三相四线制三电平整流器小信号模型与改进控制

在分析三相四线制二极管中点箝位型(NPC)三电平整流器小信号交流模型的基础上,以电网电流正弦且单位功率因数运行为目标,在dq0坐标系下,提出基于复矢量解耦的PI+谐振控制的电流控制策略,以零极点相消的方法设计PI控制器;引入2倍基波频率的谐振控制器,以抑制硬件参数分散性和电网电压不平衡导致的网侧负序和3次谐波电流。为了解决不平衡负载引起的整流器正负母线电压不均的问题,在总压控制环的基础上,将正负母线电压差作为反馈量构建均压控制环路,实现直流侧电压均衡。最后,在10 kW的三相四线制三电平整流器+逆变器平台上进行实验验证,结果表明,在提出的控制策略下,整流器网侧电流质量高,输出的直流母线电压稳定且均衡。

三电平中点箝位整流器系统建模及基于李亚普诺夫直接法的控制方法研究

该文首先建立了基于开关函数的三相四线三电平中点箝位(NPC)电压型整流器的数学模型,分析了它的工作原理。并在Lyapunov稳定性理论的基础上,提出了一种新的三相四线三电平中点箝位PWM整流器非线性控制方法。该方法具有大范围渐进稳定,动态响应快的优点,并且通过设计新的三电平PWM调制方法,有效地解决了由现有三电平SPWM调制方法引入的直流母线中点电位存在三次波动的问题。系统仿真验证了该数学模型的正确性,以及基于Lyapunov直接法设计的非线性控制器的有效性。

三相四线制三电平三桥臂有源滤波器中点平衡控制策略

中点平衡问题是三相四线制三电平三桥臂有源电力滤波器(active power filter,APF)的一个固有问题,目前在矢量调制中尚无完善的控制理论完全解决此问题。该文通过对各种电流电压状态下每个三维空间矢量对直流中点电位的影响进行分析,提出了"中点控制度"(neutral-point control grades,NPCG)的概念,并给出了NPCG的计算公式;基于NPCG,在α-β-0坐标系下提出一种基于坐标平移原理的新型"三维矢量优化选择调制策略"(optimized3D space vector modulation,O3DSVM),该调制策略能优化选择NPCG值较高的矢量以合成目标矢量,从而达到最大程度控制直流中点电位偏移的目的。仿真分析验证了中点控制度理论及O3DSVM调制策略的正确性和可行性,采用该策略的APF不但中点电位得到了有效控制,且补偿效果良好。

三相四线制三电平D-STATCOM中点电位复合控制方法

针对三相四线三桥臂三电平静止同步补偿器,对中点电位平衡控制问题进行研究。详细阐述了传统的三维空间矢量调制算法的原理及调制过程,建立了电容中点电位与相电流的关系,并依此对传统调制算法基础矢量选择环节进行修正;对控制环节进行改进,在基于Ip-Iq法的双环控制基础上增加了一个均压环;基于以上两种改进方式,对三电平静止同步补偿器提出了一种具有中点电位平衡控制能力的复合控制算法。在PSCAD/EMTDC环境下搭建仿真模型进行仿真验证,仿真结果表明所提算法能够有效抑制中点电位偏移,且动态调节能力较强。

三相四线制三电平变换器新型三维矢量调制策略

中点不平衡问题是三相四线制三电平三桥臂变换器控制的难点问题,详细分析该拓扑变换器直流中点偏移的内在影响因素,提出中点平衡因子的概念,并导出中点平衡因子的计算公式。基于中点平衡因子,在a-b-c正交坐标系下提出一种新型三维调制策略,其可将多种复杂情况统一成3种基本类型,大大简化了因解决中点平衡问题带来的三维调制策略复杂性大幅增加的难题,为调制策略的数字化实现提供了便利。仿真分析和实验结果证实了新型三维调制策略的正确性及其对中点控制的有效性。

三相四线制三电平并网变流器中点电压研究

为了确保三相四线制三电平并网变流器的可靠运行,在载波脉冲宽度调制(CBPWM)策略下提出了中点电压自平衡的一个充分条件,分析了输出各种形式电流时中点电压的自平衡情况,并通过仿真进行验证。在此基础上,提出了一种中点电压的主动控制方法。实验结果表明,该控制方法具有良好的中点电压平衡能力。

三相四线制三电平变流器的优化调制策略

传统三相四线制三电平电容中分式变流器三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM)策略较为复杂且中点电位平衡算法对中点电位偏移的抑制不精确,尤其是在负载不平衡的情况下,中线电流全部流过直流侧中点造成中点电位偏移。针对以上问题,提出一种基于三相abc坐标系的简化3D-SVPWM方法,并基于该简化方法提出一种多相控制的中点电位平衡算法,根据中点电位偏移情况,将电位偏移量平均分配到具有中点电位平衡能力的相,使多相共同参与中点电位平衡控制,通过偏移量数学模型计算得到补偿该偏移量所需要的时间量,然后作用于三电平变流器的输出状态,从而达到平衡中点电位的目的。仿真分析和实验结果均表明优化调制策略具有良好的三相四线制三电平变流器中点电位平衡能力。

三相四线制三电平变换器的中点平衡控制策略研究

三相四线制三电平变换器存在直流母线中点偏移的问题。分析直流母线中点偏移产生机理,提出一种简化的中点平衡控制策略,即在特定情况下将三电平退化为两电平的方式来实现直流母线中点电压的平衡。分析输出电流纹波与开关过渡状态的内在联系,结合中点平衡因子概念和母线电压压差,使得电流纹波因退化为两电平后受到的影响最小,给出详细的步骤及说明。搭建三相四线制三电平变换器实验平台,对所提控制策略的有效性进行了验证。

基于中线电流注入的三电平有源电力滤波器中点平衡策略

对于中点箝位式三电平有源电力滤波器,建立了中线电流与中线电压的定量数学模型。基于上述模型,提出了一种三电平中点电位控制方法。通过引入表示中线电流与电容中点电位关系的系数,可以根据上下电容电压差直接计算出注入的中线电流的合理值。同时通过合理选择滤波器参数与采样频率,可以抑制该方法对于APF补偿效果的影响。仿真与实验研究结果表明,该方法在基本不影响补偿效果的同时可消除中点电位不平衡。

组合开关状态的NPC三电平模型预测不平衡治理策略

三相四线制中点钳位(NPC)三电平不平衡补偿装置中点电压均衡会导致零序电流补偿不足,影响不平衡治理效果。为解决这一问题,提出组合开关状态的三电平模型预测不平衡治理策略,分析不同类电压矢量开关状态零序电流补偿与中点电压均衡的关系。并根据各类开关状态补偿零序电流能力,组合全零矢量、短矢量和中矢量13种开关状态进行模型预测不平衡治理。仿真对比不同组合开关状态在中点电压均衡前提下零序电流补偿能力,并采用所提出的开关状态进行不平衡治理。结果验证了组合开关状态控制的有效性和准确性。

基于三电平NPC逆变器的并网控制策略

NPC三电平逆变器相对两电平逆变器具有输出电压谐波含量低等优点,在光伏逆变器、储能逆变器等领域具有广泛的应用价值。为了满足NPC三电平逆变器运行工况多样和安全运行的双重要求,提出了三相三线和三相四线NPC三电平逆变器的并网控制策略,包括恒有功/恒直流电压、系统无功闭环、系统负序电流及零序电流闭环控制策略,以及中点电位平衡控制策略,并给出了EMTDC/PSCAD数字仿真和物理样机试验结果,验证了所提控制策略的有效性。