基于奇异摄动分解的带机械臂旋翼无人机飞行稳定性研究

1

作者 梅平 谢双双 +1 位作者 张豪 刘云平 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第9期18-24,37,共8页

为了降低无人机和机械臂之间的耦合作用,提高带臂四旋翼无人机飞行过程中的稳定性,首先建立系统动力学模型,然后根据实际情况,对模型进行简化。在此基础上进行内、外环分解,外环为四旋翼位置控制和机械臂角度控制,内环为四旋翼俯仰角控... 为了降低无人机和机械臂之间的耦合作用,提高带臂四旋翼无人机飞行过程中的稳定性,首先建立系统动力学模型,然后根据实际情况,对模型进行简化。在此基础上进行内、外环分解,外环为四旋翼位置控制和机械臂角度控制,内环为四旋翼俯仰角控制。对于外环的动力学模型,根据速度变化特点,利用奇异摄动理论对外环变量,即四旋翼线速度和机械臂角速度,进行快、慢变子系统分解,再次降低了系统间的耦合性。对于分解后的快、慢变子系统,设计非奇异终端滑模控制并引入干扰观测器,以期提高带臂四旋翼无人机飞行过程中的稳定性。最后,仿真验证了所设计算法的优越性。 展开更多

关键词 无人机 机械臂 飞行稳定性 内外环分解 奇异摄动理论 非奇异终端滑模控制

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基于标度律的壁湍流运动分解与雷诺数效应

2

作者 胡锐锋 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期29-43,共15页

壁湍流广泛存在于自然界和工程中,对其深入研究和理解有助于发展新的计算模型和调控手段。湍流具有多尺度性,壁面带来的各向异性使得壁湍流多尺度运动更为复杂。本文探讨和总结了基于标度律的壁湍流运动分解方法:内–外分解方法和外区... 壁湍流广泛存在于自然界和工程中,对其深入研究和理解有助于发展新的计算模型和调控手段。湍流具有多尺度性,壁面带来的各向异性使得壁湍流多尺度运动更为复杂。本文探讨和总结了基于标度律的壁湍流运动分解方法:内–外分解方法和外区分解方法,其中内–外分解方法基于内区湍流运动的雷诺数无关性,而外区分解方法基于Townsend的附着涡标度律;讨论了分解后壁湍流运动统计特性的雷诺数效应,给出了内区湍流运动达到雷诺数无关和出现外区湍流运动的2个临界雷诺数。 展开更多

关键词 壁湍流 相干结构 尺度分解 标度律 雷诺数效应 内–外分解 外区分解

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动态电压恢复下的电池充放电电压自适应控制

3

作者 尹成 陈彦斌 +2 位作者 刘翔 汪涵 杨阳 《电子设计工程》 2024年第23期182-185,190,共5页

针对不合理的充放电行为导致的充电电压、放电电压不匹配问题,采用了动态电压恢复技术的电池充放自适应控制方法。利用动态电量指标定义标准电压值,从而完成对动态电压的恢复处理。在电池充放电控制结构中,设置内、外环控制器,并以动态... 针对不合理的充放电行为导致的充电电压、放电电压不匹配问题,采用了动态电压恢复技术的电池充放自适应控制方法。利用动态电量指标定义标准电压值,从而完成对动态电压的恢复处理。在电池充放电控制结构中,设置内、外环控制器,并以动态电压的恢复处理条件为基础,确定自适应脉冲控制参数的取值范围,完成基于动态电压恢复技术的电池充放自适应控制。实验结果表明,在动态电压恢复技术作用下,电池元件的充电电压、放电电压完全匹配,不会造成不合理的充放电行为,能够维护电池元件的使用寿命。 展开更多

关键词 动态电压恢复 电池充放电 自适应控制 内环控制器 外环控制器

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直升机控制系统的内/外回路设计概念及其应用 被引量：11

4

作者 黄一敏 郭锁凤 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第3期287-292,共6页

提出了一种新型的内／外回路控制结构，系统地阐述了此结构在直升机控制系统中的应用。内回路主要使各个通道解耦，改善系统的稳定性，并使系统具有速率响应特性；外回路采用输出反馈，对已解耦的不同通道分别进行单回路设计。其中内回... 提出了一种新型的内／外回路控制结构，系统地阐述了此结构在直升机控制系统中的应用。内回路主要使各个通道解耦，改善系统的稳定性，并使系统具有速率响应特性；外回路采用输出反馈，对已解耦的不同通道分别进行单回路设计。其中内回路的解耦特性是内／外回路设计概念的基础，采用特征结构配置技术有效地实现了内回路的通道解耦。采用内／外回路结构所设计的直升机控制系统具有良好的指令跟踪性能、抗干扰特性以及良好的解耦响应特性。实例研究充分展示了这些特点。 展开更多

关键词 直升机 控制系统 内回路 外回路 解耦 操纵品质规范

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吸气式高超声速飞行器纵向机动飞行的鲁棒线性变参数控制 被引量：15

5

作者 黄显林 葛东明 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1789-1797,共9页

针对一个吸气式高超声速飞行器模型,研究了其鲁棒变增益控制问题。为处理对建模误差的鲁棒性问题,将标准的线性变参数(Linear Parameter-Varying)控制算法扩展到对参数和动态不确定性具有结构摄动的鲁棒性框架内。基于对建模不确定性的... 针对一个吸气式高超声速飞行器模型,研究了其鲁棒变增益控制问题。为处理对建模误差的鲁棒性问题,将标准的线性变参数(Linear Parameter-Varying)控制算法扩展到对参数和动态不确定性具有结构摄动的鲁棒性框架内。基于对建模不确定性的积分二次型约束(Integral Quadratic Constraint)刻画,以定标的线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality)形式给出了其鲁棒控制算法。考虑到描述飞行器动态数值非线性模型的复杂性,建立了其解析形式的曲线拟合模型。基于此解析模型,推导了LPV模型用于控制设计和开环分析。设计了以动压和马赫数为增益变量的飞行控制系统。控制器设计将LPV控制器和变增益比例积分补偿器组合成内外环结构,实现了姿态稳定性和精确的轨迹跟踪性能。非线性仿真结果证实了算法和应用的有效性。 展开更多

关键词 高超声速 线性变参数(LPV) 积分二次型约束(IQC) 内外环

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直升机两步法抗饱和控制 被引量：3

6

作者 汪庆 王永 +1 位作者 彭程 缪礼锋 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期888-894,900,共8页

在执行机构饱和约束下,研究了直升机的全姿态控制和速度跟踪问题.提出了一种能适用直升机这样的开环不稳定系统的两步法抗饱和控制方法,即第1步在不考虑饱和约束下设计了直升机H∞回路成形内外回路控制器,内回路实现直升机全姿态控制和... 在执行机构饱和约束下,研究了直升机的全姿态控制和速度跟踪问题.提出了一种能适用直升机这样的开环不稳定系统的两步法抗饱和控制方法,即第1步在不考虑饱和约束下设计了直升机H∞回路成形内外回路控制器,内回路实现直升机全姿态控制和通道解耦,外回路实现速度跟踪;第2步考虑饱和约束,设计抗饱和补偿器弱化饱和引起的闭环性能退化.证明了该抗饱和控制系统的L2稳定性,并通过回路变换和乘数理论减少其保守性.对UH-60黑鹰直升机的仿真试验表明了该方法的有效性. 展开更多

关键词 两步法抗饱和 L2稳定 H∞回路成形 内外回路 全姿态

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槽式光热发电典型热工过程控制系统设计 被引量：3

7

作者 朱凌志 王湘艳 +3 位作者 赵亮 许昌 郭苏 王沛 《可再生能源》 CAS 北大核心 2016年第9期1265-1271,共7页

针对槽式光热发电系统,结合火电厂控制系统设计经验,提出了包括机组负荷-供能控制系统、蒸汽发生器水位控制系统和过热蒸汽温度控制系统的槽式光热发电典型热工过程控制系统的设计方案。为了解决机组负荷和供能之间的耦合关系,提出了光... 针对槽式光热发电系统,结合火电厂控制系统设计经验,提出了包括机组负荷-供能控制系统、蒸汽发生器水位控制系统和过热蒸汽温度控制系统的槽式光热发电典型热工过程控制系统的设计方案。为了解决机组负荷和供能之间的耦合关系,提出了光热供能跟随汽轮机、汽轮机跟随光热供能、以光热供能跟随为基础的协调控制以及以汽轮机跟随为基础的协调控制等4种负荷-供能控制方案;为了降低蒸汽发生器水位系统中"虚假水位"现象对控制性能的影响,提出了蒸汽发生器三冲量串级汽包水位控制方案;为了补偿过热汽温大惯性、大时延的特性,提出了过热蒸汽温度内外环控制方案。该研究可以为槽式光热发电控制系统设计提供参考。 展开更多

关键词 槽式光热发电 协调控制系统 三冲量串级控制系统 内外环控制系统

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空间电磁对接的鲁棒非线性轨迹跟踪控制 被引量：2

8

作者 张元文 杨乐平 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1502-1507,共6页

基于电磁力实现空间对接控制可以避免常规小发动机所固有的推进剂消耗、羽流污染和对接冲击等问题,且性价比高,在小卫星领域应用前景广阔。空间电磁对接控制设计存在强非线性和强耦合性问题,电磁力建模具有不确定性。论文综合应用反馈... 基于电磁力实现空间对接控制可以避免常规小发动机所固有的推进剂消耗、羽流污染和对接冲击等问题,且性价比高,在小卫星领域应用前景广阔。空间电磁对接控制设计存在强非线性和强耦合性问题,电磁力建模具有不确定性。论文综合应用反馈线性化和鲁棒H∞控制设计方法,采用内外环控制策略,内环采用非线性状态反馈控制实现输入-输出线性化,外环采用鲁棒H∞控制实现对模型乘性不确定性的稳定控制。理论分析与仿真表明,基于内环反馈线性化和外环鲁棒H∞控制的综合设计方法能解决电磁力模型的强非线性问题,对模型不确定性具有较强鲁棒性,轨迹跟踪性能良好。 展开更多

关键词 空间电磁对接 内外环控制 反馈线性化 鲁棒H∞控制 轨迹跟踪

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小功率整流控制器的控制策略仿真研究 被引量：1

9

作者 付永新 张永明 张仁杰 《信息技术》 2014年第7期102-105,共4页

对三相PWM整流器的控制系统采用了一种较为简单的数学方法来建模,对电压外环电流内环反馈控制算法进行了详细分析,并通过Matlab Simulink环境下进行了系统仿真,对各种扰动电压输出波形、电流内环d轴q轴电流波形以及电流的跟随性能进行... 对三相PWM整流器的控制系统采用了一种较为简单的数学方法来建模,对电压外环电流内环反馈控制算法进行了详细分析,并通过Matlab Simulink环境下进行了系统仿真,对各种扰动电压输出波形、电流内环d轴q轴电流波形以及电流的跟随性能进行了分析,验证了该系统建模、理论分析的有效性。 展开更多

关键词 三相PWM整流器 电压外环 电流内环

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沭水东调工程跨流域水库群联合供水研究 被引量：4

10

作者 彭慧 李光吉 +2 位作者 李维硕 王华 郑姝卉 《南水北调与水利科技》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期25-29,共5页

在分析日照市沭水东调工程特点的基础上,以城市供水量最大、水库弃水量最小为目标建立了多目标跨流域水库群联合供水调度模型。同时,将遗传算法嵌套于长系列变动时历法中,对工程涉及的沭河流域青峰岭、小仕阳、峤山水库以及傅疃河流域... 在分析日照市沭水东调工程特点的基础上,以城市供水量最大、水库弃水量最小为目标建立了多目标跨流域水库群联合供水调度模型。同时,将遗传算法嵌套于长系列变动时历法中,对工程涉及的沭河流域青峰岭、小仕阳、峤山水库以及傅疃河流域日照水库进行联合供水调算,探讨沭河流域各水库的可调限制库容和日照水库需水动态限制库容等调水指标。结果表明,水库群联合供水较各水库单独供水可增加利用沭河水量939万m3,反映了水库群联合调度有助于充分挖掘沭河流域各水库的供水潜力,对解决日照市区供水缺口十分有利。 展开更多

关键词 跨流域水库群 联合供水调度 调出区水库可调限制库容 调入区水库需调水动态限制库容 大系统分析协

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倾斜转弯小直径炸弹鲁棒自动驾驶仪设计(英文)

11

作者 孙瑞胜 薛晓中 刘鹏云 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期154-159,164,共7页

针对倾斜转弯(BTT)控制模式决定了小直径炸弹是一个强耦合非线性不确定时变系统的特点,研究了其自动驾驶仪的鲁棒设计问题。将小直径炸弹俯仰、偏航、滚转通道之间的耦合视作不确定干扰,基于H∞控制理论,采用双回路方法设计了自动驾驶仪... 针对倾斜转弯(BTT)控制模式决定了小直径炸弹是一个强耦合非线性不确定时变系统的特点,研究了其自动驾驶仪的鲁棒设计问题。将小直径炸弹俯仰、偏航、滚转通道之间的耦合视作不确定干扰,基于H∞控制理论,采用双回路方法设计了自动驾驶仪,即采用LQR设计方法作为内回路,以确保炸弹确定性模型部分的控制效果;H∞/混合灵敏度控制作为外回路,以抑制通道之间耦合干扰,增强系统的鲁棒性能,并分析了系统的动态跟踪性能和对全弹道上参数扰动的鲁棒性能。6DOF弹道仿真结果表明炸弹BTT控制性能和鲁棒性能良好,满足设计指标要求。其研究方法可为小直径炸弹BTT控制系统的工程应用提供参考。 展开更多

关键词 自动驾驶仪 倾斜转弯 小直径炸弹 双回路控制 鲁棒控制

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基于TD-SCDMA系统的闭环功率控制研究

12

作者 李鹏 李莉 《西华大学学报（自然科学版）》 CAS 2008年第5期32-34,共3页

TD-SCDMA系统的闭环功率控制可以分为外环功控和内环功控。阐述了TD-SCDMA系统中闭环环功率控制的方法,并给出了一种基于测量统计的外环功率控制算法,对不同信道条件、不同控制输入参数的闭环功率控制进行了仿真。结果表明,闭环功率控... TD-SCDMA系统的闭环功率控制可以分为外环功控和内环功控。阐述了TD-SCDMA系统中闭环环功率控制的方法,并给出了一种基于测量统计的外环功率控制算法,对不同信道条件、不同控制输入参数的闭环功率控制进行了仿真。结果表明,闭环功率控制可以适当补偿路径损耗和慢衰落,对系统性能的提高有一定的益处。 展开更多

关键词 时分双工同步码分多址 功率控制 信干比 外环 内环

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改进型自抗扰四旋翼无人机控制系统设计与实现 被引量：24

13

作者 石嘉 裴忠才 +1 位作者 唐志勇 胡达达 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1823-1831,共9页

针对提高四旋翼无人机姿态控制抗干扰能力的目标,设计了一种内外环嵌套结构的改进型自抗扰控制(ADRC)器。根据所搭建四旋翼无人机的实际参数,构建了四旋翼无人机姿态控制系统的数值仿真模型。通过与传统双闭环PID控制器进行对比,证明所... 针对提高四旋翼无人机姿态控制抗干扰能力的目标,设计了一种内外环嵌套结构的改进型自抗扰控制(ADRC)器。根据所搭建四旋翼无人机的实际参数,构建了四旋翼无人机姿态控制系统的数值仿真模型。通过与传统双闭环PID控制器进行对比,证明所设计的自抗扰控制系统在快速响应、无超调的前提下,具有很强的抗干扰能力以及较高的控制效率。将所设计的控制系统,应用于四旋翼无人机之上,在具有大偏载以及方向不确定的强干扰的飞行试验中,取得了良好的控制效果。 展开更多

关键词 四旋翼无人机 自抗扰控制(ADRC) 干扰补偿 滑动平均低通滤波 内外环嵌套结构

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一种基于内外环结构的四旋翼飞行器容错控制方法 被引量：8

14

作者 郑佳静 李平 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期572-578,共7页

采用内外环结构来避免直接设计四旋飞机的欠驱动控制律,内外环结构以位置子系统作为外环,姿态子系统作为内环。首先,通过反步法逐步递推得到子系统的控制输入,通过该控制输入,一方面,可推导出内环横滚角与俯仰角的期望值,另一方面,可计... 采用内外环结构来避免直接设计四旋飞机的欠驱动控制律,内外环结构以位置子系统作为外环,姿态子系统作为内环。首先,通过反步法逐步递推得到子系统的控制输入,通过该控制输入,一方面,可推导出内环横滚角与俯仰角的期望值,另一方面,可计算得出欠驱动控制律。以推导出的横滚角和俯仰角期望值以及给定的偏航角期望值作为姿态的目标轨迹,通过反步法进一步设计得出相应的姿态控制律。考虑到执行器可能会发生故障,采用自适应方法分别对内环和外环的故障进行估计,从而实现四旋翼飞行器的容错控制设计。相比于直接设计方法,本文方法得到的欠驱动控制律结构简单,且能实现对执行器故障的容错。研究结果表明:四旋翼飞行器在执行器故障下仍能实现位置和姿态的稳定跟踪,验证了所得控制律的有效性。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 执行器故障 内外环结构 自适应 反步法 容错控制

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功率因数可调的单相PWM整流器建模及控制系统设计 被引量：1

15

作者 陆志杰 易映萍 《通信电源技术》 2015年第3期1-4,共4页

介绍了单相PWM整流器的拓扑结构及工作原理,建立了主电路数学模型。根据大信号平均模型设计了电感电流内环和直流母线电压外环的双环控制器,并且对内外环控制器的参数进行了整定。最后介绍了功率因数调节方法,并且用Matlab仿真验证了模... 介绍了单相PWM整流器的拓扑结构及工作原理,建立了主电路数学模型。根据大信号平均模型设计了电感电流内环和直流母线电压外环的双环控制器,并且对内外环控制器的参数进行了整定。最后介绍了功率因数调节方法,并且用Matlab仿真验证了模型以及控制器的正确性。 展开更多

关键词 PWM整流器 建模 电流内环 电压外环 功率因数调节

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基于离散滑模控制的四旋翼飞行器轨迹跟踪 被引量：3

16

作者 成利梅 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2022年第4期16-20,共5页

针对离散时间域的四旋翼飞行器的大角度轨迹跟踪问题进行研究。首先,采用牛顿-欧拉法建立了基于三维旋转群SO(3)的动力学模型,并采用前向欧拉法将其转换为离散模型。接着,提出了基于内外环的控制结构,并将离散滑模变结构控制应用于内外... 针对离散时间域的四旋翼飞行器的大角度轨迹跟踪问题进行研究。首先,采用牛顿-欧拉法建立了基于三维旋转群SO(3)的动力学模型,并采用前向欧拉法将其转换为离散模型。接着,提出了基于内外环的控制结构,并将离散滑模变结构控制应用于内外环控制器的设计,通过李雅普诺夫函数证明了所设计控制器的稳定性。最后,通过Matlab/Simulink仿真验证所设计控制系统的性能,仿真结果表明所设计控制系统具有良好的大角度轨迹跟踪性能。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 旋转群SO(3) 内外环结构 离散滑模控制 轨迹跟踪

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井下柔性直流输电系统换流站设计 被引量：2

17

作者 李山 潘涛 +2 位作者 倪春明 王颖杰 王亚娟 《工矿自动化》 北大核心 2019年第12期60-67,共8页

针对煤矿井下供电负荷、供电距离、供电系统有功损耗均较大,且负载侧存在电压偏低和闪变等问题的现状,将基于模块化多电平换流站的柔性直流输电(MMC-HVDC)系统应用到井下供电系统,重点介绍了该系统中换流站(MMC)的拓扑结构、数学模型、... 针对煤矿井下供电负荷、供电距离、供电系统有功损耗均较大,且负载侧存在电压偏低和闪变等问题的现状,将基于模块化多电平换流站的柔性直流输电(MMC-HVDC)系统应用到井下供电系统,重点介绍了该系统中换流站(MMC)的拓扑结构、数学模型、参数及控制器设计等。井下MMC-HVDC系统包含整流站和逆变站2个MMC,整流站采用快速电流内环控制和定直流电压、定无功功率外环控制的双闭环控制结构,逆变站采用定交流电压控制;MMC均采用载波移相脉宽调制和基于能量均分控制、电压平衡控制的均压策略。在PSCAD/EMTDC软件中对井下MMC-HVDC系统进行仿真实验,结果表明:井下MMC-HVDC系统在稳态运行时具有良好的动态响应,实现了有功和无功功率独立控制,提高了直流输电效率;系统受到因井下负荷变化引起的扰动时可以较快的速度调节有功和无功功率,快速稳定直流输电电压,同时将逆变站输出电压幅值和相位稳定在额定值。 展开更多

关键词 井下供电 柔性直流输电系统 模块化多电平换流站 快速电流内环控制 定直流电压外环控制 定无功功率外环控制 定交流电压控制

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高压岸电系统多路输出功率均衡控制方法 被引量：1

18

作者 潘雄文 陈辉 +2 位作者 徐玉刚 姚琼 宋先勇 《电子设计工程》 2022年第15期90-93,98,共5页

为使岸电电源系统具备更强的电能变频能力,从而更好适应电网的均衡供电制度,提出高压岸电系统多路输出功率均衡控制方法。根据主电路参数情况,确定电流内环与电压外环的电量输出功率数值,完成高压岸电系统多路输出环境研究。在此基础上... 为使岸电电源系统具备更强的电能变频能力,从而更好适应电网的均衡供电制度,提出高压岸电系统多路输出功率均衡控制方法。根据主电路参数情况,确定电流内环与电压外环的电量输出功率数值,完成高压岸电系统多路输出环境研究。在此基础上,分析直流母线电压波动行为,通过计算输出功率均衡量的方式,得到具体的惯性控制系数值,实现高压岸电系统多路输出功率均衡控制。对比实验结果表明,与传统的柴油发电方式相比,在所提均衡控制方法作用下,锚地岸电电源系统的稳定电压可快速从380 V/200 Hz变更至440 V/200 Hz,能够较好地适应电网的供电制度,提高高压岸电系统的变频能力。 展开更多

关键词 锚地岸电 多路输出功率 均衡控制 电流内环 电压外环 直流母线电压

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基于坐标变换的间隙性功率并网系统解耦控制与设计

19

作者 史发清 《通信电源技术》 2011年第5期12-15,共4页

针对逆变器电流环的有功电流和无功电流存在耦合的情况,文中采用电流的解耦控制,达到独立控制逆变器的有功功率和无功功率;针对逆变器直流侧电压容易波动,文中采用双环控制,稳定逆变器直流侧的电压。搭建了MA-TALAB/SIMULINK系统仿真实... 针对逆变器电流环的有功电流和无功电流存在耦合的情况,文中采用电流的解耦控制,达到独立控制逆变器的有功功率和无功功率;针对逆变器直流侧电压容易波动,文中采用双环控制,稳定逆变器直流侧的电压。搭建了MA-TALAB/SIMULINK系统仿真实验平台,通过间歇性能源输入逆变器功率变化的实验,验证了该逆变器能独立控制输出的有功功率和无功功率,并且保证了直流侧电压的稳定。 展开更多

关键词 可再生能源发电 坐标变换 解耦控制 电流内环设计 电压外环设计

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