大力發(fā)展清潔能源，用風電、光伏發(fā)電等可再生能源代替煤炭為主的火力發(fā)電，是我國能源領域落實“碳達峰、碳中和”目標的重要途徑.作為可再生能源并網(wǎng)以及交直流電網(wǎng)互聯(lián)的接口，LC型逆變器的優(yōu)化控制尤為關鍵.為提高LC逆變器的性能，實現(xiàn)對指令電壓的精確跟蹤，同時快速響應負載變化，國內(nèi)外學者進行了大量研究.基于狀態(tài)空間理論，王念春等設計帶負載電流前饋的電壓電流雙環(huán)比例積分(PI)控制，保證了系統(tǒng)的快速性和高穩(wěn)定性.張雪妍等通過引入虛擬阻抗，將逆變器等效為理想電壓源，從而抑制負載擾動時的暫態(tài)電壓波動.尹球洋等在電容電壓外環(huán)、電感電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制基礎上采用負載電流直接前饋，有效抑制了負載擾動對輸出電壓的影響.曹文遠等則將負載電流視為擾動，通過擾動觀測器觀測后、前饋至電壓環(huán)控制器的輸出端，進而提高系統(tǒng)的抗擾性能.結合擾動觀測器和重復控制的優(yōu)點，Wu等設計基于內(nèi)模原理的擾動觀測器，有效提高了逆變器的跟蹤性能和輸出電能質(zhì)量.Kim等利用負載電流觀測器補償負載的不確定性以實現(xiàn)最優(yōu)電壓控制.為抑制逆變器帶非線性負載時的電壓諧波，提高輸出電能質(zhì)量，苗德根等提出了基于多諧振控制器的前饋策略.袁義生等提出一種二自由度PI控制方案，通過兩組PI參數(shù)分別調(diào)節(jié)系統(tǒng)的跟蹤和抗擾性能.區(qū)別于傳統(tǒng)控制策略，李冬輝等基于混雜自動機模型設計了控制器，有效降低并網(wǎng)電流的畸變率，提高逆變器的抗干擾能力.

臨床上面對“鏡面人”這類罕見病例，外科醫(yī)生手術治療應站在內(nèi)臟器官反位的角度去思考和操作，并精細分辨除臟器反位以外的解剖結構變異，積累經(jīng)驗，提高診治能力。

針對傳統(tǒng)雙環(huán)PI控制時LC型逆變器電壓跟蹤和抗負載擾動性能不足的問題，本文設計了一種新型電壓電流雙環(huán)控制策略，其主要改進有3點：① 通過引入虛擬阻抗以及特定的參數(shù)設計將電壓環(huán)整定為無超調(diào)的一階慣性環(huán)節(jié)，從而改善傳統(tǒng)雙環(huán)控制電壓跟蹤性能不足的缺陷；② 負載投切時，為抑制雙環(huán)控制下的電壓突變，采用次速電流環(huán)控制提升電流環(huán)的響應速度；③ 定性分析了負載突變時系統(tǒng)電壓電流的變化情況以及電壓恢復期出現(xiàn)超調(diào)的原因，然后運用誤差傳遞函數(shù)進行定量分析，并據(jù)此提出了基于自適應積分器初值的電壓恢復期超調(diào)消除策略.最后通過MATLAB/Simulink平臺仿真，對所提方法的可行性和有效性進行驗證.

1 傳統(tǒng)電壓電流雙環(huán)控制

1.1 LC型逆變器的主電路結構及數(shù)學模型

圖1為三相LC型逆變器的主電路結構，是采用三相全橋拓撲、逆變器的3個橋臂中點接LC濾波器.在圖1中，為濾波電感；為的寄生電阻；為濾波電容；為直流母線電壓；、和為逆變器輸出電壓；、和為濾波電感的三相電流；o、o和o為濾波電容的三相電壓；o、o和o為逆變器三相負載電流；為負載.

對于圖1所示的逆變器主電路，同步旋轉(zhuǎn)參考坐標系下的電壓電流方程為

(1)

(2)

式中：和分別為電感電流的和軸分量；和分別為輸出電壓的和軸分量；o和o分別為電容電壓的和軸分量；為角頻率；o和o分別為逆變器負載電流的和軸分量.

1.2 傳統(tǒng)電流環(huán)控制策略

經(jīng)過前饋項補償后的電流環(huán)等效控制框圖如圖3所示(解耦后的和軸控制結構相同，僅以軸為例).

由圖3可得電流環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為

(3)

觀察到開環(huán)傳遞函數(shù)的固有極點=-接近原點，這將導致系統(tǒng)的瞬態(tài)響應速度較慢，為了改善電流環(huán)的開環(huán)頻率特性，通過設置零點=-/消去該極點，令

(4)

此時，電流環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)為

(5)

式中：為電流環(huán)閉環(huán)帶寬，=/，越大，電流跟蹤速度越快，但一般要遠小于開關角頻率.

由式(4)和式(5)可得電流環(huán)PI控制器參數(shù)為

(6)

1.3 傳統(tǒng)電壓環(huán)控制策略

將電流環(huán)等效為一個增益為()的控制環(huán)節(jié)，為消除式(2)中的耦合電流o和o及負載電流o和o對電容電壓的影響，同樣加入前饋補償，電壓環(huán)的解耦控制如圖4所示.

此時電壓環(huán)的開環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)分別為

(7)

(8)

社會化媒體不斷豐富，新聞傳播速度不斷加快，新聞傳播內(nèi)容逐漸豐富。借助手機攝影，可以實現(xiàn)新聞快速傳播，但其中也存在一定的問題。本文結合多方資料展開調(diào)查研究，首先對手機攝影打破傳統(tǒng)新聞傳播的格局進行闡述，并分析了手機攝影給新聞傳播帶來的負效應，針對手機攝影應用提出相應策略建議，希望對手機攝影應用起到相關指導作用。

(9)

式中：為阻尼比；為無阻尼自然頻率.

將式(9)代入式(7)可得

(10)

孟導把這個小疑問暫時拋在腦后，急忙發(fā)問：“既然是乾隆年間的古錢，再怎么也有幾百年了吧，怎么就不值錢？”

(11)

(12)

由式(12)可得

(13)

由相位裕度的定義和式(10)可得

(14)

式中：為電壓環(huán)相位裕度.根據(jù)帶寬的定義和式(11)可得

(15)

式中：為電壓環(huán)帶寬.由式(13)～(15)可得

(16)

增大可以減少超調(diào)，但不能完全消除超調(diào)，增大可以加快系統(tǒng)的響應速度，而由式(16)可知，和受電壓環(huán)帶寬制約此外，還受相位裕度約束，根據(jù)控制理論，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應取30°～60°兼顧電壓環(huán)跟蹤性能和穩(wěn)定性要求，取=45°，代入式(16)可得此時=042

2 引入虛擬電阻的電壓環(huán)

為進一步提高系統(tǒng)的指令跟蹤性能，在電壓環(huán)PI控制器的輸出端加入虛擬電阻項，得到圖6所示的改進電壓環(huán)控制框圖.圖中，為虛擬電阻的倒數(shù)，引入變量是為了與電流環(huán)傳遞函數(shù)形式統(tǒng)一而便于分析.

同樣假設()=1，由圖5和圖6可得改進電壓環(huán)等效控制框圖如圖7所示(以軸為例).可知，加入虛擬電阻相當于在電容兩端并聯(lián)阻值為的電阻.

計算可得，當光源中心波長分別為325 nm、488 nm和632 nm時，半周期內(nèi)的線性斜率分別為0.123 0、0.008 2、0.006 3.可知中心波長越長，系統(tǒng)的工作范圍越大，但會降低線性斜率導致系統(tǒng)分辨力下降.在選擇光源的時候，一方面要求系統(tǒng)的工作范圍適中，另一方面又要求有足夠高的斜率來保證系統(tǒng)的分辨力.因而，本文系統(tǒng)中選用中心波長為488 nm的激光器作為光源.

電壓環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為

(17)

其形式與電流環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)相同，同樣采取零極點相消的方式，令

本文使用LDC1000 金屬探測傳感器快速跟蹤直徑為0.8 毫米的鐵絲形成的跑道，對幾個模塊的選擇進行了比較，分析了各模塊的工作原理及優(yōu)缺點，并對跟蹤算法進行了詳細設計和分析，保證了跟蹤的可靠性，并且還提高了小車的跟蹤速度。最終結果表明，所設計的跟蹤車能夠快速穩(wěn)定地跟蹤，在檢測到硬幣時可以發(fā)出警報，并且智能小車可以在行駛時實時顯示時間和里程。但是自動循跡過程中偶爾會存在沖出賽道以及蜂鳴器誤報現(xiàn)象，其中有可能存在元器件性能不穩(wěn)定、接觸不良、接線不穩(wěn)等情況，也存在程序不夠優(yōu)化，未能找到最佳參數(shù)，使時間不是最優(yōu)。

由式(8)可知，當電流完全跟蹤時，電壓環(huán)在給定作用下表現(xiàn)為一個二階系統(tǒng), 令

(18)

此時，電壓環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)為

(19)

由式(19)可知，此時電壓環(huán)等效為一階慣性環(huán)節(jié)，因此可消除跟蹤階躍信號時產(chǎn)生的超調(diào)現(xiàn)象.由式(18)和式(19)可得電壓環(huán)PI控制器參數(shù)為

(20)

為分析和驗證改進電壓環(huán)的性能，采用與傳統(tǒng)電壓環(huán)PI控制器相同的和.由式(9)和式(20)可得改進電壓環(huán)的控制器參數(shù)設計式為

上林苑作為漢代京都著名皇家苑囿，其方幅廣狹、周遭界限在當時顯然周知、并無疑義。揚雄《羽獵賦》、張衡《西京賦》等作品均已言之鑿鑿，記載關中地理的《三輔黃圖》關于這一點也記載明晰。司馬相如的《上林賦》為什么要把上林苑的四界范圍寫得不可捉摸。我們發(fā)現(xiàn)，其根本原因在于司馬相如《上林賦》彰顯帝王聲威的創(chuàng)作目的與上林苑地理范圍格局相對有限之間的矛盾。

(21)

3 雙環(huán)抗負載擾動策略

3.1 階躍負載擾動下的系統(tǒng)暫態(tài)響應分析

由圖2可得

(22)

(23)

設為截止頻率，根據(jù)式(10)和截止頻率定義，則有

(24)

階躍負載擾動作用下，系統(tǒng)存在單方向偏差，電壓環(huán)控制器積分狀態(tài)值不斷累加，只有出現(xiàn)反向偏差后，電壓環(huán)控制器積分狀態(tài)值才會減小.結合式(24)可知，當電容電壓上升至指令電壓值時，此時由于積分狀態(tài)值大于0，do/d>0，電壓仍繼續(xù)上升，所以，在受負載擾動后的恢復過程中，必然存在電壓超調(diào)現(xiàn)象.

3.2 提高電流環(huán)響應能力的次速電流環(huán)

綜上可知，投入大容量負載時，電壓跌落值取決于電流環(huán)動態(tài)響應能力，電流跟蹤速度越快，電壓跌落值越小，系統(tǒng)暫態(tài)響應性能越好.而電流環(huán)性能受逆變器直流側(cè)電壓制約，為了使電流環(huán)在指定直流電壓約束條件下達到最快的調(diào)節(jié)速度，改善系統(tǒng)在負載擾動下的電壓突變情況，根據(jù)文獻[15]，引入次速電流環(huán)控制器，以軸為例，其控制電壓為

二維基本流動的三維線性穩(wěn)定性分析也稱為BiGlobal型線性整體穩(wěn)定性分析[8]. 假設q(x,y,z,t)=(v,p)T為三維不可壓流場的速度場和壓力場, 則三維流場可以分解為二維基本穩(wěn)態(tài)流場,和三維正則模擾動之和, 形式如下

(25)

式中：為電流誤差帶，太小會導致控制量頻繁切換影響穩(wěn)態(tài)性能，太大則達不到最速控制的效果，因此，需根據(jù)系統(tǒng)的擾動情況選擇合適的值.假設完全解耦，次速電流環(huán)等效控制框圖如圖8所示.

或等式

由式(25)可知，突加負載擾動時，次速電流環(huán)控制的策略下，=i=/2；突減負載時，=i=-/2，代入式(1)可知，突減負載時電感電流的變化率高于突加負載時，這意味著采用次速電流環(huán)控制策略時，突增負載擾動時的電壓突變情況同樣比突減負載時嚴重.

3.3 基于自適應積分器初值的電壓恢復期超調(diào)消除

由階躍負載擾動下的系統(tǒng)暫態(tài)響應分析可知，在階躍負載擾動下，電壓恢復期存在超調(diào)現(xiàn)象，為抑制擾動時的電壓畸變，改善系統(tǒng)的暫態(tài)響應，需要設法消除超調(diào).因此，在引入虛擬電阻的電壓環(huán)以及次速電流環(huán)控制策略的基礎上，以軸為例，進一步研究擾動后電壓恢復期超調(diào)消除策略.

將式(9)代入式(8)可得

在電壓恢復期時可認為電流完全跟蹤，由圖7可知，采用引入虛擬電阻的電壓環(huán)控制策略時有

(26)

式中：為電壓環(huán)積分器狀態(tài)值，且

=u

(27)

(28)

當系統(tǒng)穩(wěn)定時，u近似為0，由式(28)可得

(29)

式中：為系統(tǒng)穩(wěn)定時的積分狀態(tài)值.將式(29)代入式(28)整理得誤差動態(tài)方程為

圖7為不同能量的激光作用下，熔融物噴濺速率。從15 J開始，材料出現(xiàn)明顯的噴濺，隨著激光能量的增加噴濺速率增大，并且在激光能量超過20 J之后，噴濺速率增加得更快。蒸發(fā)反沖壓力所帶來的物質(zhì)噴濺的速度在10 m/s范圍。與實驗結果相比，計算得到的噴濺速率在量級上一致，但大能量激光作用下趨勢略有不同，這是由于實驗誤差與理想的計算模型共同帶來的。

(30)

對式(27)和式(30)進行Laplace變換，經(jīng)過整理得誤差傳遞函數(shù)為

(31)

將式(18)代入式(31)整理可得

(32)

如果能使誤差按指數(shù)收斂，可消除電壓恢復期的超調(diào)現(xiàn)象，觀察式(32), 若等式

(33)

1407 Association between type 2 diabetes mellitus and hepatitis B virus-related hepatocellular carcinoma: a prospective cohort study

(34)

成立，均可使誤差按指數(shù)收斂.將式(29)分別代入式(33)和式(34)可得對應的解分別為

(35)

(36)

系統(tǒng)開機運行即零狀態(tài)起動時，o(0)為0，顯然(0)也應為0.由式(35)和(36)可知，當o(0)=0時，式(35)不恒為0，式(36)才是滿足條件的解，此時可得

(37)

將式(37)進行Laplace逆變換可得

(38)

(1) 初始化.系統(tǒng)開機運行，此時積分器重置觸發(fā)信號RST為0，持續(xù)檢測當前電壓誤差，當|u()|<時，判斷系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài).

(2) 穩(wěn)定狀態(tài).系統(tǒng)穩(wěn)定運行，此時如果檢測到當前電壓誤差|u()|>，則判斷系統(tǒng)受到擾動，進入電壓突變期.

Bin 707：名字源于波音707，而非酒窖編號，多產(chǎn)區(qū)混釀的單一品種赤霞珠葡萄酒，首個年份1964。

(3) 電壓突變期.此時電壓快速下降(突增負載)或上升(突減負載)，比較當前電壓誤差和前一時刻電壓誤差，如果|u()|<|u(-1)|，則系統(tǒng)到達電壓最低或最高點，此時積分器重置信號跳變?yōu)楦唠娖剑到y(tǒng)檢測到RST的上升沿，將狀態(tài)值按式(36)重置，進入電壓恢復期.

(4) 電壓恢復期.此時電壓誤差按指數(shù)收斂，因此不存在超調(diào)，直到|u()|<，系統(tǒng)重新回到穩(wěn)定狀態(tài)，循環(huán)執(zhí)行程序.

4 仿真驗證

在MATLAB/Simulink平臺中搭建LC型逆變器的仿真模型，對兩種控制策略下系統(tǒng)的電壓跟蹤性能以及負載突變時的抗擾性能進行對比分析，三相LC型逆變器的系統(tǒng)參數(shù)如表1所示，其中，為開關頻率，為額定頻率，為額定功率，為額定電壓.傳統(tǒng)雙環(huán)控制和新型雙環(huán)控制策略采用相同的PI控制器參數(shù)，并按式(6)和式(21)整理得出.

選用壓強速度耦合SIMPLE算法求解，控制殘差收斂精度10-5，預設迭代步數(shù)為10000步，進行穩(wěn)態(tài)流場計算。求解過程中監(jiān)測并繪制均衡室進口壓力和溢流室壓力變化曲線，壓力穩(wěn)定時計算結果收斂。

4.1 滿載啟動仿真結果

由圖10(a)和10(b)可知，滿載起動時，傳統(tǒng)雙環(huán)控制下軸電壓的超調(diào)為39.9%，需要 0.019 s 達到穩(wěn)定狀態(tài)，而新型雙環(huán)控制下超調(diào)僅為1.9%，調(diào)節(jié)時間也僅需0.005 s.

由圖10(c)和圖10(d)可知，采用傳統(tǒng)雙環(huán)控制時，起動過程中的A相電壓峰值為417.1 V，電壓沖擊較高，不利于設備的安全運行.而新型雙環(huán)控制下，起動過程中A相電壓波形接近期望的正弦波.因此，采用新型雙環(huán)控制可以有效減小起動過程中的電壓超調(diào)，從而抑制起動過程中的電壓沖擊，改善帶載起動性能并且提高系統(tǒng)的動態(tài)響應速度.

4.2 突減負載仿真結果

初始時，逆變器滿載運行，0.105 s時切除負載.圖11為該工況下兩種控制策略的仿真結果.由圖11(a)和11(b)可知，突減負載時，采用傳統(tǒng)雙環(huán)控制策略時軸電壓突增45.9%，達到453.77 V.在軸電壓從最高點開始恢復至穩(wěn)定值的過程中存在超調(diào)現(xiàn)象，約0.01 s后系統(tǒng)恢復至穩(wěn)定狀態(tài)，這一過程中，A相電壓峰值為451.12 V.

由圖11(c)和圖11(d)可知，若采用新型雙環(huán)控制策略，突減負載時軸電壓僅升至358.98 V，A相電壓峰值為358.46 V，在軸電壓由最高值恢復至穩(wěn)定值的過程中不存在超調(diào)現(xiàn)象，并且僅需0.004 s系統(tǒng)即可恢復穩(wěn)定狀態(tài).因此采用新型雙環(huán)控制，突減負載時A相電壓波形畸變程度小.

4.3 突加負載仿真結果

初始時，逆變器空載運行，0.205 s時投入10 kW負載.圖12為突加負載時傳統(tǒng)雙環(huán)及新型雙環(huán)控制策略的仿真波形.由圖12(a)和12(b)可知，采用傳統(tǒng)雙環(huán)控制策略，在0.205 s時投入負載時，軸電壓降至190.62 V，A相電壓峰值降至189.14 V，系統(tǒng)恢復至穩(wěn)態(tài)所需的時間為0.017 s，同時在電壓恢復期存在超調(diào)現(xiàn)象.

美國人魯?shù)婪颉ぐ⒍骱Ｄ吩凇端囆g與視知覺》中寫道：“中國風景畫的空間建立是運用重疊的技巧。在中國畫中建立起山峰與山峰，白云與白云間，縱深的相對位置，也是通過折疊的方式建立。那些山峰的形體一般都被描繪成階梯組成的構架或者犬牙交錯的峭壁。這樣就通過使不同平面的重疊構成了一個整體。這個整體看上去是一個彎曲的復雜的固物體?！盵10]332西方油畫與中國傳統(tǒng)繪畫有別，西方油畫中由主景和許多小景點組成，這種焦點透視并不能解釋郭熙《早春圖》移動空間構建的實質(zhì)。因為，《早春圖》的創(chuàng)作源自中國畫的散點透視，其移動空間構建的核心即為“步步移，面面觀”的移動視點所構成。

在圖12(c)和圖12(d)中，采用本文所提新型雙環(huán)控制策略，在投入負載的過程中軸電壓僅下降至197.82 V，A相電壓峰值下降至197.83 V，電壓恢復期無超調(diào)，系統(tǒng)恢復至穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間也僅為0.004 s.此外，通過對比圖11和圖12中突減負荷和突加負載時的電壓突變情況，也驗證了前文中突加負載擾動下的電壓突變比突減負載時嚴重的結論.

5 結論

針對采用傳統(tǒng)電壓電流雙環(huán)控制的LC型逆變器，本文首先結合時域數(shù)學模型和復頻域傳遞函數(shù)對系統(tǒng)進行定性和定量分析，在此基礎上改進了電壓環(huán)和電流環(huán)，并據(jù)此提出了新型雙環(huán)控制策略.最后，在MATLAB/Simulink平臺中搭建模型，對比不同工況下采用新型雙環(huán)和傳統(tǒng)雙環(huán)控制時逆變器的性能表現(xiàn)，仿真結果表明：

(1) 所提新型雙環(huán)控制策略有效地減小了階躍指令作用下的電壓超調(diào)，提高了系統(tǒng)的動態(tài)響應速度，改善了系統(tǒng)的跟蹤性能.

采集層負責收集物理環(huán)境下人體各類活動數(shù)據(jù)。采集層包括多個傳感器節(jié)點，每個傳感器節(jié)點由傳感器、MCU、電源管理和網(wǎng)絡組成；在本系統(tǒng)中主要采用心率傳感器、心電電極貼、血氧采集傳感器、血壓傳感器和紅外體溫傳感器等，用來實時獲取在押人員心率、心電、血氧和血壓等重要生命體征參數(shù)。采集層節(jié)點通過各傳感器感應被測人體參數(shù)和指標，并將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)傳輸層。

(2) 在大負載投切時，新型雙環(huán)控制策略能有效抑制擾動下的電壓突變，縮短恢復時間，提高系統(tǒng)的暫態(tài)響應能力和抗擾性能.