不平衡电压下光伏逆变器直接功率控制仿真

为了有效避免不平衡电压下光伏逆变器产生的波动,提出不平衡电压下光伏逆变器直接功率控制方法。分析光伏逆变器的特点,通过三相逆变器拓扑结构,设计直流侧与交流侧的滤波器参数,结合不平衡电压情况,构建逆变器并网模式下的数学模型,得出不平衡电压对光伏逆变器产生的影响。引入调节参数实时调整自然振荡频率,准确提取正负序分量以及相位信息。通过多目标协调控制方法组建多目标函数,运用粒子群算法对多目标函数寻优处理,输出最优协调系数,使光伏逆变器工作在最优状态,实现光伏逆变器直接功率控制。仿真结果表明,所提方法能够准确提取谐波分量,在功率控制中能够保持一定的稳定性。

不平衡电压下VSG控制参数设计及控制策略改进

虚拟同步发电机(VSG)作为一种典型构网型变流器被广泛应用于新能源渗透率高的电网,提供惯量和电压支撑。但当电网电压不平衡时,传统VSG不仅输出的电流和功率存在负序和2倍频分量,而且受控制参数影响趋于不稳定。首先基于VSG的小信号模型分析了不平衡电压对相关控制参数的影响,并对其取值范围进行了修正。接着通过分析电压不平衡时VSG输出电流和功率的特性,在传统控制策略中加入负序电流控制来抑制VSG电流和功率中的负序和2倍频分量。最后通过实验验证了所提参数设计和控制策略的有效性。

不平衡电压下双笼转子无刷双馈发电机的多目标控制

该文以双笼转子无刷双馈感应发电机为主要研究对象。为了解决不平衡电网电压带来的功率绕组(power winding,PW)定子绕组功率脉动和电流不平衡的问题,设计了简化矢量控制策略,对PW侧谐波功率和负序电流进行抑制。此外,通过建立控制绕组(control winding,CW)电流统一表达式,对各个控制目标之间的关系进行了数学推导和理论分析。在此基础上,建立了PW电流不平衡度约束条件下,针对PW有功功率脉动幅值和无功功率脉动幅值的多目标控制数学模型。并采用粒子群算法进行求解,对CW统一电流表达式中的系数进行优化,计算CW参考电流值从而实现多目标控制。最后在双笼转子无刷双馈感应发电机实验平台上,对所提出的控制策略的有效性和理论推导的正确性进行了验证。

不平衡电压下的DFIG模型预测直接功率控制

为提高双馈风力发电机在不平衡电网电压工况下的运行性能,提出一种扩张状态观测器与模型预测控制相结合的直接功率控制策略。首先,采用扩张状态观测器对系统中因负序分量引起的不确定项、模型误差及外部扰动等不确定因素进行参数估计。然后,结合模型预测控制理论建立双馈风力发电机模型预测直接功率控制数学模型。最后,针对不平衡电网电压下的功率振荡分量讨论功率优化补偿方案。仿真结果验证了所提方法的有效性。

不平衡电压下基于Y源双级矩阵变换器的微分平滑控制策略

当电网电压产生不平衡工况时,电流电压会出现较大的波动,YSTSMC采用传统PI控制器难以调节电能质量。为了完善不平衡电网电压下Y源双级矩阵变换器(YSTSMC)的输入控制,提出了微分平滑控制(DFC)策略,并利用动态调制系数降低不平衡工况下有功功率所产生的高次谐波波动。仿真实验结果表明,基于DFC控制策略可以使系统的响应速度和输出电能质量得到提高。

不平衡电压下双馈异步风力发电系统的建模与控制

提出了不平衡电网电压条件下双馈异步发电机(DFIG)在正、反转同步速旋转坐标系中的完整数学模型,推导和分析了不平衡电网电压条件下DFIG定子输出瞬时有功、无功功率组成。在此基础上,提出了小值稳态不平衡电网电压条件下增强DFIG不间断运行能力的4种可供选择的控制方案。讨论了不同不平衡控制目标下转子正、负序电流指令值计算原则,设计了正、反转同步速旋转坐标系中DFIG的双dq转子电流控制器的不平衡控制方案,实现了不平衡电网电压条件下转子正、负序电流的独立跟踪控制,有效地提高了小值稳态不平衡电网条件下风电机组的不间断运行能力。仿真研究验证了理论分析的正确性和所提出的双dq转子电流不平衡控制方案的有效性。

不平衡电压下双馈发电系统控制策略

由于风力资源分布的特点,许多风电机组被安装在比较偏远的地区,这些地区的电网通常比较薄弱,经常发生不对称运行的情况。若在控制中不予考虑,会引起发电系统有功和无功的脉动。文中基于对称分量理论,建立了不平衡电压下双馈发电机和网侧变流器的数学模型,分析了负序电压对传统双馈发电系统矢量控制策略的影响,并据此提出了一种基于比例谐振调节器的矢量控制策略。理论分析和仿真结果表明,该方法可有效抑制电磁转矩、无功功率和直流母线电压的脉动,实现双馈发电系统在不平衡电压下的稳定运行。

不平衡电压下并网逆变器的预测电流控制技术

在推导不平衡电网电压下并网逆变器数学模型和瞬时有功、无功功率数学模型的基础上,提出了实现三相电流平衡、有功功率或无功功率无波动为控制目标的控制策略,讨论了不同控制目标下并网逆变器正序和负序电流指令计算原则。为实现正序和负序电流的准确控制,设计了在两相静止坐标系下的预测电流控制方案,以消除电流采样延时和正负序分解导致系统运行性能下降的影响。最后搭建了3 kVA并网逆变器的试验系统,试验结果验证了理论分析的正确性以及预测电流控制方案的有效性。

不平衡电压下虚拟同步发电机功率控制策略

通过对电网电压不平衡下虚拟同步发电机输出功率的分析,提出了基于静止坐标系的功率控制策略,在不需要锁相环的情况下,利用负序电压控制分别对有功、无功功率振荡或三相电流不平衡进行抑制,既保证了虚拟同步发电机电压控制的电压源性质和惯性特性,又能够使分布式电源根据不同需求输出恒定的有功、无功功率或三相平衡电流。利用PSCAD/EMTDC软件仿真及基于RTDS的实时数字物理闭环实验,验证了所提控制策略的有效性,并对各控制策略的特性进行了量化分析。

基于复变LMS的不平衡电压下相位估计方法

在三相不平衡的电网电压条件下,存在电压不平衡、频率偏移的现象,会引起电压正序分量的相位难以被检测,相位估计精度严重降低。为了解决这一问题,本文提出了一种针对电压不平衡条件下的相位估计方法。首先,分析不平衡电网电压对相位估计造成的影响,并建立不平衡电网电压的复变模型;然后,提出复变最小均方误差(LMS)的相位估计方法进行电压正序分量的相位检测,又针对电压频率变化的问题,设计了频率跟踪算法法对电压的同步频率进行校正;最后通过仿真和实验,证明了本文提出的方法能够在三相不平衡的电压条件下快速准确地估计正序分量的相位,并能有效地降低电网电压频率偏移对相位估计造成的影响。

不平衡电压下双馈电机的正负序直接电压控制

提出双馈感应电机(DFIG)的正负序直接电压控制(DVC)方法,以实现电网电压不平衡工况下DFIG风力发电机组的无冲击并网控制。控制器由正序DVC和负序DVC组成,正序DVC控制定子正序电压跟踪电网正序电压,负序DVC控制定子负序电压跟踪电网负序电压。仿真和实验结果表明,提出的正负序DVC方法有效地控制DFIG的定子电压实现对不平衡电网电压的精确跟踪,从而在电网电压不平衡工况下使DFIG满足无冲击并网条件,保证风力发电机组和电网的安全稳定运行。

不平衡电压下IGBT串联STATCOM稳定运行范围确定及应用

利用绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)串联技术,可使压接型IGBT串联静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)采用结构简单的三相两/三电平拓扑便可直挂于高压配电系统。但是配电系统中电压不平衡会使STATCOM直流侧电容电压产生二倍频波动,严重危及设备运行安全。利用能量守恒建立STATCOM直流电压二倍频波动的数学模型并进行简化,进而分析直流电压波动与电压不平衡度、直流电容容值以及直流电压幅值之间的关系,提出压接型IGBT串联STATCOM直流电压波动稳定运行范围确定方法,实现不平衡电压下对装置运行稳定性的直观判断。最后,通过仿真验证了所提方法的正确性和有效性。

基于一种快速变量正负序分离方法的不平衡电压下双馈发电系统控制策略

根据正交坐标系的数学关系,提出一种快速变量正负序分离方法,称之为"准无延迟正负序分离算法"。相较传统的基于广义二阶积分滤波器设计和T/4延迟分离法,该方法可更快速准确地实现三相交流变量的正负序分离。仿真表明配合双馈风力发电系统的不平衡电压控制策略,可有效提高该系统在电网电压不平衡情况下的控制性能。

不平衡电压下基于负序电流法的双馈感应发电机定子绕组匝间短路故障仿真研究

定子负序电流是电压平衡情况下双馈感应发电机定子绕组匝间短路故障特征量之一,但实际中三相电压不可能完全对称,由不对称电压产生的负序电流会影响负序电流的大小。鉴于此,如不考虑电压不平衡的影响单纯从负序电流大小判别故障容易误判。当定子发生绕组匝间短路故障时,总的负序电流由不对称电压产生的负序电流分量及定子绕组匝间短路引起的负序电流分量构成。运用多回路理论建立数学仿真模型仿真电压平衡及电压不平衡情况下发生定子绕组匝间短路几种情况,得到电压和电流的基波分量,运用负序阻抗法排除由电压不平衡产生负序电流的影响,得到仅由故障引起的负序电流。仿真结果表明,故障引起的负序电流小于总的负序电流。

不平衡电压下双馈风力发电机转子侧PIR控制

传统双闭环PI控制通过正负序分解来消除电网电压不平衡状态下双馈风力发电机内的磁场倍频分量,控制较为复杂。在分析不平衡电压下双馈发电机运行特性的基础上,针对转子电流中的二倍频分量,提出了一种基于比例-积分-谐振(PIR)控制器的矢量控制策略,可以有效地抑制二倍频分量,从而节省了负序控制器,使控制器设计简单。同时,使用Matlab/Simulink对上述控制策略进行仿真验证,仿真结果表明了所提策略可以提高DFIG在电网电压不平衡条件下的稳定性。

不平衡电压下利用降阶谐振控制器的新型VSG控制策略

针对虚拟同步发电机(VSG)在电网电压不平衡条件下逆变器输出电流存在严重畸变和有功、无功功率存在振荡等问题,利用比例积分降阶谐振(PI-ROR)控制器对传统不平衡电压下VSG控制策略进行改进。PI-ROR控制器不需进行电流、电压正负序分离计算就可实现对负序分量的无差控制,因而可将正序、负序电流放到同一dq轴上进行统一控制,与传统的正负序分别控制相比,不仅降低了电流环控制结构的复杂程度还避免了大量正负分离计算带来的控制延时。通过仿真证明PI-ROR控制器与恒有功、恒无功及电流平衡3种控制目标结合,可改善VSG在不平衡电压条件下的稳态、暂态性能。

不平衡电压下双馈异步发电机定子绕组匝间短路故障的稳态仿真分析

电压对称情况下双馈风机发生定子绕组匝间短路故障时,可由电机定子三相电流产生的负序电流检测匝间短路故障,但当电压不平衡时,同样也会产生负序电流。基于此,建立了电压不平衡情况下双馈异步发电机定子绕组发生匝间短路时多回路仿真模型,通过仅设置电压不平衡、匝间短路、电压不平衡情况下发生匝间短路的三种情况,得到仿真结果中定、转子三相电流波形及转子电流谐波分析图,对比分析三种情况下波形图及频谱图。仿真结果得出:电压不平衡和匝间短路两种情况下会产生某些相同的特征频率;当电压不平衡且发生匝间短路时,可通过监测这些相同频率之外的其他匝间短路特征频率判别匝间短路故障,但这些频率含量特别小,极易由电机本身不对称等因素造成误判,因此,可通过观察定子三相电流的波形变化定性判别电压不平衡情况下发生的匝间短路故障。

感应电动机在不平衡电压下运行的分析

分析感应电动机在不平衡电压下的运行特性和对电机的危害。不平衡电压在电动机中产生负序电流,负序电流将产生负序转矩,从而使电机铜损增加,有效转矩减少,寿命缩短,并可能引起电机振动。

不平衡电压下并网逆变器的功率波动抑制与电流平衡协调控制方法

当电网电压三相不对称时,并网逆变器输出功率恒定和输出电流平衡正序无法同时实现。首先探讨了瞬时有功/无功控制策略和平衡正序控制策略之间的内在联系,分析影响功率波动和电流质量的关键因素。在此基础上,提出一种功率波动抑制与电流平衡协调控制策略,通过调节输出电流中的谐波分量大小来协调功率波动抑制水平与电流平衡正序程度。该功率控制方法不需要采用电压/电流正负序分离环节,也不需要陷波器或者滤波器,易于实现。最后,该功率控制方法的正确性通过仿真和实验进行验证。

不平衡电压下VSG无锁相环并网及运行控制策略

针对并网逆变器在不平衡电压下电流畸变严重和锁相环节复杂等问题,文中设计了一种基于改进虚拟同步机(VSG)的逆变器无锁相环控制策略。重点研究了VSG在不平衡电网电压下的运行控制方法,设计了一种基于比例积分谐振(PIR)控制器的改进VSG控制策略,在不改变VSG外特性的基础上有效抑制了逆变器输出电流的不平衡分量。同时,提出一种基于虚拟功率的VSG预同步控制策略,保证VSG孤岛转并网模式的无缝切换。整个控制过程不依赖锁相环,避免了锁相环对系统控制精度以及响应速度的影响,降低了控制系统的复杂度。最后,基于RT-LAB的实时仿真平台对所提控制策略进行了验证。