基于改进拓扑的MMC-HVDC控制策略仿真

基于模块化多电平换流器高压直流输电技术已得到了广泛应用和研究。当直流侧线路发生短路故障时,传统模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)半桥子模块拓扑不具备闭锁直流故障电流能力,只能靠触发交流断路器来进行故障隔离,从而降低了系统故障穿越能力。而在交流侧电网故障时,基于同步旋转坐标的矢量控制为抑制负序电流,需要将电流进行序分量分解和单独控制,从而对其控制性能带来一定影响。为实现直流故障电流抑制,先对MMC半桥子模块拓扑进行改进,设计具有直流侧故障电流阻断能力的双子模块串联拓扑;其次为避免电网电压不平衡下电流序分量分解,利用准比例谐振控制器作为电流内环控制,并设计相应限流环节;此外电容电压均衡作为MMC中不可或缺的控制,通过定义电容电压差异度量化指标,对排序频率实现动态调整,避免不必要的开关状态转换,降低开关频率;最后以改进子模块拓扑为例,在PSCAD/EMTDC仿真环境中,搭建仿真模型,对负序电流抑制策略和直流侧两极短路故障电流抑制功能分别进行了仿真验证。

用于HVDC系统互联的高频模块化直流变压器优化控制策略

针对应用于高压直流输电(HVDC)系统互联的高频模块化直流变压器(HFMDCT),以直流电流纹波及高频环节电流应力大小为优化目标,提出了HFMDCT的直流链匹配多电平控制策略。对HFMDCT在多电平控制方法下的直流电流纹波机理进行了分析;通过采用拉格朗日因子法得到优化高频环节电流应力的直流链占空比条件,并以此为依据提出了高频变压器变比的设计原则;同时,为了在直流电压变化时仍可以保证HFMDCT的运行效率,进一步提出了基于直流链匹配多电平控制策略的直流电流纹波优化控制方法。

基于统一式的无刷直流电动机换相转矩脉动抑制新策略

分析了无刷直流电动机(BLDCM)换相转矩脉动产生的本质,在BLDCM及逆变器数学模型的基础上推导出了不同PWM控制方式的换相转矩脉动统一式。在只有单级逆变器的调速方式下,基于直流母线电流控制,提出了一种全速度范围内抑制电动机换相转矩脉动的PWM控制方法,保证换相期间开通相和关断相电流上升率和下降率相等。该方法算法简单,与传统的控制方法相比,只需在换相时让开通相和关断相同时进行PWM控制,且无需重新计算PWM控制的占空比,易于实现数字控制,响应速度快。最后实验结果验证了该新方法抑制换相转矩脉动的显著效果,适合用于高精度要求下的无刷直流电动机控制。

三相电压源型PWM逆变器相电流重构策略研究

基于直流电流、开关状态及三相电流之间的关系,提出用直流电流和开关状态重构逆变器相电流的新方法.开关状态由改进型电流滞环数字控制器产生.为减小测量噪声和重构相电流误差,设计了IIR(Infinite Impulse Response)数字滤波器.以感应电机矢量控制系统为例进行了仿真研究,结果表明新方法是有效的、准确的.该方法仅需一个直流电流传感器,降低了电机驱动系统成本,提高了系统的容错能力.该方法与电机模型参数及负载变化无关,适用于所有三相平衡电流的交流电机驱动系统.

串联混合型有源滤波器直流母线电压控制策略

针对串联混合型有源电力滤波器直流母线电压控制问题,提出了一种新的不依赖于串联变压器端口电压检测的控制策略,由逆变器生成大小固定的有功电流,从而使串联变压器承受的基波电压保持稳定。仿真和实验表明,该控制策略可以较好地控制串联混合型有源电力滤波器直流母线电压。

平均电流控制三相直流侧并联型有源电力滤波器

为实现三相直流侧有源电力滤波器的数字控制,提出将平均电流控制应用于三相直流侧并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)的控制。为设计电流补偿器,提出定量分析电流环带宽和交流侧输入电流补偿性能关系的方法。该方法分析结果表明在输入频率为50Hz的情况下,且三相直流侧APF的电流环带宽超过1kHz时,可在输入端实现较好的谐波电流补偿性能。通过利用建立的电压环和电流环数学模型,设计完成的实验样机测试结果表明,在电流环带宽为1和2kHz下的补偿效果相当,证明了平均电流控制在三相直流侧APF中应用的有效性,同时也证明了定量分析电流环带宽和补偿性能关系方法的正确性。

电容电流直接控制的双PWM协调控制策略

在传统的交-直-交双PWM系统中,电动机侧的突变会导致母线电压的波动。为了稳定母线电压,一般在直流侧加入大电容,但是大电容的加入严重影响了系统的动态性能。同时使母线电压不影响系统的动态性,本文给出了一种新型交直交双PWM协调控制策略。通过对直流侧电容电流的直接控制,保证了整流侧的输出电流与逆变侧流入电流平衡。这种方法不仅在稳定母线电压下大大减小了直流侧电容,而且提高了系统的动态性能。为了更加深入地分析双PWM的控制策略,引入了小信号模型对系统的抗扰性和动态性进行研究。

永磁电机矢量控制下逆变器母线电流频谱分析

逆变器直流母线电流频谱的准确解析是对电磁干扰进行分析及母线电容选取的重要理论基础.针对永磁同步电机(PMSM)作为负载时逆变器直流母线电流频谱的数学表达和理论求解方法分析了相电压基波和高次谐波对应的等效阻抗,结果表明:非凸极PMSM各次谐波对应的视在电感相等并且恒定;凸极PMSM的基波电流可以在直轴和交轴上进行相量分解,其对应电感为直轴和交轴电感,高次谐波对应的电感随着转子的位置变化.理论计算时可以通过忽略高次谐波或取平均电感的方法来进行近似.给出了母线电流频谱计算的方法与过程.仿真和实验都证明了本文方法及公式的正确性和有效性.

级联H桥储能变换器直流纹波电流的无源与有源抑制策略

级联H桥储能变换器直流纹波电流会给储能系统带来效率降低、寿命减少、并网谐波增大等不利影响。分析了电容滤波、LC滤波、LC串联谐振3种无源滤波电路抑制直流链纹波电流的方法,以及它们减小直流链纹波电流的可行性。提出了基于耦合变压器直流有源滤波电路的级联H桥储能变换器拓扑,利用直流有源滤波电路吸收直流链纹波电流,减少流入级联H桥储能变换器直流端口的纹波电流。最后,通过仿真验证了有源滤波方法减小直流链纹波电流的有效性。

H桥级联STATCOM直流侧电压控制新方法

针对H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)各模块不一致工作状态下容易导致直流侧电压不平衡的问题,提出了一种新的直流侧电压分级控制方法。分析H桥模块(HBI)级联电平叠加方式,建立起H桥级联STATCOM动态工作特性及电流内环前馈解耦控制策略的数学模型,深入研究了H桥级联STATCOM与电力系统的功率交换机理和正负序电流的特征,在此基础上,运用正序电流控制STATCOM总体电压平衡、负序电流实现STATCOM各相变流电路直流侧间的电压平衡控制,通过调节HBI的交流输出电压幅值和与电流的相位差使各HBI直流侧电容电压维持在设定值。仿真结果验证了所提方法的可行性与正确性。

并联型有源电力滤波器电源电流控制方法研究

有源电力滤波器(active power filter,APF)是一种动态抑制谐波和无功的电力电子装置,以并联型有源电力滤波器为研究对象,从APF补偿电流的控制和直流侧电容电压角度出发,分析了电源电流控制方式,实现补偿电流的检测及双闭环反馈控制,提高系统的补偿精确度和动态响应性能。另外,直流侧电压的指令值都是根据电网电压的工作范围、APF的直流侧电容、额定输出电流、PWM逆变器输出侧电感、电流电压调节器以及调制策略等参数设计的,在考虑直流侧电压与APF功率损耗和补偿性能关系的基础上,提出了采用下垂调节器设计逆变器直流侧电压的控制参考值,使其兼顾APF的功率损耗及补偿性能综合平衡的优点。仿真结果验证了该APF控制系统的正确性和有效性。

TAB变换器高频链交流电流峰值与有效值统一求解模型

三端口隔离DC-DC变换器(triple active bridge,TAB)作为新能源接入的一种积极探索与尝试,在分布式光伏接入、新能源汽车以及多电压等级直流用电需求等领域得到了广泛关注。由于开关管数量增多,TAB移相角及占空比的组合方式较双有源桥DC-DC变换器出现了成倍增加的现象,现有的分段线性计算方法在计算TAB高频链交流电流时呈现出更大的计算难度和计算复杂性。TAB的高频链电流计算是变换器电流应力、有效值等多个优化目标的首要求解步骤,为后续的优化运行提供基础。基于此,文中提出一种简易的TAB高频链交流电流统一求解模型,可以同时得到所有占空比及移相角组合方式下的交流电流极点值。根据所推导的交流电流极点值统一公式,给出TAB各端口高频链交流电流峰值及有效值的计算方法。最后搭建实验平台,验证该方法的可行性与有效性。

电流型降压桥式伪直流环节微逆变器

随着单块光伏电池输出功率越来越高,以反激电路为基础的传统光伏微逆变器难以达到高效率,因此桥式电路为基础的微逆变器越来越受到重视。提出一种电流型降压桥式伪直流环节微逆变器。推导了能量缓冲电感的选择方法,得到了其中各开关器件的电流应力。对所提微逆变器与传统反激式微逆变器在开关管的导通损耗、二极管的导通损耗、伪直流环节滤波效果、开关损耗方面做了详细比较,所提微逆变器综合新能优于传统微逆变器。200 W样机的实验结果证明所提微逆变器性能优良。

风电机组的自同步电压源控制研究综述

电力系统正朝着高比例新能源和高比例电力电子装置的“双高”特征方向发展,电压源风电机组具备建立电压、自主快速支撑电网电压和频率的能力,有助于“双高”电力系统的安全稳定运行,为“双高”电力系统的构建提供了一种可能的电源侧解决方案。文章依照电压源控制方法发展的脉络,首先阐述了并网变换器的电压源控制方法,进而针对风电变流器的双变换器特征,总结了电压源控制在两种主流风电机组中的应用,包括稳态频率响应和电网故障下的限流控制及暂态电压支撑等,给出了风电机组自同步电压源技术的现状。最后,对电压源风电机组大规模应用面临的技术挑战进行了展望,指出了技术攻关的方向。

基于电流解析逆控制的光伏并网发电系统研究

首先采用解析逆系统理论对模型电流动态环节的可逆性进行了分析,推导出解析逆系统,消除了电流分量之间的耦合,从而实现电流环的高动、静态性能控制。然后设计了直流母线电压调节器,提出了基于电流解析逆控制的光伏并网逆变发电系统结构。最后,采用Matlab/Aimulink对整个系统进行仿真研究,验证了所提系统结构的有效性。

三相直流侧APF补偿性能的频域研究

三相不可控整流桥装置产生的电流谐波具有谐波含量大,谐波频谱分布宽的特点。直流侧有源电力滤波器是针对不可控整流桥装置提出的谐波治理方案。从频域角度分析直流侧有源电力滤波器电流环带宽与谐波补偿性能的关系,得到不同带宽所对应的补偿后电流THD理论数据,从而对三相直流侧有源电力滤波器的补偿性能进行定量的研究。通过该频域分析方法,将三相直流侧有源电力滤波器与传统交流侧有源电力滤波器进行对比分析。分析表明,在三相不可控整流桥带大电感负载情况下,当电流环带宽取1 kHz时,直流侧有源电力滤波器补偿后电流THD为0.41%,交流侧有源电力滤波器补偿后电流THD为9.63%。采用平均电流控制策略,完成三相直流侧有源电力滤波器的设计。实验测试结果验证当电流环带宽取1 kHz时,三相直流侧有源电力滤波器实现整流桥负载谐波电流的有效补偿。

基于PLC实现的逻辑无环流可逆调速系统

利用PLC中的概念继电器等功能,通过编制软件,实现无环流直流调速系统的逻辑控制器(DLC)的功能。

一种具有低电压穿越能力的单相光伏发电系统

具有低电压穿越能力的光伏并网系统已成为未来发展的趋势。以单相两级式系统为对象,提出了一种新型控制策略:为了最大限度减少直流母线电压在电网故障期间抬升,直流母线在两级之间灵活控制;在低电压穿越阶段,电网电流采用恒定峰值电流控制方法以避免触发过流保护,其中无功电流的幅值取决于电网跌落的深度;控制回路增加给定并网电流补偿环节,最大限度减少给定并网电流幅值中的两倍频扰动,提高并网电流质量。所提控制策略的稳定性及动态特性得到仿真验证。

永磁直驱风电机组的直接电流矢量最优控制

永磁直驱风电机组采用传统的矢量控制策略虽然具有算法简单、实施可靠等优点,但也存在动态响应慢、控制链路存在耦合的问题。针对这个问题,提出一种永磁直驱风力发电机组的直接电流矢量最优控制策略。新型控制策略是在永磁直驱风电机组传统dq矢量控制基础上,略微改进了控制结构,结合最优控制理论原理,引入非线性约束,并同时应用到风电变流器机侧和网侧控制中,实现了最大功率点跟踪、无功功率输出控制和电网电压支持等功能。最后,为了验证控制策略的有效性,基于MATLAB/Simulink平台搭建了永磁直驱风电机组仿真模型,并使用了传统矢量控制器和新型控制器进行了仿真对比研究。计算结果表明,使用新型直接电流矢量最优控制时,各方面控制性能明显优于传统矢量控制。

基于单母线电流传感器的三相永磁同步电机驱动方法

该文研究基于单母线电流传感器的三相永磁同步电机驱动方法,无需使用相电流传感器而是通过单母线电流传感器重构三相电流信号,为消除母线电流传感器重构死区的影响,提出基于两步预测控制的三态脉宽调制方法,利用3个相邻的开关状态构建参考电压,通过两步预测计算下一个周期的参考电压,避免了逆变器多相桥臂同时动作。所提出的单母线电流传感器驱动方法具有共模电压峰-峰值低、电流谐波含量小、采样点固定的优点。最后,通过实验验证了重构电流的准确性和所提出驱动方法的有效性。