的特点。基于dSPACE的实验结果证明了该控制策略的有效性。 展开更多

关键词 无源性滑模控制 自适应控制 双馈感应发电机(DFIG) Euler-Lagrange(EL)系统

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基于无源滑模和滑模PI的UPQC-PV控制策略 被引量：7

9

作者 叶剑桥 周建萍 +3 位作者 茅大钧 葛祥一 张健 方乐 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期106-112,共7页

针对传统控制方法使集成光伏式统一电能质量调节器(UPQC-PV)存在补偿效率和精确性较低、直流侧电压易受外界干扰等问题,提出了针对UPQC-PV的无源滑模控制和滑模PI直流侧控制策略。首先,基于统一电能质量调节器的数学模型,设计了基于欧拉... 针对传统控制方法使集成光伏式统一电能质量调节器(UPQC-PV)存在补偿效率和精确性较低、直流侧电压易受外界干扰等问题,提出了针对UPQC-PV的无源滑模控制和滑模PI直流侧控制策略。首先,基于统一电能质量调节器的数学模型,设计了基于欧拉-拉格朗日模型的正负序无源滑模控制器,解决无源控制抗干扰能力弱的问题,提高了系统的响应速度、补偿精度、抗干扰能力;然后,采用滑模PI控制降低光伏波动对系统的影响,稳定系统直流侧电压,从而进一步改善系统的整体性能;最后,在电网不平衡、负载突变、负载不平衡、光照强度改变等状态下,通过仿真和实验验证了所提无源滑模控制和滑模PI直流侧控制策略的优越性、有效性。 展开更多

关键词 UPQC-PV 无源滑模控制 滑模PI控制 正负序分离 电能质量

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超级电容储能系统的无源分数阶滑模控制设计 被引量：6

10

作者 孙立明 杨博 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2020年第16期76-83,共8页

设计了一款针对超级电容储能(Supercapacitor Energy Storage,SCES)系统的无源分数阶滑模控制(Passive Fractional-Order Sliding-Mode Control,PFOSMC)。首先,基于SCES系统固有的物理特性,构建储能函数并对其进行分析。随后,保留系统... 设计了一款针对超级电容储能(Supercapacitor Energy Storage,SCES)系统的无源分数阶滑模控制(Passive Fractional-Order Sliding-Mode Control,PFOSMC)。首先,基于SCES系统固有的物理特性,构建储能函数并对其进行分析。随后,保留系统阻尼有益项以改进其动态响应,同时完全补偿系统阻尼无益项以实现全局一致的控制性能。最后,设计分数阶滑模控制(Fractional-Order Sliding-Mode Control,FOSMC)作为附加控制输入,旨在重塑系统能量使闭环系统严格无源,并引入分数阶比例-微分(PD^a)滑动平面以增强系统鲁棒性。仿真结果表明,PFOSMC的控制性能与PID控制、基于互联与阻尼配置的无源控制(Interconnection and Damping Assignment Passivity-Based Control,IDA-PBC)和FOSMC相比,其均可在各种工况下实现最好的动态响应和最高的鲁棒性。 展开更多

关键词 超级电容储能系统 无源分数阶滑模控制 分布式发电

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电网故障时基于MMC-PET接口风力发电系统的建模与控制 被引量：1

11

作者 程启明 孙英豪 +2 位作者 程尹曼 张磊 渠博岗 《电力工程技术》 北大核心 2024年第6期64-77,共14页

近年来,电力电子变压器(power electronic transformer,PET)作为电网接口的风能转换系统,无需额外的无功补偿器便可有效地抑制由风能暂态特性引起的电压波动,引起了广泛关注。但采用传统的PET结构在电网发生故障时难以控制,当电网处于... 近年来,电力电子变压器(power electronic transformer,PET)作为电网接口的风能转换系统,无需额外的无功补偿器便可有效地抑制由风能暂态特性引起的电压波动,引起了广泛关注。但采用传统的PET结构在电网发生故障时难以控制,当电网处于不平衡时会使得控制难度进一步增加,且难以保证系统的动态性能。因此,为提升系统动态性能,增强系统的故障穿越能力,文中提出一种基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)型PET的新型风能转换系统的结构与控制策略。首先,文中根据系统故障时的工作状态设计基于无源滑模控制的故障切换控制策略,采用具有斩波保护功能的子模块以及时疏解故障功率;其次,利用软件仿真和半实物仿真实验平台选取典型工况对系统进行详细的模拟研究;最后,将应用文中控制策略的新型风力发电系统与传统的风力发电系统进行对比实验,实验验证了采用文中控制策略的新型系统结构具有无功功率补偿、有效限制故障时子模块电压升高和改善电能质量等优点,且满足故障条件下电网运行的最新要求,具有优秀的故障穿越能力。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器(MMC) 电力电子变压器(PET) 风电并网接口 风力发电系统 无源滑模控制 故障穿越

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