基于线性自抗扰控制的单相电力电子变压器整流级控制策略

针对电力电子变压器的非线性特性,传统PI控制的单相电力电子变压器整流级具有对参数变化敏感,响应速度慢,抗扰性能差的特点。提出了一种基于线性自抗扰控制(line active disturbance rejection control,LADRC)的电压环控制策略,该控制策略具有响应速度快、超调量小、鲁棒性强的特点。在仿真软件MATLAB/Simulink中通过搭建三级联H桥整流器模型进行仿真,并与传统PI控制器相比较,仿真结果表明所采用控制策略的优越性、有效性。

考虑功率裕度的MMC-MTDC改进下垂平坦控制策略

针对基于模块化多电平换流器的多端直流输电系统(MMC-MTDC)功率协调控制和直流电压稳定问题,在改进下垂控制的基础上引入微分平坦控制(FBC)理论,提出一种考虑功率裕度的改进下垂平坦控制策略。该策略考虑不同工况下下垂控制站的实时功率裕度,根据各换流站裕度大小来合理分担系统中存在的不平衡功率,避免换流站满载。同时引入微分平坦控制理论设计电流内环控制器,替代传统电流内环的直接电流控制。控制器由期望前馈控制和误差反馈补偿两部分组成,前馈控制产生主导控制量,误差反馈补偿消除系统模型不确定性和内外部扰动等因素造成的影响,对控制量进行修正,准确跟踪期望值,有效提高了系统响应速度。以一个并联四端MMC-MTDC系统为例的仿真结果说明了所提控制策略的有效性。

基于滑模变结构的模块化多电平铁路功率调节器直接功率控制

为解决传统牵引网中存在的负序、无功、谐波等电能质量问题,在采用模块化多电平换流器结构的铁路功率调节器(modular multilevel converter-railway static power conditioner,MMC-RPC)基础上,提出一种基于滑模变结构的直接功率控制策略(sliding mode variable structure-direct power control,SMVS-DPC)。该控制策略不仅无需锁相环,动态响应快,而且能够减小切换滑模面时产生的高频抖振,稳定性和鲁棒性优越。首先建立单相MMC-RPC数学模型,分析其工作原理;其次详细论述SMVS-DPC控制策略的原理及其设计过程;最后以V/v变压器为例,在Matlab/Simuink中搭建MMC-RPC仿真模型,通过仿真结果验证SMVS-DPC控制策略运用到MMC-RPC的有效性和优越性。

模块化多电平铁路功率调节器复合控制策略研究

模块化多电平铁路功率调节器MMC-RPC可以综合治理电气化铁路高负序含量、谐波污染等电能质量问题。传统双闭环PI控制存在受非线性因素影响大、动态响应慢、谐波治理能力差的缺陷,为提高MMC-RPC的控制性能和治理效果,提出一种可降低系统超调量并对控制器参数进行实时动态调整的双环复合控制策略。功率外环采用传统PI和变参数PI相结合的分段控制,电流内环引入重复模糊PI控制器。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,并与传统双闭环PI控制策略进行对比分析,验证了采用控制策略的优越性和可行性。

基于模型预测的MMC-RPC直接功率控制策略

为了实现对传统铁路牵引供电系统中的负序、谐波和无功问题的综合治理,在直接功率控制基础上将模型预测与直接功率控制MPDPC(model predictive direct power control)结合引入模块化多电平结构的铁路功率调节器MMC-RPC(railway power conditioner with modular multilevel converter structure)。以每一个控制周期结束时功率误差最小为原则确定了目标函数,并在传统MPDPC控制上加入了延时补偿,以得到最优的MMC-RPC交流端口电压矢量进行调制。在Matlab/Simulink中搭建基于MPDPC的MMC-RPC仿真模型,并与直接功率控制和双闭环PI控制的MMC-RPC进行对比,验证了模型预测直接功率控制策略运用到MMC-RPC的优越性和可行性。

MMC-RPC的反推矢量控制策略

为解决传统牵引网中存在的负序、无功和谐波等电能质量问题,在模块化多电平换流器结构的铁路功率调节器(MMC-RPC)中,引入反推控制理论设计电流内环,以此替代传统双闭环电流内环,提出了一种适用于MMC-RPC的反推矢量控制策略。首先建立了MMC-RPC数学模型;其次详细论述了反推矢量控制策略的原理及设计过程;最后以V/v变压器供电方式为例,在MATLAB/Simulink中搭建了MMC-RPC仿真模型进行仿真。仿真结果表明,与传统双闭环矢量控制相比,该控制策略在系统参数变化时能够稳定跟踪给定信号,提高系统的动静态性能和鲁棒性,具有更低的电流谐波失真。