基于广义二阶积分器的高频脉振电压注入PMSM无位置传感器控制

传统高频脉振电压注入法需要使用多个滤波器滤除杂波信号,会使系统产生延时且估计误差较大,本文提出广义二阶积分器代替滤波器滤除杂波,实现对转速和转子位置估计精度的提高。针对传统高频脉振电压注入法位置观测精度和动态性能较差的问题,采用一种基于广义二阶积分器的速度环和电流环位置误差信息提取方法。采用广义二阶积分器代替位置观测闭环的带通滤波器和低通滤波器,提取电机速度和转子位置信息,简化参数整定过程,提高位置观测精度;同时用2个广义二阶积分器串联取代电流环中的低通滤波器,提取基频电流分量,增加电流环带宽,减小系统延时。仿真和实验结果表明,该方法提高了位置观测精度和系统的动态响应性能。

采用双二阶广义积分器锁相环的MMC多谐波线性化阻抗建模与分析

与传统单同步坐标系锁相环相比,双二阶广义积分器锁相环(dual ge neralized integrator phase-locked loop,D SOGIPLL)能够在三相电压不平衡、畸变和谐波复杂情况下快速、准确锁相。然而,目前鲜有关于采用DSOGI-PLL的模块化多电平换流器(modular multilevel converters,MMC)阻抗模型。基于多谐波线性化法建立了采用DSOGI-PLL的MMC阻抗模型,并验证了所建立模型的准确性。基于此模型,分析了控制参数对MMC阻抗特性的影响,并对比分析了接入不同强度电网时的系统稳定性。结果表明,与传统锁相环相比,DSOGI-PLL特有的阻尼系数会对MMC阻抗特性产生影响,阻尼系数的减小有利于提高系统稳定性,在其他控制器参数变化或电网强度变化导致并网MMC不稳定时,可通过减小阻尼系数使系统达到稳定状态。

改进二阶广义积分磁链观测器的PMSM无位置传感器控制

基于磁链观测器的永磁同步电机无位置传感器控制时,准确估算磁链至关重要。常规一阶纯积分器和传统低通滤波器估算磁链存在直流偏移,并且低通滤波器还带来了磁链相位偏移和幅值衰减。有人将二阶广义积分器运用到磁链观测器中衰减估算磁链的直流偏移现象,但是衰减能力有限。基于上述情况,在传统二阶广义积分器的基础上提出一种改进的二阶广义积分磁链观测器。理论分析表明,该观测器估算磁链能完全消除直流偏移,提高了磁链估算精度。最后,在MATLAB/Simulink仿真软件系统中搭建了永磁同步电机的矢量控制模型以及在ACM32F403CET7微控制器的永磁同步电机驱动平台上进行实验测试,验证了该控制方法的有效性。

基于负二阶广义积分正交信号发生器反馈并网电流有源阻尼方法研究

LCL滤波器反馈状态变量实现有源阻尼需要高精度传感器才能具有较好的灵活性和鲁棒性,基于此,提出负二阶广义积分正交信号发生器反馈并网电流的有源阻尼方法,在抑制谐振尖峰的同时,也减少网侧电压背景谐波对并网电流的影响,同时减少传感器的个数,增加系统可靠性。采用极点配置法,围绕系统的稳定裕度设计负二阶广义积分正交信号发生器参数,探讨在该有源阻尼控制系统下LCL参数和电网阻抗变化时系统的鲁棒性。仿真结果表明,所提策略在各方面均有更好效果。

改进的广义二阶积分器的高频脉振方波电压注入PMSM无传感器控制

针对传统高频脉振方波电压注入算法的永磁同步电机(PMSM)无传感器控制系统中,使用多个滤波器来提取电流环反馈电流与高频响应电流,从而获取转子位置信息造成的系统延迟以及估计误差较大的问题,提出一种基于广义二阶积分器的无传感器控制策略。首先,与其他利用广义二阶积分器自身特性只提取高频方波响应电流检测转子位置方法不同的是,所提方法先在电流环双环控制中用广义二阶积分器对反馈基频电流信号进行提取;其次,在此控制系统的基础上,转速环用广义二阶积分器对包含电机转子位置信息的高频响应电流信号进行提取,并重新对广义二阶积分器进行了设计,在其结构上加入了高阶巴特沃斯滤波器,提高了抗谐波的衰减能力,改善了其动态性能。最后,在Simulink搭建了仿真模型并进行验证。实验结果表明,该方法相比于传统方法具有更好的动态性能和抗干扰能力。

两相静止坐标系下基于改进型双二阶广义积分器的锁相环控制策略

由于分布式新能源和多样化负荷广泛接入电网,传统基于单同步旋转坐标系的锁相环(SRF-PLL)结构在复杂工况下无法准确地跟踪电网相位、频率等参数,因此本文提出一种在两相静止坐标系下基于改进型双二阶广义积分器(DSOGI)的锁相环控制策略。首先,采用级联谐振滤波器处理低频段奇次谐波,在二阶广义积分正交信号发生器(SOGI-QSG)的基础上添加直流偏置滤除支路,在消除直流扰动、实现正负序电压解耦分离的同时,优化对高频段谐波的抑制;然后,构建αβ锁相环(PLL)结构,基于小信号控制模型优化动态响应性能,提高锁相精度;最后,通过Matlab/Simulink仿真对比,证明了改进型锁相环控制策略的有效性。

改进型双二阶广义积分器-锁频环优化设计

针对电网非理想条件下的同步信号检测问题,在分析了传统二阶广义积分器模型在直流分量和高次谐波条件下动态性能的基础上,提出了一种改进型双二阶广义积分器及锁频环控制结构,对其动态性能给出了理论分析,并提出了改进型三相二阶广义积分器及锁频环控制模型。仿真实验结果表明:与传统控制结构相比,改进型控制模型相比传统模型在特征次谐波、直流分量和间谐波扰动下性能分别提升了94.48%、85.17%和89.73%。

基于复数陷波器的改进双二阶广义积分锁相环

基于单同步旋转坐标系锁相环能够快速准确地获取理想电网同步信息,然而当电网电压出现不平衡、含有直流及谐波等状况下,获取的同步信息存在较大误差,针对这一问题,提出了一种基于复数陷波器的改进双二阶广义积分器的新型锁相环。在二阶广义积分器的基础上,通过在误差通道中级联复数陷波器来消除直流分量及干扰程度较大的特定次谐波并完成正负序分离,结合锁相环获取电网同步信息。仿真结果表明,设计的新型锁相环能够有效、快速准确地提取频率和相位等信息。

基于自适应二阶广义积分器的PMSM无传感器控制

为抑制基于传统高频脉振电压注入算法的永磁同步电机无传感器控制系统中由于滤波器的叠加使用导致的滤波延迟及观测精度较低等问题,提出一种自适应广义二阶积分器(adaptive second-order generalized intergrator, ASOGI),将转速引入特征频率及比例系数中,动态调整系统带宽及选频性能,并将其分别应用于高频响应电流的提取及二倍高频分量滤波,取代带通滤波器(band-pass filter, BPF)和低通滤波器(low-pass filter, LPF),此外,提出一种改进锁相环(phase-locked loop, PLL)算法,基于SOGI提取谐波幅值并消除观测环中注入电压幅频及电机参数的影响。最后运用MATLAB/Simulink进行仿真实验,其中在转速转矩突变时的转速及转矩脉动分别降低了50%和60%,表明了该方法可有效改善系统动态响应及观测精度。

基于二阶广义积分器的馈电检测传感器设计

馈电检测装置在保证煤矿井下瓦斯超限闭锁功能中起着至关重要的作用,如何有效的解决外界干扰造成的馈电检测误判断问题仍是当前难点。针对以上问题,设计了一种基于二阶广义积分器(SOGI, second order generalized integrator)数字化处理模型的馈电检测传感器;通过对感应耦合出的微弱信号进行硬件滤波放大和软件滤波处理分析,得到三相电中两两火线间的相角差,并判断该相角差是否在设定的阈值范围内,以此判断馈电状态的有无。现场实际的运行情况表明:改进后的馈电检测传感器在干扰信号较强的场所使用后馈电检测准确率有了较大的提升,能够满足现场数字化智能化的需求。

基于双输入式改进型二阶广义积分器的频率检测优化方法研究

针对复杂电网下分布式电源并网点电压易出现扰动、不平衡等非理想工况,对频率信息的准确检测产生不利影响的问题,利用改进型二阶广义积分器工作原理,提出基于双输入式改进型二阶广义积分原理构造的频率检测器,在频率扰动、电压三相幅值不平衡、直流分量偏移等复杂工况下,实现对频率信息的准确检测。仿真试验结果表明,所提方法在频率扰动、幅值不平衡、直流偏移工况下频率检测值超调量更小,且不会出现检测值振荡的情况,验证了其在频率检测动态性能方面的有效性和准确性。

基于二阶广义积分的变流器电网同步法

在电网侧三相不平衡条件下发生电压跌落和频率波动时,为保持控制系统中变流器正常工作和实现风机的低电压穿越,现使用基于二阶广义积分的方法对上述两种电网不平衡故障条件下的正序电压和相位进行快速精确的检测。此电网同步检测系统主要由三个基本功能块组成:1)正交信号发生器(QSG);2)正序分量计算模块;3)锁相环(PLL)。利用基于双二阶广义积分的方法搭建了QSG模块,为此,这个电网同步检测系统命名为SOGI-PLL。通过在PSIM软件中搭建仿真模型对基于该方法的PLL进行了验证,结果表明:对于两种电网不平衡故障条件下的正序电压分量及相位,系统能较快地检测出正序分量和相位信息,故障响应时间控制在毫秒级别;且实现了频率自适应检测,跟踪误差小于2%。

二阶广义积分器的三种改进结构及其锁相环应用对比分析

二阶广义积分器(SOGI)可以提取三相电网电压信号中的基波正序分量,通过锁相得到精确的电网相位信息。而SOGI本身存在对输入信号频率依赖性强的缺陷,为此提出三种改进型SOGI。对三种改进型SOGI进行详细的对比分析,并将其应用到锁相环(PLL)中。之后将三种改进型SOGI-PLL分别在电网电压不平衡、含有直流分量和含有高次谐波的情况下进行对比实验,可以证明改进Ⅲ型SOGI-PLL具有更好的电网适应性。最后,通过实验验证了理论分析的正确性和可行性,并给出了结论。

基于二阶广义积分器的基波正负序分量检测方法

提出了一种检测基波正负序分量的新方法。首先通过瞬时对称分量法及坐标系变换理论分析了在αβ坐标系下通过90°移相算子实现正负序分量检测的原理;然后构造了基于二阶广义积分器的移相系统。理论分析及仿真结果表明,该移相系统在特定频率下具有90°移相特性,同时表现出滤波作用。采用双线性变换法实现移相系统的离散化,并提出了基于所构造移相系统实现基波正负序分量检测的方法,该方法省去了锁相环和低通滤波环节。利用Matlab/Simulink进行仿真验证,仿真结果证明了所提方法的正确性和有效性。

基于复合二阶广义积分的频率自适应谐波电流检测

提出了一种基于复合二阶广义积分的频率自适应谐波电流检测方法,利用双重二阶广义积分器实现滤波和改善锁频的功能;同时利用交叉对消反馈网络来实现各个谐波分量之间的解耦,利用该环节的带通滤波的功能,从而达到独立实时地检测出电网电流中的基波和任意次谐波分量的目的。针对电网频率波动的情况,采用改进的锁频环结构在线跟踪系统频率变化情况。该方法省略了低通滤波环节,用简化的锁频环节替代锁相环,稳态精度高,锁频效果理想。最后利用MATLAB进行仿真分析,仿真结果表明该方法可行有效。

δ算子离散化的二阶广义积分实现单相光伏逆变器并网控制

为了实现单相光伏逆变器交流并网电流的无静差输出,获得良好的并网性能,提出一种基于δ算子(Delta算子)实现广义二阶积分(SOGI)的单相同步旋转坐标系并网电流数字控制策略。运用二阶广义积分器,使单相电网电压与并网电流产生90°相移,得到α、β正交坐标系下的电压电流矢量,并构造出单相同步旋转坐标系。实现了基于同步旋转坐标系的单相电网电压数字锁相环控制与并网电流的无静差输出控制。与基于移位算子q的Z变换数字实现方法相比,在快速采样情形下离散模型更能趋近于连续模型,避免了SOGI幅值和相移的误差以及Z变换引起的数值不稳定等问题。仿真与实验结果证明了理论分析的可行性,系统具有良好的并网性能。

基于二阶广义积分器的谐波电流检测算法

为解决谐波电流检测算法问题,依据三相负载电流在αβ坐标系下的表现形式,提出了一种基于二阶广义积分器的谐波电流检测方法,适用于三相三线制对称和不对称系统。该方法通过Clark变换将三相电流信号转化为静止坐标系下的两相电流,再分别利用二阶广义积分器的特性提取基波电流分量,最后通过反Clark变换将基波电流分量变换成三相电流,与电网电流相减后得到谐波电流,便于工程中有源滤波器只对谐波电流进行补偿。仿真结果表明,该方法简单可靠、易于数字实现、检测效果好。

电网电压不平衡时基于二阶广义积分器SOGI的2倍频电网同步锁相方法

为了实现逆变器在电网电压不平衡时的控制并网,提高锁相环节的速度和精度,本文基于二阶广义积分器(second order generalized integrator,SOGI),提出一种新型的2倍频锁相方法,该方法对不平衡电网电压产生的2倍频交流量进行锁相,从而快速准确地实现与电网同步。介绍了2倍频正负序交流量提取方法,2倍频锁相工作原理及电网同步锁相过程。优化了SOGI正交发生器(SOGI-quadrature signal generator,SOGI-QSG),消除了输入电压直流偏置对其输出产生的影响。在电网电压不平衡条件下对所提方法进行了仿真与实验,验证了该锁相方法的有效性。与传统基波锁相方法相比,所提方法提高了对电网电压正序分量检测的快速性和准确性。

基于广义二阶积分器的SPMSM无位置传感器控制逆变器非线性补偿策略

在基于脉振高频电压注入法的表贴式永磁同步电机（surface-mounted permanent magnet synchronous motor,SPMSM）低速无位置传感器控制系统中,逆变器非线性导致估计位置中包含6次谐波误差。该文首先对该谐波误差的由来进行分析;其次提出一种基于广义二阶积分器（secondorder generalized integrator,SOGI）的补偿策略,利用SOGI分别实现高频电流提取和谐波误差消除;然后在现有位置锁相环中引入误差前馈补偿,弥补双积分器串联环节引起的信号滞后;最后在一台额定功率1.5kW的SPMSM上对该方法进行实验验证,结果表明该方法能显著消除估计位置中的谐波误差,改善无位置传感器控制性能。

基于二阶广义积分器新能源船舶电网锁相技术

基于新能源发电单元与柴油发电机组并联构成的新能源混合动力船舶,针对船舶电网具有三相不平衡、含低次谐波、直流偏压以及负载突变时电压与频率瞬态波动大等固有电能质量不佳问题、新能源接口逆变器锁相要求,依据二阶广义积分器(SOGI)具有的低通与带通特性,提出了一种适应于的新能源混合动力船舶交流电力系统锁相电路结构SOGI-FDE-FLL,包括基于SOGI的锁频电路(SOGI-FLL)与基于SOGI的前置级滤波器(SOGI-FDE)两部分,前者实现电压与频率快速而准确的跟踪,后者除高频滤波外,实现了直流偏压的消除及正序分量的提取。通过理论研究与仿真分析,获得了电路参数的优化设计方法。实验结果表明,所提出的基于SOGI锁相电路结构在电网电压幅值、频率跃变时,锁定的电压幅值、频率无振荡,且动态调节时间小于3个低频周期,验证了其在船舶电网电能质量极差条件下锁相速度快、锁相效果良好。