基于非线性控制的大型民机包线保护策略研究

目录

基于非线性控制的大型民机包线保护策略研究 ............................................I 摘要 .................................................................................................I ABSTRACT .......................................................................................I II 第一章绪论 (1)

1.1 研究背景与意义 (1)

1.2 国内外研究现状 (2)

1.2.1 飞行包线保护的研究 (2)

1.2.2 非线性飞行控制的研究 (6)

1.2.3 容错飞行控制的研究 (8)

1.3 论文内容与结构 (9)

1.3.1 论文的创新点 (9)

1.3.2 论文内容 (9)

1.3.3 论文结构安排 (10)

第二章大型民机非线性动力学建模 (12)

2.1 引言 (12)

2.2 几何参数 (12)

2.3 运动方程 (14)

2.3.1 刚体一般运动方程 (15)

2.3.2 气流系变量方程 (16)

2.3.3 运动学关系式 (18)

2.3.4 航迹系变量方程 (19)

2.4 力和力矩 (20)

2.4.1 重力项 (21)

2.4.2 气动项 (21)

2.4.3 推进项 (22)

2.4.4 风力项 (22)

2.5 气动参数模型 (23)

2.6 其他模型 (24)

2.6.1 标准大气模型 (24)

VI

万方数据

2.6.2 舵面作动器模型 (25)

2.7 动力学模型总结 (26)

2.7.1 仿真模型 (26)

2.7.2 非线性控制设计模型 (26)

2.8 飞行开环特性分析 (29)

2.8.1 零输入状态扰动响应 (29)

2.8.2 阶跃输入响应 (33)

2.9 小结 (36)

第三章反步法飞行控制律设计 (37)

3.1 引言 (37)

3.2 李雅普诺夫稳定性理论 (37)

3.3 反步法控制律设计 (41)

3.3.1 控制律设计 (42)

3.3.2 仿真分析 (45)

3.4 SISO纵向动力学控制 (50)

3.4.1 控制律设计 (50)

3.4.2 仿真分析 (51)

3.5 MIMO六自由度模型控制 (52)

3.5.1 控制律设计 (52)

3.5.2 仿真分析 (54)

3.6 小结 (55)

第四章鲁棒反步飞行控制律设计 (57)

4.1 引言 (57)

4.2 相关基本理论 (57)

4.2.1 稳定性理论 (57)

4.2.2 RBF神经网络 (59)

4.3 控制问题描述 (60)

4.4 快速鲁棒自适应反步法 (61)

4.4.1 控制律设计 (61)

4.4.2 仿真分析 (65)

4.5 基于干扰观测器的快速鲁棒反步 (67)

4.5.1 传统的非线性干扰观测器设计 (67)

VII

万方数据

4.5.2 超螺旋滑模干扰观测器设计 (68)

4.5.3 仿真分析 (69)

4.6 基于传感器的快速鲁棒反步 (71)

4.6.1 控制律设计 (71)

4.6.2 仿真分析 (73)

4.7 不同方法比较 (74)

4.8 小结 (78)

第五章飞行包线保护设计 (79)

5.1 引言 (79)

5.2 包线保护策略 (79)

5.3 问题描述 (80)

5.4 预测控制 (81)

5.5 控制模态切换 (83)

5.6 指令限制策略 (86)

5.7 小结 (91)

第六章总结与展望 (92)

6.1 工作总结 (92)

6.2 研究展望 (93)

参考文献 (94)

致谢 (100)

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 (101)

攻读硕士学位期间参与的科研项目 (102)

VIII

万方数据

图录

图1-1技术路线图 (10)

图1-2论文结构图 (11)

图2-1波音747-200飞机和操纵面位置 (14)

图2-2作动器模型 (25)

图2-3配平状态零输入响应 (30)

图2-4速度初始状态扰动零输入响应 (31)

图2-5攻角初始状态扰动零输入响应 (32)

图2-6侧滑角初始状态扰动零输入响应 (33)

图2-7升降舵双波阶跃输入响应 (34)

图2-8副翼双波阶跃输入响应 (35)

图2-9方向舵双波阶跃输入响应 (36)

图3 - 1二维动态李亚普诺夫稳定性的几何解释 (38)

图3 - 2多维状态空间李亚普诺夫稳定性的几何解释 (39)

图3 - 3参数变化时的攻角输出响应（b=10） (46)

图3 - 4参数a变化时的跟踪误差响应（b=10） (46)

图3 - 5参数b变化时的攻角输出响应（a=100） (47)

图3 - 6参数b变化时的攻角跟踪误差响应（a=100） (47)

图3 - 7参数a变化时（b=10）的攻角输出响应 (48)

图3 - 8参数a变化时的攻角跟踪误差响应（b=10） (48)

图3 - 9参数b变化时的攻角输出响应（a=100） (49)

图3 - 10 参数b变化时的攻角跟踪误差响应（a=100） (49)

图3 - 11 SISO模型俯仰角双波阶跃指令跟踪响应 (51)

图3 - 12 SISO模型滤波后俯仰角指令跟踪响应 (52)

图3 - 13 MIMO模型指令跟踪控制响应 (54)

图3 - 14 MIMO模型指令跟踪响应 (55)

图4-1UUB概念的图形解释 (58)

图4-2不同参数的双曲正切函数 (64)

图4-3SISO模型双波阶跃指令跟踪响应 (66)

图4-4MIMO模型双波阶跃指令跟踪响应 (67)

IX

万方数据

图4-5基于干扰观测器的SISO模型阶跃指令跟踪响应 (70)

图4-6基于传感器反步的SISO模型阶跃指令跟踪响应 (74)

图4-7神经网络自适应线性滑模双波阶跃指令跟踪响应 (76)

图4-8终端滑模双波阶跃指令跟踪阶跃响应 (77)

图4-9几种不同方法的指令跟踪响应 (77)

图4-10几种不同方法的指令跟踪控制输入 (77)

图4-11存在干扰时几种不同方法的指令跟踪响应 (78)

图5-1迎角限制器方块图 (79)

图5-2迎角限制器仿真结果 (80)

图5-3预测控制包线保护响应 (83)

图5-4控制模态切换策略方块图 (83)

图5-5控制模态切换策略俯仰角速度响应 (85)

图5-6控制模态切换策略攻角响应 (85)

图5-7控制模态切换策略俯仰角响应 (86)

图5-8指令限制策略方块图 (86)

图5-9指令限制策略俯仰角速度响应 (88)

图5-10指令限制策略攻角响应 (88)

图5-11指令限制策略俯仰角响应 (89)

图5-12速度保护模式速度响应 (89)

图5-13速度保护模式攻角响应 (90)

图5-14速度保护模式俯仰角响应 (90)

X

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表录

表1-1容错控制方法 (8)

表2-1仿真使用的飞机参数 (13)

表2-2波音747飞机的气动操纵面 (13)

表2-3作动器模型参数 (25)

表4-1不同控制器响应特性参数 (75)

XI

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实验八 非线性控制系统分析

实验八非线性控制系统分析 【实验目的】 1.掌握二阶系统的奇点在不同平衡点的性质。 2.运用Simulink构造非线性系统结构图。 3.利用Matlab绘制负倒描述函数曲线，运用非线性系统稳定判据进行稳定性分析，同 时分析交点处系统的运动状态，确定自振点。 【实验原理】 1.相平面分析法 相平面法是用图解法求解一般二阶非线性系统的精确方法。它不仅能给出系统稳定性信息和时间特性信息，还能给出系统运动轨迹的清晰图像。 设描述二阶系统自由运动的线性微分方程为 分别取和为相平面的横坐标与纵坐标，并将上列方程改写成 上式代表描述二阶系统自由运动的相轨迹各点处的斜率。从式中看出在及，即 坐标原点(0,0)处的斜率。这说明，相轨迹的斜率不能由该点的坐标值单值的确定，相平面上的这类点成为奇点。 无阻尼运动形式()对应的奇点是中心点； 欠阻尼运动形式()对应的奇点是稳定焦点； 过阻尼运动形式()对应的奇点是稳定节点； 负阻尼运动形式()对应的奇点是不稳定焦点； 负阻尼运动形式()对应的奇点是不稳定节点； 描述的二阶系统的奇点(0,0)称为鞍点，代表不稳定的平衡状态。2.描述函数法 设非线性系统经过变换和归化，可表示为非线性部分与线性部分相串联的典型反馈结构如图所示。 从图中可写出非线性系统经谐波线性化处理线性化系统的闭环频率响应为

由上式求得图中所示非线性系统特征方程为 ，还可写成 其中 称为非线性特性的负倒描述函数。若有 使上式成立，便有 或 ，对应着一个正弦周期运动。若系统扰动后，上述周期运 动经过一段时间，振幅仍能恢复为 ，则具有这种性质的周期运动，称为自激振荡。 可见自激振荡就是一种振幅能自动恢复的周期运动。周期运动解 可由特征方程式 求得，亦可通过图解法获得。 由等式在复数平面上分别绘制 曲线和 曲线。两曲线的 交点对应的参数 即为周期运动解。有几个交点就有几个周期运动解。至于该解是 否对应着自激振荡状态，取决于非线性系统稳定性分析。 【实验内容】 1. 相平面分析法 （1）二阶线性系统相平面分析不同奇点的性质 例8-1 设一个二阶对象模型为 2 2 2 ()2n n n G s s s ωξωω= ++ 绘制2,n ωζ=分别为0.5、-0.5、1. 25、0时系统的相平面图及2 4()4 G s s = -的相平面图。 图8-1 当2,0.5n ωζ==时，系统的单位阶跃响应曲线和相平面图

孤网稳定控制系统的控制策略研究

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/519607901.html, 孤网稳定控制系统的控制策略研究 作者：丁建义 来源：《城市建设理论研究》2013年第04期 摘要：本文针对某钢铁集团公司的内部区域电网提出了一种孤网稳定控制系统的控制策略和实施方案，保证孤网系统在各种工况下的安全稳定运行，并取得了可观的经济效益。; 关键词：孤网孤网稳控DEH调速控制负荷快切二次调频 中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号： 一、孤网及其运行特点 1.1 孤网的定义 孤网是孤立电网的简称，一般泛指脱离大电网的小容量的电网。 电力建设规程规定，最大单机容量小于电网总容量的8％的电网，可以称为大电网。目前我国各大地区电网的机网容量比已经小于8％，可以看作无限大电网。相比之下，机网容量比大于8％的电网，统称为小网；孤立运行的小网，称为孤网[1]。 1.2孤网运行的特点 孤网运行最突出的特点，是由负荷控制转变为频率控制，要求调速系统具有负荷要求的静态特性﹑良好的稳定性和动态响应特性，能够保证在用户负荷变化的情况下自动保持电网频率的稳定。这就是通常所说的一次调频功能[2]。运行人员关注的问题不再是负荷调整，而是调 整孤网频率，使之维持在额定频率的附近。这种调整通过操作调速系统的给定机构来完成，称为二次调频。由于孤网容量较小，其中旋转惯量储能和锅炉群所具备的能力势能均较小，要求机组的调速系统具有更高的灵敏度，更小的迟缓率和更快的动态响应特性。 [3] 对于小网工况，网中各机组存在负荷分配问题，要求各机组调速系统具有相同的转速不等率，要求网中调度机构进行二次调频，维持额定功率。 二、项目概述： 本文以某钢铁集团的电网重构工程中孤网运行的实例展开，着重研究独立电网中发电、变电、用电之间的安全稳定和协调控制的问题，以实现企业电网的稳定运行和综合节能效益。

电力负荷控制的基本原理及其控制策略的研究

电力负荷控制的基本原理及其控制策略的研究 发表时间：2016-12-16T11:20:51.100Z 来源：《电力设备》2016年第20期作者：陈靓婧[导读] 随着我国经济和科学技术水平的快速发展，电力负荷控制技术及其电力负荷控制产品的发明和创造。 （国网江苏省电力公司盐城供电公司 224001） 摘要：本文介绍了电力负荷控制系统，着重讨论电力负荷控制和管理系统。此外结合本人的实际工作经验，希望为工作在广大一线的电力行业人员以借鉴，为我国热电企业做出贡献。 关键词：电力负荷控制；控制及管理过程；控制方法 随着我国经济和科学技术水平的快速发展，电力负荷控制技术及其电力负荷控制产品的发明和创造，在很大程度上提高了我国在这一领域的技术实力。本文将结合本人的工作经验，首先对电力负荷控制的原理进行论述，并分析了电力负荷的控制方法，以此希望为同行业人员提供有意义的借鉴。 1 负荷系统的基本工作原理 电力负荷控制是一个集数据、网络、自动化控制的多科学技术，我国大部分热电厂和电厂都是通过这种技术对电力系统的数据进行采集和控制的。电力负荷控制系统主要包括负荷控制中心、控制终端及通信系统。负荷控制中心（主控站）的主要功能是对各负荷终端进行控制和监视；控制终端是一种接受主控站控制与监视的设备，其安装于客户端。我国当前的负荷管理主要是以地市为主控站基础，直接管理大、中、小客户的用电负荷。控制终端包括主控单元、输入输出单元、电台、显示单元、调制解调单元和开关电源。在接通控制终端电源后，该系统程序将自动初始化并进入上电复位运行。在中心站发出信号后，终端天线接收指令，再由电台解调成低频的 FSK 信号并传输至解调单元，经调制解调后的数据信号将发送给主控单元，最后由主控单元对数据进行分析与识别并执行操作。通常中心站发出的命令分为播命令和单点命令，播命令是向所有区域内的终端发出的命令，单点命令是向选定的终端发出的命令。控制终端将根据命令对数据进行采集，并由异步串行接口将数据传输至调制解调单元进行制，最后将信号由电台和天线发回中心站。在控制终端接受功率定值、功控投入等命令时，将执行域内闭环控，并发出声光信号。当负荷功率超出设定值或处于受控状态时，将立即进入报警累计状态，超出报警设定值后，控制终端将开始第一次跳闸。若终端负荷功率仍然超核，将进行后续的轮次跳闸，直至负荷低于规定值后，终端解除报警。当中心站发出解除功控命令时，终端将熄灭功控指示灯，并允许客户合闸。当中心站向控制终端发出电量控制命令时，在日或月用电量达到规定电量的 80% 后，终端将发出报警信号，直到超出定值电量，终端将对主进开关跳闸。在日或月末，或终端接受中心站解除限电命令后，终端将自动解除限电状态，并允许客户合闸。另外，终端可在汉字显示单元中显示中心站发来的汉字信息，并会通过 485 接口对客户用电量进行抄送并发回中心站。 2 电力负荷控制及其管理 2.1 电力负荷控制的方法及远程监控 电力负荷的控制方法可以概括为直接法、间接法、分散法和集中法。直接控制法是在用电高峰时段，将部分可间断供电的负荷进行切除的一种方法；间接控制法是根据峰谷时段的用电量或客户的最大用电量，采取不同的电价来刺激客户的削峰填谷；分散控制法是根据负荷曲线，通过装设于客户端的定时开关等对客户的用电负荷进行控制；集中控制法是按照负荷曲线，通过负荷主控站，并借助控制信道和装设于客户端的装置，对客户可间断的用电负荷进行控制。远程监控主要是对单个用户的电力负荷进行抄表、监视、跳合闸、历史记录等操作。远程抄表可以对所有或指定的用户用电负荷进行实时抄表；远方监视是以文字、图形、声音、表格、曲线等方式，显示出选定客户的负荷信息及其实时抄表的所有内容。远程跳合闸是利用有线或无线的方式，对选定的单个客户进行电力负荷的跳闸或合闸；历史记录可以查找客户以往的电力负荷过载形成的报警记录、通信失败记录、人工开关操作记录、负荷侧的操作记录以及定时抄表所得的数据形成的记录。 2.2 远程抄表及电量计费 电子式数字电能表的核心是微型处理器，其采用 A/D 转换模式处理电压和电流互感器中的电压与电流的数字化转换和交流采样。多功能的电子式电能表，其功能主要包括用电计测功能、监视功能、控制功能、管理功能和其他功能。用电计测功能包括累计和实时计量；监视功能包括防窃电监测功能和最大用电需求量监测等；控制功能主要体现在复费率时段的分时计费，但也具有对负荷进行控制的功能；管理功能主要体现在时段和费率的计费、抄表以组网方面，时段可分为季节、月、日、特殊节假日等，也可根据峰谷期的不同定时。费率则由供电部门进行设定。抄表主要有手工抄表、本地自动抄表、远程自动抄表方式；其他功能主要包括缺相指示、电压异常报警、断电和恢复供电记录等。 2.2 电力负荷的管理 在电力负荷进入高峰或低谷负荷阶段，其管理方法主要包括：1）在电网的高峰负荷期，通过削峰减少客户对电力的需求，从而降低电网的用电负荷；2）当电网中的用电量进入低谷阶段时，启用系统中空闲的发电容量，以此增加客户的用电需求；3）将电网中的高峰负荷阶段推移至低谷负荷时段，以此起到削峰和填谷的双重功能。 3 结语 电力负荷控制系统的运用带来了更高的工作效率和更安全的工作环境，该技术集远程抄表、遥控操作、负荷控制、实施监控等多项功能与一体，大大加快了电力事业的发展。作为工作在一线的热电工作人员，掌握和理解电力负荷控制系统的基本原理和控制方法，是提高发效率的必经途径，从而为我国的热、电事业做出新的贡献。 参考文献： [1] 魏杰 . 电力负荷控制技术的发展与应用综述 [J]. 黑龙江电力，2007（2）. [2] 徐任武 . 技术移荷：DSM 工作的当务之急 [J]. 电力需求侧管理，2001（01）.

柔性直流配电系统稳定性及其控制关键问题

柔性直流配电系统稳定性及其控制关键问题 摘要：经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的需求也逐渐增加。相比 于传统的交流配电系统，柔性直流配电系统包含了换流阀、直流变压器等大量可 控的电力电子设备，呈现电力电子化的特征。直流配电系统故障特征、故障发展 过程、故障隔离及供电恢复过程都与换流阀等电力电子器件控制策略密切相关。 在直流配电系统中，保护原理的选择、保护整定值的选取、保护动作出口时间的 设置都需要考虑与换流阀控制策略的协同配合。通过控制与保护的相互协同实现 故障准确识别与供电快速恢复，在保证直流配电系统高可靠性的同时有效降低直 流配电网投资建设成本，是直流配电系统研究与发展的重要思路。本文就柔性直 流配电系统稳定性及其控制关键问题展开探讨。 关键词：柔性直流配电；稳定性；随机性 引言 随着城市用电负荷密度不断增大，城市电网面临着多重难题：一方面要扩大 城市配电网容量以适应城市经济发展的需求，另一方面要接纳太阳能、风能等可 再生清洁能源以减轻环境污染的压力。在该背景下，直流配电系统（DCS）是基 于电压源换流器提供直流电力且具有先进能源管理系统的智能化配电系统，因其 输送容量更大、供电质量更优、易于接纳分布式能源（DER）、可控性更高[2]等 优势而受到关注。 1DCS的主要性能特点 （1）DCS的稳定性。随着大量DER和柔性电力电子设备的接入，DCS的稳定 性问题也逐渐成为学术界和工业界的关注热点。特别是对于可以孤岛运行的直流 微电网来说，其电源和负荷电力电子化带来的动态特性，改变了以同步发电机为 主的传统电力系统的稳定性特征。目前，国内外已有相关学者通过DCS或微电网 的小信号稳定性分析，利用阻抗匹配等系统稳定分析理论，对电力电子化配电系 统中DER的并网动态特性进行了探究，但大部分研究仍然集中于单个并网逆变器 或级联型逆变器。因此，需要深入开展电力电子化DCS的稳定性分析理论和方法 的研究，并提出相应的稳定性提升策略，保障DCS的安全可靠运行。（2）低压DCS的安全性。中国广泛采用220V交流低压供电，超过了人体耐受的安全低压 水平，人身触电造成伤亡事件屡屡发生，在城市暴雨后内涝引发的群众触电事故 更是时有发生。全国每年触电死亡数千人，触目惊心，引起了广泛的关注。如果 低压系统对多数家电采取±48V直流安全电压供电，将在很大程度上降低人身触电事故发生的概率，这也将是直流配电技术在低压系统领域应用的主要优势。不过，由于电压等级较低，且DCS设备占地面积大，其能量密度和功率密度将受到影响，因此可以考虑采用±375V和±48V直流组合供电，其中，户级配电采用±375V以提 高能量密度（在珠海示范工程中验证了该电压等级的价值），非高功率用电设备 级供电采用±48V以减少非安全电压与人们接触的机会。（3）DCS的稳定性。随 着大量DER和柔性电力电子设备的接入，DCS的稳定性问题也逐渐成为学术界和 工业界的关注热点。特别是对于可以孤岛运行的直流微电网来说，其电源和负荷 电力电子化带来的动态特性，改变了以同步发电机为主的传统电力系统的稳定性 特征。 2直流配电系统保护原理 直流配电网保护可分为非单元式保护和单元式保护。非单元式保护不依赖保 护装置之间的通信，当保护装置采集的故障测量值达到动作设定值时即开始动作。

PLC先进控制策略研究与应用

PLC先进控制策略研究与应用 发表时间：2016-12-02T15:17:50.210Z 来源：《基层建设》2016年19期作者：赵孟石 [导读] 摘要：随着社会经济的发展和科技水平的不断提高，可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller )得到了飞速提升，凭借着较高的可靠性、较强的抗干扰能力以及具有丰富的使用功能等强大的技术优势，成为了目前国内乃至全球自动化领域的主流控制装置。 黑龙江省科学院高技术研究院黑龙江哈尔滨 150000 摘要：随着社会经济的发展和科技水平的不断提高，可编程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller )得到了飞速提升，凭借着较高的可靠性、较强的抗干扰能力以及具有丰富的使用功能等强大的技术优势，成为了目前国内乃至全球自动化领域的主流控制装置。但是，在使用过程中，PLC仍存在一些不足以及影响生产的缺点，同时，由于社会生产自动化和工厂工业化的进程不断加快，大型高科技仪器设备层出不穷，就需要将先进控制的系统与PLC完美的融合在一起。本研究就针对这一方面的进程、特点以及应用进行探讨，以期为相关的工作者提供一些可行性的参考。 关键词：PLC；先进控制；研究与应用 PLC是可编程序逻辑控制器的简称，它伴随着工业的发展进步而产生，在西方工业发达的国家应用较早，而我国的研究使用还仅仅停留在少量数据的收集、简单命令的控制以及相应的反馈调节，无法满足现阶段生产的需要，而控制过程的复杂性、多变形、多算法导致了在PLC中引进先进控制的重要性，达到更好地延伸和实用，从而取得更好的工业控制成果。 1.PLC先进控制的研究 1.1PLC先进控制的基本结构 可编程逻辑控制器，是一种采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入、输出控制各种类型的机械或生产过程。加入先进控制的PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构与微型计算机异曲同工。主要组成部分有导轨(RACK)、电源模块(PS)、中央处理器模块（CPU）、接口模块(IM)、信号模块(SM)、功能模(FM)等。中央处理模块按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误；导轨则用于各个模块的相互连接、运作；存储模块则分为系统程序存储器——存放系统软件的存储器和用户程序存储器——存放应用软件的存储器；接口模块又称为输入输出接口电路，也分为现场输入接口电路——由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道和现场输出接口电路——由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 1.2PLC先进控制的工作原理及功能 可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，选择是否刷新对应的状态或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令[1]。最后则是输出刷新阶段，在此期间，CPU 按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。复杂的功能模块赋予了可编程逻辑控制器多样使用的功能，可以进行代数运算、数据传送等更加高级的运算，有的甚至可以进行数据通信。最重要的就是控制功能，这就得益于高速的指令处理，越来越快的处理速度可以实现更多的控制模式，目前常见的有PID控制运算、比值控制运算等。诊断功能，取决于CPU的智能化，可以诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件。 1.3PLC先进控制的发展 PLC起源于美国，随着美国汽车产业的发展，通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。1969 年，美国数字设备公司研制出了第一台可编程逻辑控制器PDP—14，在美国通用汽车公司的生产线上试用成功，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这是第一代可编程逻辑控制器，称Programmable Logic Controller，简称PLC，是世界上公认的第一台PLC。PLC随着西方工业的不断进步而逐渐成熟，形成了一套完整的、具体可行的理论基础和实践体系。同时，70年代出现了微处理器，人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期发展了大型机和超小型机、诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。 2.PLC先进控制的应用 2.1PLC先进控制的优缺点 原来CPU模板上提逐渐增加了各种通讯接口，现场总线技术及以太网技术也同步发展，使PLC的应用范围越来越广泛。PLC在实现各种数量的I/O控制的同时，还具备输出模拟电压和数字脉冲的能力，使得它可以控制各种能接收这些信号的伺服电机，步进电机，变频电机等，加上触摸屏的人机界面支持，PLC可以满足在过程控制中任何层次上的需求。PLC凭借稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，持久的占有市场。但是在工业生产过程中，仍有一些控制问题采用上述控制策略无法奏效，所涉及的被控过程往往具有强祸合性、不确定性、非线性、信息不完全性和大纯滞后等特性，并存在着苛刻的约束条件，更重要的是它们大多数是生产过程的核心部分，直接关系到产品的质量、生产率和成本等有关指标。随着过程工业日益走向大型化、连续化，对工业生产过程控制的品质提出了更高的要求，控制与经济效益的矛盾日趋尖锐。 2.2PLC的先进控制方法 目前，国内外常见的控制系统有：PLC单机/扩展控制系统，该系统属于小规模控制系统，相对应的被控对象少，输入输出点数较少，控制要求也比较简单，不过在生产时还是预留了插槽，可以使用扩展机架进行系统的扩展；PLC分布式控制系统，该系统专门应对大规模的控制系统，被控对象数量多，分散分布且分布距离甚远，因此虽然功能增多、适用范围变广，但是现场生产设备的控制电缆冗长繁杂，安装困难且易受各种电磁干扰。PLC可用远程I/()站和PLC网络两种形式组成分布式控制系统。针对上述两种控制系统的优点和不足，人们发明了 IPC-PLC分布式测控系统，采用PLC和工控机进行分布式测控可以使两者互补功能上的不足，前者用于控制方面方便又可靠，而后

电力负荷控制的原理分析及控制策略 刘海丰

电力负荷控制的原理分析及控制策略刘海丰 发表时间：2017-12-23T21:52:29.097Z 来源：《电力设备》2017年第26期作者：刘海丰 [导读] 摘要：随着社会经济的发展，人们对电能的需求量也在逐渐增加，对电力负荷控制的关注度也越来越高，加强对电力负荷的控制变得非常的重要。通过对电力负荷控制，不但能有效的节约用电，还能降低供电线路的损耗，同时还能有效的提升电网运行过程中的可靠性和经济性。 （国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司内蒙古 028000） 摘要：随着社会经济的发展，人们对电能的需求量也在逐渐增加，对电力负荷控制的关注度也越来越高，加强对电力负荷的控制变得非常的重要。通过对电力负荷控制，不但能有效的节约用电，还能降低供电线路的损耗，同时还能有效的提升电网运行过程中的可靠性和经济性。本文对电力负荷控制的原理及控制策略进行了分析和探讨。 关键词：电力负荷控制；原理；控制策略 一、电力负荷控制简介 电力负荷控制运用所涉及的核心机能包括：计算机技术应用、信息管理技术以及自动控制系统。电力系统能通过该系统的运行来对电力营销实行监控和管理，同时，通过该系统还能实现对数据的采集、网络的连接以及营业抄收等。负荷控制的别称就是负荷管理，是通过碾平负荷曲线均衡电力负荷的使用，从而有效的提升电网系统运行的经济性和安全性，促进整个企业的效益增长。负荷控制的方法非常多，比较常见的控制方式有直接控制、简介控制、集中控制以及分散控制。 二、电力负荷控制的原理分析 2.1电力负荷系统的组成 电力负荷的主要构成部分是负荷控制中心、通信系统以及控制终端。负荷控制中心也被称为主控站，主要是针对各个负荷的终端进行控制和监视，作为负荷控制中心监视和控制的核心设备，用户端是控制终端的安装位置。 2.2电力负荷系统的工作原理 负荷控制终端主要由主控组件、显示单元、电台、调制解调组件、输入输出组件以及一些开关电源组成，以下是电力负荷系统的工作原理： （1）电源接通以后，系统会默认进入上电复位程序开始运行，首次运行的过程中，终端会收到一系列由中心站发出的运行参数，然后终端会依据该参数进行运行。正常运行过程中，中心站发出指令信号，由终端天线接收后经电台解调为SK低频信号送至调制解调单元，再将处理数据送向主控单元。主控单元的应用程序截取异步通信接口的数据后，经过分析识别后分由不同的系统组织进行处理。 （2）经过对上述的数据进行传输后，终端怎会根据中心站所发出的一些运行参数通过变送器计算出模拟量，然后再计算出相应的电压和电流。而开关的分、合状态则被控辅助接电送出的开关信号检测。然后终端在接收到相应的命令后，就会执行当地的闭环空，并发出声光信号。当功控时间段内，负荷超过规定值时，系统就会发出声光报警，若报警信号达到一定的次数而没有进行一定的处理措施，终端系统就会自动跳闸，后期也会轮番的出现跳闸现象。等负荷值低于规定值时，警告信号就会自动的消除，等功控时段结束后，用户就能进行合闸操作。 （3）接收功控解除或允许合闸的命令后，越限跳闸状态就可以进行解除，而电量控制状态下，日电量或者是月电量超过电量定值的百分之八十时，警报信号会再次发出，完全超过定量值时，终端便会采取跳闸行动。同样，当有功控解除或允许合闸后，又或是在日末或月末时，有关电量的越状态会自动清除。 三、电力负荷的控制策略 3.1削峰 制定年度削峰计划时，应按年度负荷延续曲线，确定削峰目标。在峰荷期间削减负荷，可用：（1）减荷，即由客户主动在峰荷期间停用可间断负荷避峰。 （2）直接控制负荷，即用集中或分散型控制装置在峰荷时直接控制负荷。 （3）用分时电价刺激客户在峰荷时降荷，其关键是要制定一个合理的高峰电价，在峰荷期间，客户每增加1kW负荷，由发电到输、配电各环节的设备容量均需相应增加。因此，高峰负荷期间，客户除应支付电能电费外，还需要支付发、输、配电设备每千瓦摊销的投资。为了鼓励客户均衡用电，低谷期间的电能电价应给予优惠，而高峰期间的电能电价则应予以提高。这样，客户在高峰期间的用电就要交纳比低谷期间高得多的电费。 （4）实行可间断供电电价，即对客户可间断供电负荷进行控制，则电力公司将对该客户的电价给予不同的电价优惠。提前通知的时间日分为一天、四小时和一小时三种。规定控制时间应不少于每天六小时和每年一百小时。 3.2填谷 所谓填谷就是在不是用电的高峰期时段使用电力，具体的实施方法有： （1）可以在用电的低谷时段采取一定的措施，对热量进行及时的存储，在这一时段是可以存储到大量的热量，而整个电网在运行的时候可以依靠这些热量进行十几个小时的热量供应； （2）在不同的季节要采取不同的电价，这样能有效的改善和调节每年用电的低谷时期和高峰时期； （3）对电价的定价要采取非高峰时段用电计算价格的方式； （4）要实行不同时段采取不同电费计价标准的方式来进行填谷。 3.3移荷 所谓移荷，是将客户在高峰时的用电移到峰前和峰后使用。其方法有： （1）贮热，此种电气加热器贮热容量不够大，只能供应三个小时左右的应用； （2）用分时电价鼓励客户移荷； （3）对电器设备进行控制，例如可以控制电弧炉和加热炉之类的电气设备，使其由峰荷移出。 3.4政策性节电降载

非线性控制系统分析

3描述函数法一．本质非线性特性的谐波线性化 1．谐波线性化具有本质非线性的非线性元件在正弦输入作用下在其非正弦周期函数的输出响应中假设只有基波分量有意义从而将本质非线性特性在这种假设下视为线性特性的一种近似 3．应用描述函数法分析非线性系统的前提 a 非线性特性具有奇对称心 b非线性系统具有图a所时的典型结构 c非线性部分输出xt中的基波分量最强 d非线性部分Gs的低通滤波效应较好 b非线性特性的描述函数的求取方法二．典型非线性特性的描述函数 1饱和特性的描述函数 2死区特性描述函数 3间隙特性的描述函数 1 引言第七章非线性控制系统分析非线性指元件或环节的静特性不是按线性规律变化非线性系统如果一个控制系统包含一个或一个以上具有非线性静特性的元件或环节则称这类系统为非线性系统其特性不能用线性微分方程来描述一．控制系统中的典型非线性特性下面介绍的这些特性中一些是组成控制系统的元件所固有的如饱和特性死区特性和滞环特性等这些特性一般来说对控制系统的性能是不利的另一些特性则是为了改善系统的性能而人为加入的如继电器特性变增益特性在控制系统中加入这类特性一般来说能使系统具有比线性系统更为优良的动态特性非线性系统分析饱和特性 2死区特性危害使系统输出信号在相位上产生滞后从而降低系统的相对稳定性使系统产生自持振荡危害使系统输出信号在相位上产生滞后从而降低系统的相对稳定性使系统产生自持振荡 4继电器特性功能改善系统性能的切换元件 4继电器特性特点使系统在大误差信号时具有较大的增益从而使系统响应迅速而在小误差信号时具有较小的增益从而提高系统的相对稳定性同时抑制高频低振幅噪声提高系统响应控制信号的准确度本

单相PWM整流器消除二倍频纹波的非线性控制策略

电气传动2018年第48卷第10期摘要：在单相PWM 整流器系统中，直流侧存在2次谐波不可避免，通常需要在直流侧并联容值较大的电解电容。为了实现整流器直流母线电压的稳定，同时降低网侧电流畸变，分析并比较了两种谐波补偿的拓扑，设计了一种基于反步法控制策略，对电流、电压子系统模型设计非线性控制器，分别判断子函数导数的负定，以此来实现系统的稳定和动态响应特性，最后利用PSIM 仿真软件和实验样机上进行实验验证，实验结果证明该电路是正确可行的，可减小滤波电容的容值，提高功率密度。 关键词：整流器；脉宽调制；Lyapunov 函数；反步法；2次谐波 中图分类号：TM46文献标识码：A DOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd18161 Nonlinear Control Strategy for Eliminating Secondary Frequency Ripple in Single Phase PWM Rectifier YANG Junwei 1，SHI Wangwang 2，JIA Daojie 2（1.Guangling College ，Yangzhou University ，Yangzhou 225009，Jiangsu ，China ；2.Hydraulic and Energy Engineering College ，Yangzhou University ，Yangzhou 225147，Jiangsu ，China ） Abstract:There is inevitable secondary harmonic ripple in the DC side of single -phase PWM rectifier ，which usually requires a paralleling electrolytic capacitor with large capacity.In order to achieve the voltage stability at DC side and reduce the current distortion at AC side of rectifier system ，two kinds of schemes were analyzed and compared.Then a nonlinear control algorithm for the model of current and voltage subsystem was designed based on the back -stepping method which was made use in the negative derivative of the function respectively ，so that it could realize the stability and dynamic response of the system.Finally ，the strategy was validated by using the PSIM software and the experimental prototype.The experimental results show that the system design is correct ，which can reduce the size of the rectifier filter capacitor and increase power density. Key words:rectifier ；pulse width modulation （PWM ）；Lyapunov function ；back stepping method ；the secondary harmonic ELECTRIC DRIVE 2018Vol.48No.10 单相PWM 整流器消除二倍频纹波的 非线性控制策略 杨俊伟1，史旺旺2，贾道杰2 （1.扬州大学广陵学院，江苏扬州225009； （2.扬州大学水利与能源动力工程学院，江苏扬州225147） 作者简介：杨俊伟（1990-），男，硕士，助教，Email ：yangjunwei@https://www.wendangku.net/doc/519607901.html, 随着电力电子技术的不断发展，单相PWM 整流器因为其功率因数较高、功率双向流动等优 点，在各个领域得到了广泛的应用。单相PWM 整流器的输入功率是交变的，使得直流输出侧存 在2次纹波。为使直流侧脉动减小，传统的方法 是在直流侧加1个较大的电解电容［1］。但是容值 较大的滤波电容存在体积大、成本高、系统的动 态性能差等缺点，同时电解电容容易损坏，限制 了整个系统的生命周期。众多文献针对PWM 整 流器直流侧2次谐波脉动问题进行研究，文献［2-4］在控制环节加入陷波滤波器滤除直流电压中的2次纹波。文献［5-7］中为了减小直流侧电容的容值，在PWM 整流器主电路的基础上再加入有源模块，通过控制额外的桥臂开关管通断，把直流侧谐波分量传输到电容、电感中。这些方案对系统进行线性化处理，在大范围扰动的情况下，很难保证系统的稳定。文献［8-10］依据较完善的Lyapunov 理论，采用非线性的控制策略实现42 万方数据

微网控制策略研究综述

微网控制策略研究综述 江苏科技大学 李雅倩 【摘要】由于分布式电源各具特色，储能、负荷装置也不尽相同，为使分布式电源在并网以及脱离主网时实现无缝切换，通常需要采用不同的控制策略。本文主要阐述了国内外微网控制策略的研究现状，分析了各种微网控制方法的优点及局限性，探讨了微网控制的研究方向，给出了微网控制策略的一些建议。 【关键词】微网；分布式电源；控制 1.引言 传统的庞大电力系统在适应负荷变化的灵活性与供电安全性方面存在很多弊端，加之常规能源的逐渐衰竭以及环境污染的日益加重等因素使得全球的目光转向以新能源为主能源的分布式发电(Distributed Generation，简称DG)技术。 2.微网的概念 微网是指由多个分布式电源(Distributed Resource，简称DR)、储能系统、重要负荷和保护装置汇集而成的配电系统[1]。分布式电源包括光伏电池、风力发电机、燃料电池、燃气轮机、生物质能发电机等。储能系统分为机械储能、电磁储能和电化学储能。各种储能技术因不同的电能转换方式和存储形态，在储能容量、功率规模、功率和能量密度、循环寿命、单位容量和单位功率造价、响应时间以及综合效率等方面有着明显区别。 微网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行。在联网模式下，负荷既可以从电网或微网获得或输送电能(根据接入电网的准则)。当电网的电能质量不满足用户要求或电网发生故障时，微网与主电网断开，运行于孤岛模式。在孤岛模式，微网必须满足自身供需能量平衡。微网技术克服了DR单独接入主网时对配电网造成的不利影响，其在可靠性、经济性和灵活性方面具有显著优势。 3.微网控制 3.1 单个分布式电源控制方法 常见的分布式电源接口逆变器控制方法分为恒功率(PQ)控制、下垂控制和恒压恒频(V/f)控制[14-16]。 (1)恒功率控制 如图1.1所示，分布式电源接口逆变器采用PQ控制，其控制目的是使分布式电源输出的有功和无功功率等于其参考功率。该控制方法需要系统中有维持电压和频率的分布式 图1.2?Droop控制的原理 (2)下垂控制 下垂控制原理如图1.2所示，它利用分布式电源输出有功功率和频率，无功功率和电压幅值均成线性关系而进行控制。对等控制 策略中的分布式电源接口逆变器的控制。 (3)恒压恒频控制 原理如图1.3所示，不管分布式电源输出 功率如何变化，其输出电压的幅值和频率一 直维持不变。此方法一般用在主从控制策略 3.2 多个分布式电源控制方法 (1)主从控制策略 主从控制模式是指在微网处于孤岛运行 模式时，其中一个DG或储能装置采取V/f控 制，用于向微网中的其它DG提供电压和频率 参考，而其它DG则可采用PQ控制。 当微网在联网模式运行时，电网可以稳 定系统的频率，微网不需要进行频率调节； 而孤岛模式运行时，主从控制系统中的主控 制单元需要维持系统的频率和电压。在联网 运行时微网中所有分布式电源采用PQ控制， 即微网不参与系统频率调节，只输出指定的 有功和无功功率；在孤岛运行时主单元采用 V/f控制维持系统的电压和频率恒定[13-14]。 常见的主控制单元选择包括下述几种： 1)储能装置作为主控制单元。这类典 型示范工程包括荷兰Continuon微网[3]，希腊 NTUA微网[4]等。 2)分布式电源为主控制单元。这类典型 示范工程包括葡萄牙EDP微网[5]等。 3)分布式电源加储能装置为主控制单元。 这类典型示范工程包括德国MVV微网[6]等。 (2)对等控制模式 对等控制模式中的微网中所有的DG在控 制上都具有同等的地位，每个DG都根据接入 系统点电压和频率的就地信息进行控制。同 时这种控制方法能让微网具有“即插即用” 的功能。采用对等控制策略，要求分布式电 源采用本地变量进行控制，不同分布式电源 [7-9] 图1.5?P-f和Q-V下垂控制 两种基于下垂特性的典型控制方法在对 等控制策略的分布式电源控制中被广泛应 用[10-12]。采用Droop控制可以实现负载功率变 化在DG间的自动分配，但负载变化前后系统 的稳态电压和频率也会有所变化。一种是f-P 和V-Q下垂控制方法，它利用测量系统的频率 和分布式电源输出电压幅值产生有功和无功 功率。另一种方法是利用测量分布式电源输 出的有功和无功功率产生电压频率和幅值， 称作P-f和Q-V下垂控制法，如图1.4和1.5所 示。 TimGreen在他的微网控制系统中提出了 一种分布式电源接口逆变器的三环反馈控制 方法[17]，内环控制器提高了电能质量、增 加滤波器谐振阻尼的同时限制故障电流。尤 其指出了采用滤波电感电流作为控制变量能 限制逆变器输出的最大电流，为保护逆变器 提供了依据。但是采用这种控制方法，分布 式电源接入主网时电流变化会影响其端口输 出电压的变化，因此电压受负荷扰动影响较 大。 (3)分层控制模式 文献[2]就提出配网调度中心、微网、 分布式电源三者的分层协调控制策略的基础 上，应用多代理理论，建立了一个由全系统 控制协调代理(CAG)、微网控制代理(MGAG)、 分布式电源代理(DRAG)以及母线代理(BAG) 组成的多代理系统，在保证配电网辐射状运 行、满足配电网电压与电流及馈线容量等约 束条件的情况下进行供电恢复。 3.3 其他控制方法 文献[18]用粒子群优化(PSO)方法解决继 电器协调的问题，制定一个混合整数非线性 规划(MINLP)方法。并提出了利用方向性过流 继电器保护分散型分布式电源组成的微网。 文献[19]提出了一种阻抗为电阻线的低 电压分布式电源控制策略。在电压骤降情况 下提出了逆变器接口的虚拟电感器输出控制 方法，以及当地负载效应功率控制算法。 文献[20]分析采用闭环控制的逆变器输 出阻抗受线路参数和控制器参数影响的基础 上，进行内环电压电流控制器的设计，电压 控制器采用PI控制器稳定负荷电压，采用比 例环节的电流控制器提高系统响应速度，并 且设计控制器参数使输出阻抗为感性阻抗。 在此基础上利用下垂特性设计外环功率控制 器，实现微网内多逆变单元间的无线通信控 制。 文献[21]分析了微网中：(1)可能发生的 开关事件；(2)导致分布式电源形成孤岛模式 的故障事件。DR包括一个传统的旋转同步机 和电力电子转换器接口。后者的单元接口转 换器配有独立有功和无功功率控制，以减少 孤岛瞬变，保持微网相角稳定和电压质量。 文献[22]提出了分布式电源的主动式孤 岛检测方法。该方法是基于横轴(d轴)或纵轴 (q轴)电压、电流转换器注入干扰信号然后进 行检索。 文献[23]提出了采用根轨迹和频域法分 析传统控制技术来设计控制器的方法。 4.微网控制策略的研究方向 微网技术作为电力系统的的前沿领域， 必将发挥其更大的作用。微网控制是其中最 关键的技术，它必将融合传统控制理论、智 能控制(包括模糊控制、神经网络、小波分 析、专家系统等)技术，建立微网系统最优控 制的模型。 微网系统具有单个DR的(下转第191页)

电力电子变压器的一种非线性控制策略的设计

ＥＩｅｃｔｒｉｃａＩＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ电力系统及其自动化 ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ 《电气自动化》２０１４年第３６卷第６期 电力电子变压器的一种非线性控制策略的设计 钱碧甫，林高翔，徐亚乐，蒋永康（温州供电公司，浙江　温州　３２５０００） 摘　要：阐述以交－直－交－直－交为主要结构的电力电子变压器的工作原理，给出其各个部分的数学模型，并在模型的基础上采用 非线性的控制策略，运用线性化解耦和滑模变结构控制的方法，设计对变压器输出侧电压的有效控制。最终采用ＭＡＴＬＡＢ软件进行模拟仿真，其结果表明控制方法具有完全自适应能力，对控制目标有非常好的有效性和稳定性。 关键词：电力电子变压器；数学模型；解耦；非线性控制；电压控制ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ·ｉｓｓｎ．１０００－３８８６．２０１４．０６．０２６ ［中图分类号］ＴＭ７６　［文献标志码］Ａ　［文章编号］１０００－３８８６（２０１４）０６－００７３－０３ ＤｅｓｉｇｎｏｆａＮｏｎＩｉｎｅａｒＣｏｎｔｒｏＩＳｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｔｈｅＰｏｗｅｒＥＩｅｃｔｒｏｎｉｃＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ＱＩＡＮＢｉ-ｆｕ，ＬＩＮＧａｏ-ｘｉａｎｇ，ＸＵＹａ-ｌｅ，ＪＩＡＮＧＹｏｎｇ-ｋａｎｇ（ＷｅｎｚｈｏｕＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏ．，ＷｅｎｚｈｏｕＺｈｅｊｉａｎｇ３２５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｆｔｈｅＡＣ-ＤＣ-ＡＣ-ＤＣ-ＡＣｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｇｉｖｅｓｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｓｏｆａｌｌｐａｒｔｓ，ａｎｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｉｓｍｏｄｅｌａｄｏｐｔｓａｎｏｎ-ｌｉｎｅａｒｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｔｏｄｅｓｉｇｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｏｖｅｒｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｏｎｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｏｕｔｐｕｔｓｉｄｅｂｙｕｓｉｎｇｌｉｎｅａｒｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇａｎｄｖａｒｉａｂｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｃｏｍｐｌｅｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈＭＡＴＡＢ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈＭＡＴＬＡＢｐｒｏｖｅｓｔｈａｔｔｈｉｓｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｉｓｆｕｌｌｙｓｅｌｆ-ａｄａｐｔｉｖｅａｎｄｈｉｇｈｌｙｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｎｄｓｔｅａｄｉｎｅｓｓｔｏｗａｒｄｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｔａｒｇｅｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ；ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ；ｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｏｎｔｒｏｌ；ｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌ 　定稿日期：２０１４－０４－２０ ０　引　言 电力电子变压器（ＰｏｗｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ＰＥＴ）作为ＦＡＣＴＳ技术中的关键设备得到国内外研究人员越来越多的关注。由于在传统电网中，变压器一直作为变压和隔离的主要设备而普遍应用，但是其体积大、重量重、损耗大，变压器铁芯饱和会产生大量谐波的缺点十分明显。同时在投入运行时，还会造成较大的励磁涌流，对电网的纯净度有严重的谐波污染。而ＰＥＴ在完成常规变压器的变压、隔离和传递电能的同时还能发挥控制电能质量的作用，它更能灵活稳定的控制输出电压，是一种备受界内瞩 目的新型变压器［１］ 。 目前在ＰＥＴ的拓扑结构以交－直－交－直－交为主如图１所示，而且文献［２－４］应用了传统的ＰＩ双环控制方法，功能上易于实现。本文在此数学结构的基础上采用非线性的控制策略，旨在避免传统ＰＩ控制参数难于整定，控制鲁棒性弱的缺点，最终的ＭＡＴＬＡＢ仿真结果表明本控制方法具有完全自适应能力，对解决 多输入多输出的复杂系统具有很好稳定性。 图１　电力电子变压器概况图 １　数学模型 ＰＥＴ主要由输入和输出部分的电压型换流器以及联系这二者之间的高频变压器组成。输入的高压工频电压经过输入部分的换流器调制为单相交流，再经高频变压器进行电压隔离，最后再变换为所需要的低压波形，而且此能量可以双向流动，这就是目前国内外主流的ＰＥＴ交－直－交－直－交变换过程。虽然交－直－交－直－交换流器结构复杂，但目前单相和三相的电压型换流器的整流和逆变控制策略成熟，控制特性良好。通过ＳＶＰＷＭ（ＳｐａｃｅＶｅｃｔｏｒＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ，简称ＳＶＰＷＭ）调制 技术可实现变压器输入输出电压、电流和功率的灵活控制［ ５］ 。具体拓扑结构如图２ 所示。 图２　电力电子变压器原理图 ３ ７