基于混合有源滤波器的准比例谐振控制策略

由于电力电子设备、软启动器及各个非线性负荷的大量使用导致电网中谐波问题日趋加重,针对并联型混合有源电力滤波器(HAPF)谐波抑制控制策略进行研究。在这个拓扑结构的基础上,首先建立其数学模型并设计准比例谐振控制器和比例积分控制器进行仿真。针对传统的比例积分控制方法补偿精度低,并且对交流信号不能实现无静差跟踪等效果不理想问题,提出了电流内环准比例谐振控制与混合有源电力滤波器直流侧电压外环比例积分控制器相结合的控制策略。在Matlab/Simulink中搭建模型,仿真结果显示,上述控制策略能够补偿由非线性负载带来的谐波电流,补偿后的电网电流总谐波失真(THD)降到3.68%,符合国家标准。

永磁同步电机基于双积分器模型实现的改进离散准谐振控制器设计

因逆变器非线性和电机本体设计缺陷所带来的电流谐波会导致转矩脉动和损耗增加,影响电机控制性能甚至缩短使用寿命。基于双积分模型实现的准谐振控制器能较好地抑制电流谐波,但因积分器采用欧拉离散会带来谐振点的偏移和相位滞后等问题,影响谐波抑制效果。针对此问题,该文改进传统的基于双积分模型实现的准谐振控制器,提出双积分器零极点解耦校正模型,以达到谐振点准确跟踪、控制器稳定裕度高的目的,且计算量较小;为避免因加入准谐振控制器导致电流控制系统失稳,将所提出的改进离散准谐振控制器放入整个电流控制系统中,分析其稳定性并给出控制参数选择依据,并考虑到电流控制系统的采样和更新延迟。最后,通过台架实验对比验证所提出的改进离散准谐振控制器在谐波抑制性能上的有效性。

单相并网逆变器准比例谐振控制器的设计

针对光伏并网逆变器的比例积分(PI)控制器存在稳态误差,抗电网干扰能力差的问题,提出了一种准比例谐振(PR)控制策略,利用其在谐振频率处增益无穷大的特点,消除稳态误差,提高抗干扰能力同时设计了准PR控制器的参数。仿真结果验证了所设计的准PR控制器能实现系统电流无误差跟踪,具备抗电网干扰能力。

单相并网逆变器微分平坦-准比例谐振控制

针对单相并网逆变器并网时传统控制存在的动态响应能力不佳、鲁棒性能较差的问题,提出一种基于直接功率控制的新型控制策略——微分平坦-准比例谐振控制,在提高系统动态性和鲁棒性的同时能提高并网电流质量.根据单相逆变器拓扑结构,采用二阶广义积分器(second-order generalized-integrator,SOGI)构造虚拟量,建立dq坐标系下的数学模型,并根据微分平坦理论验证系统的平坦性;设计包括基于微分平坦理论的前馈控制和误差反馈补偿准比例谐振控制的电流内环控制器,以及功率外环微分平坦控制器;在MATLAB/Simulink中搭建系统仿真模型.仿真结果表明:在给定有功功率与电网电压突变工况下,该控制策略具有优越性和有效性,可在提高系统动态性和鲁棒性的同时降低并网电流谐波含量.

不对称电网故障下双馈风力发电机的比例-积分-谐振滑模控制器设计

针对不对称电网故障下,双馈风力发电机的控制策略进行了研究。讨论了电网故障时转子侧变流器(RSC)和网侧变流器(GSC)的控制目标,合理安排了电网严重故障时的控制优先级。基于比例-积分-谐振滑模控制原理设计了机侧和网侧变流器协同控制方案。通过MATLAB/Simulink仿真软件搭建了所设计控制方案的仿真模型。仿真结果表明,在电网正常运行的情况下,与传统的矢量控制策略相比,比例-积分-谐振滑模控制策略对输出功率、电流变化的响应更迅速,具有更好的动态性能和抗扰动能力;在电网不对称故障下,能够有效地抑制电磁转矩振荡和直流母线电压波动,提高了双馈式风力发电机的低电压穿越能力。

基于准比例谐振控制器的MMC环流抑制策略

为解决模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)运行时子模块间分压不均引起的相间二倍频环流问题,设计了基于准比例谐振的环流抑制控制器。在稳态数学模型的基础上,计算得出相间环流主要由二倍频交流分量构成。依据准比例谐振控制器在坐标系下可对交流量进行无静差跟踪,且鲁棒性强的优点,来抑制相间二倍频环流。仿真结果表明:在准比例谐振环流抑制控制器投入运行后,相间二倍频环流从20 A减小至1 A,子模块电容电压波动范围由±50 V减小至±30 V,且相间子模块电压差减小。验证了准比例谐振环流抑制控制器的有效性。

基于准比例谐振积分与无差拍复合控制的光伏并网逆变控制方法研究

光伏并网逆变器的控制方法是实现光伏系统并网控制的关键。在对比分析比例谐振控制器的基础上,提出准比例谐振积分与无差拍复合控制相结合的方法,并应用于三相光伏并网逆变系统中。在两相静止坐标系下,准比例谐振控制器(QPR)完成对基波电流的无静差跟踪,基于重复原理的无差拍控制器(DBC)抑制电网低次谐波的干扰,积分环节降低直流分量的影响。在Matlab/Simulink下的仿真结果表明,该控制方法可以实现对基波正弦量的无静差跟踪,有效抑制谐波,具有较好的动态和稳态性能。

基于模糊准比例谐振积分控制的储能变流器并网研究

针对储能变流器并网运行过程中准比例谐振控制的局限性,提出准比例谐振积分控制与模糊控制相结合的复合控制方法,储能变流器系统在两相静止坐标系下,准比例谐振环节可以无差跟踪基波正弦电流信号,积分控制抑制低频直流分量的干扰,降低输出电流谐波,模糊控制可根据误差大小和变化率对准比例谐振积分控制器的比例系数和带宽系数实时调整,克服参数固定时参考信号突变引起的跟踪误差问题。MATLAB/Simulink仿真结果表明,该控制策略可有效减少谐波,具备较好的动态和稳态性能。

一种新颖的比例积分谐振控制策略

PI控制器可实现直流系统的输出无静差,但不能实现交流系统的输出无静差,因此采用PI控制器的逆变器的外特性通常不够硬。为了克服此缺点,在此研究了一种谐振控制器,利用其在谐振点处增益无穷大来实现逆变器输出的无静差。此外将谐振控制器和PI控制器结合起来构成PI谐振控制器,该控制器不但具有PI控制器良好的稳定性能,而且具有谐振控制器良好的动静态性能。最后研制了一台逆变器原理样机,通过实验证明了理论分析的正确性。

三相并网逆变器准比例谐振控制仿真研究

三相光伏并网逆变器常见的控制策略是简单可靠的PI控制,但该方法对正弦信号的跟踪存在误差,并要经过频繁的坐标变换以及附加前馈解耦。因此在介绍三相并网逆变系统的拓扑结构与数学模型的基础上,设计了一种基于准比例谐振控制的新型交流PI控制策略,并叠加了针对特定次谐波的谐波补偿器。此策略可以实现对正弦电流的零误差静态跟踪并改善系统对特定次谐波的抑制效果。最后通过仿真得出此方法可以获得对并网指令电流的零稳态跟踪误差和较小的谐波量,提高了并网波形质量。

基于准比例谐振控制的有源电力滤波器

首先分析了比例谐振控制器的原理,改进了其对电网频率畸变敏感的特性,然后建立了基于准比例谐振控制器的有源电力滤波系统。利用DSP28335实现了该系统的集成控制,通过实验进行了验证,并与传统PI调节器进行了对比。该有源电力滤波器有效地降低了电网电流的畸变率(THD),提高了电能质量,并具有较高的稳定性。

准比例谐振控制的单相逆变器并联控制技术

针对传统的逆变器控制策略对交流信号跟踪出现的偏差问题,在准比例谐振控制器的双环控制基础上,提出输出有功功率和无功功率与输出电压相位和幅度解耦后的新型下垂控制算法。应用时变相量法建立并联系统的小信号模型,分析下垂系数的变化对系统稳定性和动态性能的影响。仿真实验结果表明,利用准比例谐振控制器和新型下垂控制策略能有效地实现单相逆变器并联控制。

LCL并网逆变器准比例谐振与网压前馈控制研究

针对传统LCL并网逆变器对交流电流信号跟踪存在静差及抗干扰性较差的问题,提出一种基于准比例谐振和网压前馈的新型并网控制策略。该控制策略由逆变器侧电感电流反馈环、网侧电感电流外环和电网电压前馈环组成。其中网侧电感电流外环采用准比例谐振控制器,同时结合逆变器侧电感电流内环,在抑制LCL滤波器谐振峰的同时,提高了控制系统的精度;电网电压前馈控制的引入,一方面提高了系统的响应速度,另一方面保证了在电网发生畸变时并网逆变器较好的动态性能。最后,仿真结果验证了所提控制策略在无静差跟踪及抗电网电压扰动方面具有显著优势。

永磁同步电机的自适应预测比例–积分–谐振电流控制

考虑数字控制系统一个采样周期输入延时和驱动器功率管非线性特性的影响,为增强永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)电流环稳定性和提高电流控制精度,提出一种自适应预测比例–积分–谐振控制(Adaptive predictive proportional-integral-resonant,APPI-RES)策略.该方法能够在电机电阻和电感参数不确定的条件下,预测电流控制误差和未知周期电压扰动,将所得预测量执行反馈控制,实现了对系统输入延时和相电流谐波的有效补偿.最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性.

不平衡负载下四桥臂逆变器双重准比例复数积分控制策略

逆变器输出特性易受负载影响,负载不平衡时会导致逆变器三相输出电压不平衡。为了解决电压不平衡问题,提出了一种双重准比例复数积分(Dual quasi-proportional complex integral, DQPCI)控制器。此控制器不仅可将交流稳态误差控制在较小范围内,还可有效抑制电压不平衡分量。首先,基于αβ0静止坐标系下四桥臂逆变器的数学模型,分析了逆变器的控制原理及DQPCI控制器的控制特点。其次,根据准比例谐振控制器、准比例复数积分控制器及DQPCI控制器的数学模型及电路模型,对比分析了三者之间的异同点及工作性能。此外,采用伯德图分析了控制器各参数及负载对系统性能影响,并在空载条件下进行了参数设计及校验。最后利用PSCAD进行仿真,结果验证了所提出控制策略的正确性和有效性。

基于准谐振原理的交流退磁电源控制器

近年来,随着电动汽车及机器人领域永磁同步电机的大量使用,导致开发和生产硬磁材料的相关产业高速发展。其中用于硬磁材料的充退磁设备是产业中的关键设备之一。此处在分析交流退磁的基本原理基础上,使用准比例谐振(PR)控制器,实现了交流退磁电源退磁电流(磁场强度)的精确跟踪。基于准PR控制器的传递函数,通过3个参数的设计,对传递函数离散化即可实现数字控制。

基于准PR调节器的零序环流控制器的设计

针对多机三电平光伏并网系统的零序环流问题,建立了零序环流的等效模型。提出一种基于准比例谐振(PR)调节器的零序环流控制器来抑制零序环流的低频分量,并根据电网基波波动范围、稳态误差和稳定裕度要求对准PR调节器的参数进行了设计。通过对10 kW的多机三电平光伏并网系统的实验,验证了理论分析的正确性及所提控制器对低频零序环流抑制的有效性。

基于比例降阶准谐振的MMC环流抑制策略

模块化多电平换流器三相桥臂之间存在的数值较大的二次谐波电流即环流,不仅会影响换流器的稳定运行,同时增加了系统损耗。为抑制该环流,本文提出了一种基于比例降阶准谐振的MMC环流抑制器。首先借助二阶广义积分器检测并提取环流中的负序二倍频分量,再利用克拉克变换将三相环流变换到两相静止坐标,再利用降阶准谐振控制器实现对环流的无静差跟踪,得到参考电压修正量。该控制器能够快速精确地从环流分离出负序二倍频分量,且数字化实现简单。最后,在PSCAD/EMTDC搭建11电平MMC-HVDC仿真模型,验证了比例降阶准谐振控制器的有效性。

无交流侧电压传感器的并网逆变器控制技术研究

传统的三相并网逆变器需要安装交流侧电压传感器,增加并网逆变器成本的同时影响了可靠性。本文研究了一种基于二阶广义积分器的电网电压观测器,并结合了基于电容电流反馈有源阻尼的准比例谐振控制算法,实现了并网电流的精准控制。仿真结果证明这种控制方法的有效性。

基于虚拟阻抗准PR控制的MMC环流抑制策略

针对环流中存在二倍频分量及高频谐波分量问题,提出了基于虚拟阻抗准比例谐振控制(QPR)的抑制策略。首先建立了模块化多电平变换器(MMC)的数学模型,分析了内部环流;其次通过陷波器精准提取环流中的二倍频分量,并利用QPR控制器抑制该分量;最后设计了虚拟阻抗,抑制环流中的高频谐波分量。利用Matlab/Simulink搭建三相MMC仿真实验模型并进行了仿真实验,验证了环流抑制策略的有效性。