基于残差生成器的Buck双向变换器改进模型预测控制

1

作者 李劲松 沈琦丰 +4 位作者 李国锋 吕敬 华浩 杨庆新 李永建 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期85-98,共14页

在以光伏储能装置为主体的直流微网中,外部扰动容易引起直流母线电压波动,导致系统输出电能质量下降。为提升系统动态响应性能,针对直流微网中常用的Buck型双向DC-DC变换器,提出一种基于残差生成器的改进电流补偿模型预测控制策略。首先... 在以光伏储能装置为主体的直流微网中,外部扰动容易引起直流母线电压波动,导致系统输出电能质量下降。为提升系统动态响应性能,针对直流微网中常用的Buck型双向DC-DC变换器,提出一种基于残差生成器的改进电流补偿模型预测控制策略。首先,对模型预测控制(MPC)环节进行线性等效,证明采用校正前PI+MPC控制时,系统在0 rad/s时存在失稳风险。然后,由此设计负低-高通滤波器校正环节,并从调节系数变化和模型参数不确定性等角度进行分析,验证改进后系统的稳定性和动态性能得到明显改善。仿真与实验结果表明,基于残差生成器的电流补偿能有效平抑外界扰动引起的母线电压波动,负低-高通校正环节在改善系统性能的同时又进一步抑制电感电流噪声,进而平滑母线电压曲线。最终,证明提出的改进策略可显著提升直流微网的动态响应性能。 展开更多

关键词 直流微网 DC-DC变换器 残差生成器 改进模型预测 负低-高通滤波器

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基于残差生成器的多逆变器并联系统性能提升控制策略

2

作者 陆珩 胡长斌 +4 位作者 罗珊娜 李学成 范辉 郝晓光 马瑞 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第23期9368-9380,I0022,共14页

针对多逆变器并联系统中负载扰动导致的母线电压波动与线路阻抗变化导致多逆变器间电压不匹配问题,该文提出一种基于残差生成器的多逆变器并联系统性能提升控制策略。首先,对电气网络和逆变器建立状态空间模型,分析系统中电压波动与电... 针对多逆变器并联系统中负载扰动导致的母线电压波动与线路阻抗变化导致多逆变器间电压不匹配问题,该文提出一种基于残差生成器的多逆变器并联系统性能提升控制策略。首先,对电气网络和逆变器建立状态空间模型,分析系统中电压波动与电压不匹配问题;然后,设计基于残差生成器的性能提升控制结构,利用参数化残差生成器,将电流扰动信号转化为高频与低频残差信号;接着,根据模型匹配理论设计高频扰动补偿控制器,抑制负载扰动;同时,基于下垂功率均分条件求解低频电压协调控制器,利用多智能体一致性算法对其进行优化,从而协调多逆变器的电压输出,并设计分布式电压/频率二次控制;最后,在不采集逆变器输出电流的情况下,基于残差同时解决母线电压波动与多逆变器间电压不匹配的问题,提升了系统控制性能,并通过实验验证所提控制策略的有效性。 展开更多

关键词 多逆变器并联 性能提升 残差生成器 多智能体 分布式控制 二次控制

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基于鲁棒残差生成器的多DC-DC下垂动态补偿控制策略 被引量：9

3

作者 胡长斌 王海鹏 +4 位作者 周京华 史运涛 罗珊娜 范辉 陆珩 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期1410-1421,共12页

针对直流母线电压波动问题,提出基于鲁棒残差生成器的多DC-DC变换器下垂并联的动态补偿控制结构。首先阐述各变换器间的环流和母线波动的原因,建立DC-DC变换器的状态空间模型。其次根据DC-DC变换器的模型推导得到鲁棒残差生成器的状态... 针对直流母线电压波动问题,提出基于鲁棒残差生成器的多DC-DC变换器下垂并联的动态补偿控制结构。首先阐述各变换器间的环流和母线波动的原因,建立DC-DC变换器的状态空间模型。其次根据DC-DC变换器的模型推导得到鲁棒残差生成器的状态空间表达式,并根据模型匹配理论对电压环补偿控制器进行降维设计,针对变换器最小相位和非最小相位系统的特点,采用线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)进行求解。为进一步提升变换器的动态响应速度,根据变换器的电路模型与动态补偿结构,设计电流环补偿控制器以抵消电压环补偿控制器所带来的内部扰动。此外,针对直流下垂系统中变换器间的暂态环流问题,提出扰动分配策略,并基于扰动分配系数获取电压偏移量。最后,通过硬件在环实验验证所提控制策略的有效性。 展开更多

关键词 直流母线电压 残差生成器 下垂控制 DC-DC变换器 扰动分配 环流

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基于GA—LSSVR的残差生成器设计 被引量：1

4

作者 王宏力 侯青剑 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第12期94-96,105,共4页

设计了基于最小二乘回归型支持向量机(LSSVR)的系统残差生成器,并引入遗传算法(GA)对LSSVR的参数进行优化,通过残差生成器生成的残差可以对系统状态进行有效识别。仿真实验表明:基于遗传优化的LSSVR可以高精度地模拟系统的动态特性,进... 设计了基于最小二乘回归型支持向量机(LSSVR)的系统残差生成器,并引入遗传算法(GA)对LSSVR的参数进行优化,通过残差生成器生成的残差可以对系统状态进行有效识别。仿真实验表明:基于遗传优化的LSSVR可以高精度地模拟系统的动态特性,进而生成高精度的故障残差,有效地保证了故障诊断的准确性。 展开更多

关键词 故障诊断 残差生成器 最小二乘回归型支持向量机 遗传算法

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一种基于鲁棒残差生成器的故障估计方法 被引量：2

5

作者 秦利国 何潇 周东华 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期768-774,共7页

针对具有加性执行器或元部件故障的线性系统,在独立故障的个数大于独立测量个数的情况下,提出了一种基于鲁棒残差生成器的故障估计方法.该故障估计方法是基于鲁棒残差生成器实现的,不需要额外设计动态的故障估计器.故障估计的实现需要:... 针对具有加性执行器或元部件故障的线性系统,在独立故障的个数大于独立测量个数的情况下,提出了一种基于鲁棒残差生成器的故障估计方法.该故障估计方法是基于鲁棒残差生成器实现的,不需要额外设计动态的故障估计器.故障估计的实现需要:设计编码集;基于编码集设计鲁棒残差生成器;利用编码集和鲁棒残差生成器的输出实现故障分离和故障的渐近估计.给出了本方法的适用的充分条件,并证明了故障估计误差的渐近收敛性.最后,针对具有加性执行器故障的线性系统,基于几何方法设计鲁棒残差生成器,并进行了故障检测、故障分离和故障估计的仿真.仿真结果验证了本故障估计方法的有效性. 展开更多

关键词 编码集 鲁棒残差生成器 故障分离 故障估计

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基于模型预测与残差生成器的Buck变换器并联系统性能提升控制策略 被引量：4

6

作者 陆珩 胡长斌 +4 位作者 罗珊娜 李学成 范辉 郝晓光 马瑞 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第24期9696-9710,共15页

在直流微电网系统中,电能质量问题会造成母线电压波动,影响系统的控制性能。为实现系统性能提升,该文针对Buck变换器并联系统提出一种基于模型预测控制和残差生成器的性能提升控制策略。首先,建立多Buck变换器并联系统的状态空间模型,... 在直流微电网系统中,电能质量问题会造成母线电压波动,影响系统的控制性能。为实现系统性能提升,该文针对Buck变换器并联系统提出一种基于模型预测控制和残差生成器的性能提升控制策略。首先,建立多Buck变换器并联系统的状态空间模型,并在下垂控制和电流预测控制的基础上,分析系统中电能质量问题对系统控制性能的影响。然后,根据鲁棒控制理论推导出基于残差生成器的性能提升控制结构,并进行电流预测控制代价函数的改进与补偿控制器的设计。接着,针对变换器滤波电感和电容参数变化对控制的影响,设计基于最小二乘法的参数辨识算法。此外,采用混合势能理论对系统进行大信号稳定性分析。最后,在PXI Target半实物仿真平台上设计实验,验证所提控制策略的有效性。 展开更多

关键词 直流微电网 性能提升 残差生成器 预测控制 下垂控制

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基于残差生成器的直流微电网动态补偿控制 被引量：3

7

作者 关丛荣 陆珩 +1 位作者 胡长斌 罗珊娜 《控制工程》 CSCD 北大核心 2021年第8期1608-1614,共7页

为了克服负载投切与分布式电源功率变化对直流微电网母线电压的影响,提出一种基于残差生成器的动态补偿控制策略,对母线电压进行动态补偿,保证直流微电网的稳定运行。首先,针对Buck电路建立以输入电流为扰动的状态空间模型。其次,针对... 为了克服负载投切与分布式电源功率变化对直流微电网母线电压的影响,提出一种基于残差生成器的动态补偿控制策略,对母线电压进行动态补偿,保证直流微电网的稳定运行。首先,针对Buck电路建立以输入电流为扰动的状态空间模型。其次,针对传统双闭环控制的Buck电路,设计基于残差生成器的动态补偿控制结构。然后,基于模型匹配结构,利用线性矩阵不等式得到电压动态补偿控制器,从而实现母线电压补偿,并且设计电流环二次补偿控制器,抑制电压补偿信号产生的二次扰动。最后,使用PXI Target半实物仿真实验平台验证此控制策略的有效性。 展开更多

关键词 直流微电网 动态补偿 模型匹配 残差生成器

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基于残差生成器的分散补偿控制策略

8

作者 周文 杨少波 《电气传动》 2022年第24期24-29,共6页

在直流微电网中,母线电压稳定是维持系统正常运行的关键。负载投切和分布式微源功率波动都会对直流母线电压的稳定造成影响。针对上述问题提出一种基于残差生成器的分散补偿控制策略。首先,将Boost变换器模型进行线性化处理得到其状态... 在直流微电网中,母线电压稳定是维持系统正常运行的关键。负载投切和分布式微源功率波动都会对直流母线电压的稳定造成影响。针对上述问题提出一种基于残差生成器的分散补偿控制策略。首先,将Boost变换器模型进行线性化处理得到其状态空间方程。其次,设计直流I—V下垂控制以及电压偏差补偿控制。最后,针对电流扰动设计基于残差生成器的补偿控制结构,并通过模型匹配求解补偿控制器。通过仿真实验可知,该控制结构在不改变原系统控制结构的前提下,可以有效地解决直流母线电压波动问题,增强整个直流微电网系统的鲁棒性。 展开更多

关键词 直流微电网 电能质量 残差生成器 模型匹配

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基于残差的虚拟同步机多机互联分层补偿控制策略

9

作者 胡长斌 王高伟 +4 位作者 罗珊娜 范辉 陆珩 李学成 马瑞 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第S01期253-263,共11页

针对虚拟同步机多机互联系统中所存在的因负载扰动导致的高频电流扰动问题和因线路参数摄动造成的无功不均分问题,该文提出一种基于残差的分层补偿控制策略。首先,基于逆变器互联拓扑建立互联逆变器的数学模型,分析系统中的高频扰动和... 针对虚拟同步机多机互联系统中所存在的因负载扰动导致的高频电流扰动问题和因线路参数摄动造成的无功不均分问题,该文提出一种基于残差的分层补偿控制策略。首先,基于逆变器互联拓扑建立互联逆变器的数学模型,分析系统中的高频扰动和无功不均分问题;其次,基于互联逆变器的数学模型设计残差生成器,并将残差生成器生成的残差通过高通滤波器得到高频残差分量,将残差减去高频残差分量得到基频残差分量;然后,从扰动对消的角度设计电力电子层高频扰动补偿控制器,用高频残差驱动,抑制高频扰动;同时,设计等效虚拟阻抗补偿控制器,用基波残差驱动,基于互联逆变器间的信息层通信,对其进行一致性优化,使得线路参数摄动时逆变器输出的无功也能均分;最后,通过实验验证所提架构的有效性和可行性。 展开更多

关键词 互联系统 参数摄动 分层控制 残差生成器 一致性

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基于模型预测控制的Buck型双向DC-DC变换器动态补偿控制 被引量：1

10

作者 孟良 胡雪凯 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期90-97,共8页

针对直流微电网中负载投切、功率波动和二倍频注入导致的直流电压波动问题,提出了一种基于模型预测控制的Buck型双向DC-DC变换器动态补偿控制策略。首先,建立Buck型双向DC-DC变换器的离散状态空间矩阵,并以输入电流为扰动量。其次,设计B... 针对直流微电网中负载投切、功率波动和二倍频注入导致的直流电压波动问题,提出了一种基于模型预测控制的Buck型双向DC-DC变换器动态补偿控制策略。首先,建立Buck型双向DC-DC变换器的离散状态空间矩阵,并以输入电流为扰动量。其次,设计Buck型双向DC-DC变换器的基于模型的内环电流预测控制和外环电压控制。然后,针对电流扰动设计基于残差生成器的动态补偿控制结构,并求解动态补偿控制器Q(z),同时利用最小二乘递推算法进行参数辨识,减少模型不确定性对动态补偿控制策略的影响。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上设计对比实验,验证所提控制策略的有效性。通过实验结果可知,该补偿控制结构在不改变原预测控制的前提下,可以有效地解决直流母线电压波动问题,增强整个系统的鲁棒性。 展开更多

关键词 直流微电网 预测控制 残差生成器 动态补偿

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面向新型配电系统电压支撑的微电网供电性能提升控制策略 被引量：4

11

作者 李秉宇 杜旭浩 +2 位作者 郭小凡 刘超 程麟舒 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期1665-1674,共10页

在微电网与传统电网构成的新型电网中,为了满足用户侧电能质量要求,提升交流微电网逆变器输出电压的抗干扰能力和暂态响应速度,文章提出了一种结合线性二次最优控制的扰动残差生成器性能提升控制结构。首先,基于三相逆变器模型建立了二... 在微电网与传统电网构成的新型电网中,为了满足用户侧电能质量要求,提升交流微电网逆变器输出电压的抗干扰能力和暂态响应速度,文章提出了一种结合线性二次最优控制的扰动残差生成器性能提升控制结构。首先,基于三相逆变器模型建立了二次型最优控制器;其次,根据二重互质分解和尤拉参数化理论,得到基于扰动残差生成器的性能提升控制结构的参数化形式;再次,根据最优控制器模型结构设计二次补偿控制器,抑制补偿控制器所造成的二次扰动;最后,根据用户侧电能质量要求设计了负载投切、三相不平衡以及非线性负载多种实验,验证文章所提控制策略的有效性。 展开更多

关键词 最优控制 残差生成器 性能提升 三相逆变器

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考虑输出量化的控制系统传感器故障检测 被引量：4

12

作者 周瑞敏 郭富民 +2 位作者 岳雪亭 喻恒 司文杰 《控制工程》 CSCD 北大核心 2022年第2期362-367,共6页

针对一类考虑输出均匀量化的控制系统,研究了传感器故障下的故障检测问题。首先,从优化的角度出发,考虑残差对未知干扰的鲁棒性和对传感器故障灵敏性之间的折中问题,给出了H∞/H∞性能指标,并通过求解代数黎卡提方程得出最优残差生成器... 针对一类考虑输出均匀量化的控制系统,研究了传感器故障下的故障检测问题。首先,从优化的角度出发,考虑残差对未知干扰的鲁棒性和对传感器故障灵敏性之间的折中问题,给出了H∞/H∞性能指标,并通过求解代数黎卡提方程得出最优残差生成器的增益矩阵;然后,利用量化误差的随机过程特性,设计了残差评价器,同时给出了所设计阈值误报率的上确界;最后,数值仿真结果显示,系统能够快速准确地检测出传感器故障,验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 均匀量化 故障检测 残差生成器 阈值

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基于空间几何方法的智能车故障检测与隔离

13

作者 黄睿睿 李瑞光 +1 位作者 侯彦东 周毅 《系统仿真技术》 2017年第3期209-214,共6页

提出了用空间几何方法对智能车进行故障诊断。对智能车系统进行建模,并设计残差生成器,实现残差对系统输入和系统中未知干扰的解耦。智能车产生的故障情况由残差值直接反映,且满足残差值与故障一一对应的关系。仿真结果表明该方法可以... 提出了用空间几何方法对智能车进行故障诊断。对智能车系统进行建模,并设计残差生成器,实现残差对系统输入和系统中未知干扰的解耦。智能车产生的故障情况由残差值直接反映,且满足残差值与故障一一对应的关系。仿真结果表明该方法可以有效地检测并隔离智能车故障。 展开更多

关键词 智能车 故障检测与隔离 空间几何方法 残差生成器

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基于无差拍算法与扰动观测器的逆变器控制

14

作者 关丛荣 黄宇飞 +1 位作者 卢晓军 王蔓蓉 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第10期1826-1833,共8页

为增强不间断电源运行时对扰动电流的抵抗能力,针对电压型逆变器提出了一种基于扰动观测器的动态补偿策略。首先,在dq坐标系下建立LC滤波器状态空间方程,对传统双闭环控制结构进行改进,利用无差拍算法代替传统电流内环,加强电流控制的... 为增强不间断电源运行时对扰动电流的抵抗能力,针对电压型逆变器提出了一种基于扰动观测器的动态补偿策略。首先,在dq坐标系下建立LC滤波器状态空间方程,对传统双闭环控制结构进行改进,利用无差拍算法代替传统电流内环,加强电流控制的响应速度与精度;其次,建立基于LC滤波器的状态观测器,设计控制器提取扰动电流。该方法的优点在于引入最优控制理念,进一步提升逆变器的暂态特性,同时利用扰动观测器提取电流扰动并反向补偿,增强逆变器的抗扰能力。最后,基于实际逆变器平台设计不同类型负载投切实验,实验结果验证了所提方法的有效性与正确性。 展开更多

关键词 逆变器 不间断电源 残差生成器 扰动观测器

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转移概率部分未知的正Markov切换系统的故障检测

15

作者 王玉杰 郭成成 +4 位作者 齐文海 赵明君 张瑞雪 周国金 尹旭 《曲阜师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2021年第4期17-24,共8页

研究了一类转移概率部分未知的正Markov切换系统的故障检测问题.通过选择模态相关的故障检测滤波器作为残差发生器,相应的故障检测被描述为正L_(1)滤波器问题.重点在于设计模态相关的故障检测滤波器,使得残差信号和故障信号之间的误差最... 研究了一类转移概率部分未知的正Markov切换系统的故障检测问题.通过选择模态相关的故障检测滤波器作为残差发生器,相应的故障检测被描述为正L_(1)滤波器问题.重点在于设计模态相关的故障检测滤波器,使得残差信号和故障信号之间的误差最小.然后,基于线性余正Lyapunov函数,在给定L_(1)增益性能指标下,建立了实现闭环系统期望随机稳定性的充分条件.进一步,线性规划方法建立了期望模态相关故障检测滤波器的可解性条件.最后,数值仿真验证了本方法的有效性. 展开更多

关键词 正Markov切换系统 故障检测 残差生成器 线性规划

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