VSC输出电流反馈型虚拟同步控制技术

基于输出功率反馈的虚拟同步机(VSG)技术在网侧故障时,难以保持电压源暂态特性并实现精准暂态冲击电流限制,同时极易出现暂态同步失稳问题。为解决上述问题,提出一种基于电压源型变流器(VSC)输出电流反馈型VSG技术。外环控制直接采用VSC输出电流作为反馈控制量,不仅能实现构网和电压/频率主动支撑功能,还能保证在故障状态下外环控制具备稳定平衡点,降低暂态同步失稳风险,同时还能实现稳态下的电流限幅控制。电压内环采用基于相量分析的虚拟阻抗自适应选取方法,依赖就地量测信息进行虚拟阻抗快速自适应调整,以抑制故障瞬间暂态冲击电流。在PSCAD/EMTDC中搭建详细电磁暂态仿真模型,并构建相应的物理验证平台,仿真和实验结果表明,所提方法可以较好地抑制故障瞬间暂态冲击电流。

一种基于自适应时钟和波纹减少环路的高精度电流反馈仪表放大器

电流反馈仪表放大器芯片因其高精度、高共模抑制比等优势,广泛应用于微弱信号检测。传统CFIA利用斩波技术降低1/f噪声和失调电压以提升放大器精度,但额外引入斩波波纹会显著限制其精度提升。为此,本文提出一种基于自适应时钟和波纹减小环路的新型电流反馈仪表放大器ARCFIA,该放大器针对传统斩波放大器波纹,采用波纹减少环路RRL对其抑制,并借助自适应时钟ACLK,将斩波开关的输入参考噪声谱密度降低。实验结果表明,ARCFIA实现了低于1.4μV的低失调电压和17.2 nV/√Hz的输入参考噪声,同时波纹被减少到ARCFIA噪声基底以下,通过减小失调、噪声和波纹,实现了精度的进一步提升。此外,ARCFIA还具有一定潜力应用于复杂环境下的高精度测量系统。

弱电网下LCL型并网逆变器高鲁棒性并网电流反馈有源阻尼策略

并网电流反馈有源阻尼(grid-current-feedback-active-damping,GCFAD)策略可以在不增加额外传感器的前提下,有效抑制LCL型并网逆变器的谐振尖峰。在电网电压畸变的工况下,GCFAD策略往往与电网电压前馈策略同时使用以改善并网电流质量。然而,通过研究发现,传统GCFAD策略等效虚拟阻抗在中低频段的正阻特性会导致并网逆变器输出阻抗在中频段产生一定的相位滞后,从而降低了系统在电网电压畸变且附加电网电压前馈策略的情况下,对电网阻抗变化的鲁棒性。为了解决这一问题,提出了一种高鲁棒性并网电流反馈有源阻尼(high robustness grid-current-feedback-active-damping,HR-GCFAD)策略,使虚拟阻抗在高频处呈现正阻特性以抑制LCL谐振尖峰,增强了系统的稳定性;在中低频段呈现负阻特性以提高系统中频段输出阻抗相位,进而提高了系统在附加电网电压前馈策略时对电网阻抗变化的鲁棒性。理论分析和实验结果充分验证了所提策略的有效性。

试论电子放大电路中的电压-电流反馈

文章提出了电压-电流反馈的概念,指出电压-电流反馈对放大器的输出电阻无改善作用,也不能产生恒压输出或恒流输出。分析了电压-电流反馈放大电路。为反馈放大电路的初学者更好地理解电压反馈和电流反馈提供了一种新的方法。

逆变器侧电流反馈的LCL滤波并网逆变器参数设计

对于采用有源阻尼控制策略的LCL并网逆变器而言,逆变器侧电流反馈的LCL并网逆变器能稳定工作,其控制参数设计相对简单,但是进网电流易产生较大的低频谐波。从控制的角度分析了产生低频谐波电流的原因,得出电流环的控制参数、LCL滤波器参数对低频谐波电流抑制的具体作用。在此基础上,得到逆变器侧电流反馈的LCL并网逆变器的滤波参数和控制参数的设计方法。实验结果表明,所提出的参数设计方法正确、有效。

逆变器侧电流反馈的LCL并网逆变器电网电压前馈控制策略

逆变器侧电流反馈的具有稳定性强、单闭环控制、参数设计简单和系统成本较低的优点,但是其属于电网电流间接控制,造成并网功率因数较低,此外,电网电流中还包含由电网电压引起的低次谐波电流。为保留其优点并克服其缺点,提出一种适用于逆变器侧电流反馈LCL并网逆变器的完全电网电压前馈控制策略,该策略能完全消除电网电压对电网电流的影响,并且并网功率因数得到了大大的提升。仿真与实验结果表明,所提控制策略正确、有效。

降低谐振频率偏差和电网阻抗影响的单逆变器电流反馈谐振抑制方法

对于LCL型并网发电系统,引入高通滤波器的单并网电流反馈有源阻尼方法因难以在谐振频率偏移较小的工况下抑制谐振尖峰,不利于系统可靠运行。为此,该文将单电流反馈点变换成逆变器侧电流,提出一种无额外传感器的单逆变器电流反馈谐振抑制（inverter current feedback resonance suppression,ICFRS）方法,降低了控制所导致的谐振频率偏差对谐振抑制的影响。另一方面,考虑到数字控制下控制延时和电网阻抗的影响,推导出该方法所等效的虚拟阻性的正负分界频率范围为[fs/6,fs/3）是系统鲁棒性差的根本原因,提出鲁棒ICFRS方法。该情况下,无论弱电网下电网阻抗如何变化,所等效的虚拟电阻均呈正阻性,进而提高了系统的稳定性。同时,详细分析系统的控制性能,选取合适的控制参数,避免了参数的反复试凑。最后,通过仿真和实验结果验证所提控制方法的有效性。

计及逆变器侧电流反馈影响的LCL滤波器参数优化设计

LCL滤波器在中大功率并网逆变器中的应用得到持续关注。但LCL滤波器设计时变量较多且相互间关系紧密,参数难以确定。同时,电流控制同滤波器参数相互依赖、相互制约,共同决定着并网逆变器的稳定性和电流质量。现有的LCL滤波器设计方法都仅考虑了滤波器的滤波性能,未能有效结合电流控制对滤波器参数设计的限制。因此,如何优化设计滤波器以及控制器参数仍较为困难。该文通过建立单逆变侧电流反馈控制下LCL滤波并网逆变器的数学模型,得出控制性能对LCL参数的约束条件。结合滤波性能的需求,总结出了一套LCL滤波器参数和控制器参数的一体化设计方法。最后,通过实验验证了该设计方法的正确性和有效性。

基于多谐振控制器和电容电流反馈有源阻尼的PWM变换器电流环参数解耦设计

基于电容电流反馈有源阻尼的LCL型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变换器并网电流控制中,通常采用多谐振比例谐振(proportional resonant,PR)控制器来实现静止坐标系下正弦电流给定的无静差跟踪和抑制电网电压特定次谐波影响。针对电流环控制器复杂、参数多、设计难的问题,采用频率域理论分析电容电流反馈系数和准PR控制器各参数对电流环性能的影响。在此基础上,提出一种电流环控制器参数解耦简化解析设计方法,根据稳定性、稳态误差和相位裕度要求,分别设计电容电流反馈系数及PR控制器相对谐振增益系数和比例系数。该设计方法简化了控制器参数之间的耦合关系,且多采用解析计算,不需要反复试凑。实验结果验证了所提出的参数解耦解析设计方法是可行和有效的。

弱电网下逆变侧电流反馈的并网逆变器稳定性分析及优化

逆变侧电流反馈控制是一种常见的间接进网电流控制方法,其相较于直接进网电流控制具有更好的稳定性。但在实际应用中,并网逆变器常工作在弱电网条件下,因此并网逆变器的稳定性会大幅降低。以三相LCL 逆变侧电流反馈并网逆变器为例,通过频域分析法研究系统稳定性下降的机理,提出在并网电压比例前馈环节串联二阶广义积分(Second Order Generalized Integrator, SOGI)的控制方案。该方案可以削弱并网电压比例前馈引入的与线路阻抗相关的额外正反馈,从而提升弱电网下系统稳定性。最后,搭建了三相并网逆变器仿真模型、实物模型,验证了该方案的有效性。

并联有源滤波器网侧谐波电流反馈控制

有源滤波器采用电源端电流检测的谐波抑制效果优于负载端电流检测法,但因其稳定性较差而应用较少。电源端检测方法因电源电流的反馈而构成闭环控制系统,它把产生谐振的传递函数包括在闭环内,选择适当的校正环节可以抑制谐振,通过相位超前校正可以提升系统稳定裕度和增大环路增益,但加入相位超前校正环节在提高系统的相位稳定裕度的同时系统低频段增益较低,限制了实际补偿效果。为提高低频段增益,本文提出应用选择性滤波器复合比例环节提高特定频率增益,该环节同时提高了系统相位稳定裕度和低频段的增益,保证系统稳定性并提升了补偿效果。实验结果表明了其有效性。

基于电流反馈的高速开关阀3电压激励控制策略

为了提升高速开关阀(HSV)的动态性能,降低温升与能耗,提出基于电流反馈的高速开关阀3电压控制策略.回路中的电流能够反映高速开关阀的工作状态,通过外部的数字信号及回路中的电流反馈信号,实现3电压之间的自动切换,确保线圈中的电流始终处于能够维持高速开关阀快速启闭的最优化状态.通过理论分析验证了基于电流反馈的3电压控制策略,能够有效地提升高速开关阀的动态特性并降低温升和能耗.运用Ansoft和AMESim搭建高速开关阀的联合仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性,且与样本数据保持一致.结果表明,基于电流反馈的3电压控制策略将高速开关阀的开启时间减少了35.3%,关闭时间减少了25.0%,最大可控频率提高了146.7%,可控占空比范围扩大了54.0%,平均功率降低了70.4%.

带电流反馈的永磁接触器动态特性仿真与分析

接触器的动态特性分析对于其优化设计非常重要。针对一种新型带电流反馈系统的永磁智能接触器,提出了一组多态方程组。该方程组的状态与反馈电流值相耦合,并随着反馈电流和线路中多个比较器的输出信号的变化而相互转化,同时其耦合了电路、电磁场和可动部分摩擦的影响。利用该方法,基于多体动力学模型,模拟仿真了带电流反馈永磁接触器的整个闭合过程。实验证明所提方法是正确的。利用所提出的方法,研究了各硬件参数对控制系统性能的影响,并给出了其设计准则。实验证明采用最佳控制参数的智能接触器较原样机可大幅节能并减少触头弹跳。

基于电感电流反馈的双向DC-DC变换器下垂控制

该文以直流微网中广泛应用的双向DC-DC变换器为研究对象,提出基于电感电流反馈的下垂控制策略。首先,分析传统基于并网电流反馈的双向DC-DC变换器控制算法的工作原理;然后,分析传统电压外环-并网电流内环的双闭环和电压外环-电感电流内环的双闭环DC-DC变换器控制系统的稳定性,在此基础上,提出一种基于电感电流反馈的双向DC-DC变换器下垂控制方法,并对其稳定性进行分析;与传统下垂控制策略相比,所提算法在保证变流器本体稳定性的同时,能有效实现输出功率自动均衡,达到下垂控制的目的;最后,通过实验测试验证了所提算法的有效性和正确性。

压电超声换能器电端匹配下的电流反馈式频率跟踪

介绍了具有电流反馈式频率跟踪功能的超声发生器的系统结构 ;详细阐述了电流反馈式频率跟踪的原理 ;在分析了匹配电路对压电超声换能器谐振频率影响的基础上 ,指出匹配条件下对压电换能器进行电流反馈式频率跟踪可能会误跟踪到非谐振频率点 ;进行了匹配条件下的电流反馈式频率自动跟踪方法的研究 ,进一步完善了电流反馈式频率自动跟踪方法 .

负载电流反馈补偿法在双凸极无刷直流发电机数字调压器中的应用

分析了双凸极无刷直流发电系统突加、卸负载时的工作机理及滤波电容的影响,在此基础上提出了负载电流反馈补偿控制方法,以提高系统的动态性能。实验结果表明,在系统突加和突卸负载两种情况下,加入负载电流反馈补偿控制后,不仅电压恢复时间明显缩短,而且电压波动幅值也大大减小,系统的动态特性得到了明显的提高。该方法可推广应用到不同类型的直流发电机的数字调压控制中。

基于电容电流反馈的新型HAPF谐振抑制方法

针对有源电力滤波器和无功补偿电容器组成的混合型有源电力滤波器(HAPF)的系统谐振问题,提出了一种基于无功补偿电容器电流反馈的新型HAPF谐振抑制方法。该方法在传统有源电力滤波器电流控制的基础上,通过增加电容电流反馈控制环节,增强系统阻尼,抑制系统谐振。基于该方法,分别就谐波检测电流包含和不包含电容器电流2种情况,详细分析了在电网谐波电压和负载谐波电流2种谐波源激励作用下,系统发生串、并联谐振时的谐振抑制特性。理论分析和实验结果表明,该方法能够有效抑制系统串、并联谐振,提高系统稳定裕度,并对负载谐波电流具有理想的补偿效果。

低压低功耗CMOS电流反馈运算放大器的设计

通过在输出级采用电阻反馈,以增强负载驱动能力,采用隔离补偿电容,以消除低频零点等方式,设计了一种性能较高的CMOS电流反馈运算放大器。在1.5 V电源电压下,当偏置电流为1μA,负载电容为80 pF时,采用BSM3 0.5μm CMOS工艺进行HSPICE仿真。结果表明,该电路结构达到了76 dB的开环增益、312 MHz单位增益带宽、62°相位裕度,139 dB共模抑制比,功耗仅为0.73 mW。

电压反馈和电流反馈运算放大器的比较

从闭环特性、开环特性、输入级、噪声等几个方面,对电流反馈(CFB)放大器和电压反馈(VFB)放大器进行了详细的比较,得出了CFB放大器和VFB放大器的一些基本特性和应用场合。通过对这两种电路的比较,有助于电路设计师在实际应用中选择最适合自己要求的运算放大器。

逆变器侧电流反馈的LCL型三相光伏并网逆变器解耦控制

为了实现LCL型三相光伏并网逆变器dq轴的解耦控制,同时提高系统的动态响应速度,在同步旋转坐标系下,提出一种适用于逆变器侧电流反馈的前馈解耦控制策略。并在电压外环中引入光伏阵列功率前馈、电流内环中引入电网电压前馈。视各耦合项为扰动,采用闭环传递函数的求解方法以获取实现解耦控制的前馈系数,同时分析了滤波器参数在发生变化时其对dq轴解耦效果的影响。通过Matlab建立系统仿真模型,仿真结果表明:所提解耦控制策略使LCL型三相光伏并网逆变器不仅实现了dq轴的解耦控制,而且在保证强鲁棒性及高入网电流质量条件下具有良好的动、静态性能。