DFIG三相四开关网侧变流器三重无差拍控制

针对传统双馈风机异步风力发电机(DoublyfedInductionGenerator,DFIG)网侧变流器容错性较低、并网冲击电流大、控制器参数调整复杂与动态响应慢等问题,本文研究一种三相四开关变流器,并提出一种三重无差拍控制策略。三相四开关拓扑相较于传统的六开关结构减少了开关数量,降低了开关损耗,提高设备容错性。此外,本文重点研究该拓扑的工作原理和数学模型,提出一种三重无差拍控制策略,该控制策略直流侧两电容电压控制器、电流内环控制器皆采用数字无差拍控制,实现了直流侧电容电压平衡,大大提高了系统的动态性能,且参数设计简单、易于工程实现。最后通过PSIM6.0仿真验证其正确性与有效性。

兼顾有源滤波的三相四开关光伏并网逆变器

为提升光伏并网逆变设备的利用率和并网电能质量主动补偿能力、减少装置成本,结合有源滤波技术和光伏并网技术,提出了一种三相四开关并网逆变方案。该方案依据实际光伏发电情况和电网谐波污染程度,设计了可工作在并网发电模式、有源滤波模式以及兼容模式下的三相四开关并网逆变器,并推导得到各模式下其指令电流的计算方法;并利用电流直接跟踪技术,有效地实现各模式间的自适应切换;针对方案中三相四开关拓扑的直流中点电位偏移问题,给出了直流母线电容电压差值前馈的补偿方法。实验结果表明,在准确跟踪接入点电网变化的条件下,该方案可有效抑制因电容参数差异及内部交流负载电流变化引起的输出不平衡现象;而所提出的基于周期积分的单相软件锁相方法以周期累加的方法取代2次谐波低通滤波,实现了对电网变化的准确跟踪。

基于PI神经元网络的三相四开关电力有源滤波器研究

针对电力有源滤波器的应用越来越广泛,成本要求越来越高,并且容错需求也逐渐显现的情况,提出基于PI神经元网络控制器的低成本三相四开关电力有源滤波器。对PI神经元网络控制机理进行分析,设计其在三相四开关APF中的应用模型。参考经典电压空间矢量算法,对三相四开关APF电压空间矢量进行数学推算,对三相四开关APF电压空间矢量调制算法进行计算,提出确定矢量空间区间的"旋转坐标法"。最后进行仿真和实验,结果验证了所提理论的正确性。

三相四开关容错逆变器的PMSM驱动系统FCS-MPC策略

针对三相四开关容错逆变器的永磁同步电机(PMSM)驱动系统,基于模型参考自适应(MRAS)观测器,提出一种有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)策略。考虑温度变化对永磁磁链影响,采用MRAS技术,实现了对永磁磁链的在线辨识;同时考虑降低逆变器开关频率的需求,设计开关频率可优化的FCS-MPC系统目标函数。与常规FCS-MPC方法比较,本方法可以有效减小系统控制过程的计算量,与此同时,本方法中的电流反馈特性可对四开关逆变器直流母线电容分压不平衡形成的不利影响实现自动抑制。仿真结果表明,本方法能够保证四开关容错逆变器驱动的PMSM系统持续稳定运行、具有良好运行性能,并能明显降低逆变器功率管的开关频率。

容错型三相四开关有源电力滤波器及其控制策略

有源电力滤波器(APF)多基于三相六开关拓扑,为提高其运行可靠性,提出一种基于元件冗余的三相四开关容错型APF。针对三相六开关APF的故障判别,应用功率器件承受电压变化识别桥路开路故障;研究了基于谐波检测APF补偿算法与控制电源电流跟踪电网电压APF补偿算法的关系,指出容错型APF切换控制中更适合采用电源电流直接跟踪补偿算法;在三相四开关APF数学模型基础上,研究了直流母线中点偏移对三相四开关APF补偿性能的影响,提出一种直流中点电压差值前馈补偿方法。扩展了配置直流侧储能的情况下,容错型APF的有功调节实现方法;设计了APF容错控制切换策略和硬件实现的电流滞环跟踪控制电路,在建立的三相四开关APF平台上,实验验证了所提方法的有效性。

基于空间矢量滞环控制的新型容错三相四开关并网逆变器

三相双降压式并网逆变器是一种性能优良的新型拓扑,在可再生能源发电中具有重要应用价值。为了使三相双降压式并网逆变器在发生故障后能容错运行,提出了新型容错三相四开关并网逆变器并用来做三相双降压式并网逆变器故障重构后的运行拓扑,从而提高系统的可靠性。为了使故障后重构的新型容错三相四开关并网逆变器依然能向电网输送高质量的电能,并获得很好的动态性能和稳态性能,在等效分析的基础上研究了新型容错三相四开关并网逆变器空间矢量滞环控制。仿真结果表明,采用空间矢量滞环控制后的新型三相四开关并网逆变器对输入扰动和电网扰动都具有很好的抑制能力,表现出很好的动态和稳态性能,且输出并网电流波形谐波含量低,波形质量好,能保证故障后的可靠供电。

三相四开关并联有源电力滤波器的控制方法

在详细分析一种基于四开关逆变器的三相四开关并联有源滤波器(TFSSAPF)的拓扑结构和工作原理的基础上,采用控制TFSSAPF输出电流有功分量的方法,以稳定直流侧电容总电压,提出在TFSSAPF的c相输出电流指令值上叠加直流侧电容均压控制量的方法,实现直流侧电容电压均衡。针对TFSSAPF的结构,提出采用相电流作为指令电流的SPWM电流调制算法,并综合输出电流和直流侧电容电压控制目标,提出适用于TFSSAPF的控制方法。样机实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。

基于PI-VPI控制器的三相四开关APF电流直接控制方法

为了提高三相四开关并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)的性能,提出一种基于比例积分-并联矢量比例积分(proportional-integral and vector proportional integral,PI-VPI)电流控制器的网侧电流直接控制方法。通过采用网侧电流直接控制方法,省去了对负载电流和APF输出电流的检测,不但可以减少电流传感器的使用,而且可以降低谐波电流检测精度对APF补偿效果的影响;并将PI-VPI控制引入到电压、电流的双闭环控制策略当中,以提高谐波补偿的精度。实验证明该方法可以将电网电流谐波总畸变率降至5.38%左右,而且具有较快的响应速度。

三相四开关APF的SVPWM优化策略研究

针对三相四开关并联型有源电力滤波器(TFSAPF)的直流侧电容电压变化问题,通过分析不同开关模式的电路结构,总结了直流侧电容电压变化的原因,并给出了TFSAPF4个模值不全相等的有效空间电压矢量对直流侧电容电压的影响。提出了通过检测电容电压差值和电容电流方向来选择不同的等效零矢量以平衡直流侧电压的SVPWM优化策略。针对直流侧中点电位偏移问题,设计了一种基于检测电容中点电流平均值的直流侧电压偏置补偿器。相关的仿真与实验结果均证明了该SVPWM优化策略的可行性和有效性。

三相四开关结构的容错型有源电力滤波器

提出了一种基于三相四开关结构容错型有源电力滤波器,并提出其控制方法。首先给出了容错型有源电力滤波器的结构和运行模式。逆变器某相故障时,逆变器的容错结构为三相四开关型逆变器,即以两个电容组成的桥臂代替故障相,并分析了其工作原理。提出了稳定直流侧总电压和两个电容电压平衡的方法。仿真结果表明,三相四开关结构容错型有源电力滤波器在正常工作状态和故障状态都能较好地抑制谐波,直流侧电压保持稳定,系统可靠性高。

适用于高速铁路的三相四开关型滤波器的电流重复控制设计

为了解决高速电气化铁路存在的高次谐波及负序电流等电能质量问题,在降低有源补偿设备成本的前提下,提出将三相四开关型有源电力滤波器(APF)用于高速电气化铁路的电能质量补偿。在对三相四开关型APF的拓扑结构及数学模型进行分析的基础上,将重复控制应用于三相四开关型APF的输出电压控制中,以提高其跟踪精度,改善补偿效果。根据高速铁路负荷的特性,给出改进重复控制器的设计和稳定性分析方法。MATLAB仿真结果验证了改进的重复控制器可以有效提高三相四开关型APF的补偿精度和动态性能。

适于电气化铁路的三相四开关型有源滤波器选择性谐波补偿的控制策略

为提高有源电力滤波器(active power filter,APF)的补偿性能和动态响应,提出采用选择性谐波补偿控制策略对待补偿谐波分量进行跟踪。针对普速和高速电力机车负荷特性,采用基于同步基波旋转坐标系的谐波电流检测方法及矢量比例积分(vector proportional-integral,VPI)调节器的选择谐波补偿方式,以减少电流控制环节的运算量,在补偿装置容量有限时可以选择补偿危害最大的谐波成分并提高待补偿谐波分量的跟踪精度。最后通过MATLAB仿真研究,电流总畸变率(total harmonic distortion,THD)由33.9%降至2.99%,负序与无功问题均得到解决,验证了VPI控制方法可以有效提高补偿精度,指令电流为混合谐波指令时,可以对其中主要次数谐波进行有效选择及跟踪,跟踪误差小,动态响应快,能够解决电气化铁路中的电能质量问题。

三相四开关逆变器供电的IPMSM直接转矩控制系统建模与分析

为获得较高的转矩响应速度和较低的转矩脉动,将基于比例-积分控制器和空间矢量调制的直接转矩控制(PI-SVM DTC)引入到由三相四开关逆变器供电的凸极式永磁同步电机(IPMSM)驱动系统中。鉴于电机的强耦合性,同时为便于分析其定子磁链环,建立了IPMSM在静止坐标系下以定子磁链为状态变量的状态空间模型。为改善系统的稳态性能,构建无差拍全阶状态观测器,实现对定子磁链的闭环观测。揭示了传统定子磁链环极点放置位置存在的问题,并利用一种简单的方法对定子磁链环极点位置进行优化。对PI-SVM DTC的转矩环进行建模分析,为PI控制器的设计提供依据。另外,为抑制三相四开关逆变器直流母线中性点电压偏移,根据其偏移量生成合适的补偿量,并将其添加到定子磁链控制环中。实验结果验证了该模型的有效性。

模糊PI控制三相四开关并联型APF研究

提供一种低成本的三相四开关并联型有源滤波器(Three-phase Four-switch Shunt Active Power Filter,简称TFS-APF),将其用于中、低压系统,可同时实现谐波电流抑制和无功功率补偿。采用直接将期望得到的电网正序基波电流作为TFSAPF指令电流信号的控制方法。为进一步提高检测算法的响应速度和自适应能力,引入模糊PI控制器。仿真与实验结果均证明TFSAPF及其指令电流检测算法的可行性和有效性。

容错逆变器的三相四开关矢量控制策略

针对变频器三相逆变器开关管常见的开路和短路故障,研究了三相四开关运行方式的故障容错拓扑结构。当逆变器开关管发生故障,故障相桥臂被切断,故障相绕组切换到直流侧母线电容中点,重构为三相四开关运行方式驱动电机继续运行。相比传统用于容错的并联冗余拓扑,减少了装置体积和成本。此外推导了永磁同步电机在三相四开关运行方式下的SVPWM算法,分析了直流母线电容电压不平衡对电机运行的影响和修正方法。仿真分析表明,三相四开关矢量控制具有较好的性能。

不平衡电网三相四开关变换器预测功率控制

为了提高三相四开关变换器并网电能质量,提出一种适用于不平衡电网条件的有限控制集模型预测直接功率控制策略。分析三相四开关变换器的工作机制和电压矢量变化关系,并建立其功率预测模型。使用αβ静止坐标系下的电网电压以及其90°延迟信号计算功率补偿值,设计价值函数,选择最优电压矢量对应的开关状态。该控制策略无需传统的正负序分离控制及锁相环技术,易于实现。仿真和试验结果表明,在不平衡电网条件下,所提出的控制策略能够有效降低并网电流畸变,消除功率波动,提高并网电能质量。

三种三相四开关逆变器SVPWM策略内在联系

针对容错三相六开关逆变器故障重构后的三相四开关逆变器,对其3种基于不同等效零矢量构造方法的空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略内在联系进行了研究。首先介绍了三相四开关逆变器的结构和工作原理,然后给出了这3种SVPWM策略的设计实现方案,并基于"五段式"序列,采用PWM规则采样法得到3种策略两相调制函数。通过研究表明,3种SVPWM策略两相调制函数都是相同的两个相位相差π/3的正弦波。最后,仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。

三相四开关并联型有源电力滤波器选择性谐波补偿方法

提出一种三相四开关并联型有源电力滤波器(three-phase four-switch shunt active powerfilter,TFSAPF)选择性谐波补偿方法。三相四开关结构可以降低系统硬件成本,但相比于传统的三相六开关逆变器,由于主电路中的电力电子器件数量减少,因此更容易出现容量不足问题。因此,本文采用选择性谐波补偿策略,针对系统的重点次谐波进行有选择性的补偿,放弃含量较低的谐波及高次谐波。首先利用选择性谐波检测算法计算参考电流值;通过三相四开关电压空间矢量脉宽调制策略(space vector pulse width modulation,SVPWM)跟踪该参考值;最后通过实验对系统的5次、7次、11次、13次、17次和19次等6k±1次谐波进行有选择性的补偿,证明了该方法的有效性。

三相四开关有源电力滤波器的非线性控制

针对三相四开关有源电力滤波器(Three-phase Four-switch Active Power Filter,TFAPF)非线性强耦合的特点,设计了一种新型的基于多输入-多输出反馈线性化和空间矢量脉宽调制的控制器。首先推导出了三相四开关有源电力滤波器在d-q同步旋转坐标系下的数学模型。在此基础上,应用多输入-多输出反馈线性化的控制方法,实现了d-q坐标系下的有功电流和无功电流解耦控制。通过选取适当的反馈系数,得到有源电力滤波器交流侧的指令电压,采用三相四开关的空间电压矢量脉宽调制技术对指令电压进行逼近。通过MATLAB仿真分析,验证了所提方案的正确性和可行性。

三相四开关并联型APF的SVPWM调制算法研究

对三相四开关并联型APF基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的指令电流调制算法进行了研究。首先分析了SVPWM调制算法的一般原理,然后在三相六开关SVPWM调制算法的基础上,提出了一种适用于三相四开关并联型APF的SVPWM调制算法,分析了三相四开关并联型APF的SVPWM调制算法与三相六开关之间的区别,利用MATLAB对其进行建模和仿真,验证了该SVPWM调制算法的可行性与有效性。