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。

基于准比例谐振级联PI的双三相永磁同步电机谐波电流抑制策略

由于气隙磁场畸变以及逆变器非线性特性等因素,双三相永磁同步电机定子绕组中通常含有大量的谐波电流。谐波电流会增加系统损耗和引起转矩脉动,严重影响传动系统的性能。为了抑制定子绕组中的谐波电流,提出一种基于准比例谐振(QPR)级联PI的双三相永磁同步电机谐波电流抑制策略。该策略利用双dq坐标系矢量控制,分别在d1、d2、q1、q2轴采用四个QPR级联PI的电流控制器完成谐波电流抑制。谐波电流误差先在QPR控制器的作用下被显著放大,然后利用输入参考量为零的PI调节器将放大后的谐波电流误差进行调节,有效提高对谐波电流的抑制能力。在一台双三相永磁同步电机上对本文所提的谐波电流抑制策略进行了实验验证。

三电平中点钳位变换器电容电压自平衡机理与均压控制策略

三电平中点钳位(3L-NPC)半桥拓扑输入端为电容串联结构,由于电路的非理想因素,存在电容电压不均衡问题。文中根据推导出的3L-NPC半桥等效电路,从时域角度详细分析了电容压差与电容电流的关系,表明3L-NPC具有自平衡特性,且其自平衡电流主要来自于负载电流的直流分量。基于此总结出2类均压控制策略:第1类,采用传统比例—积分或比例—谐振等调节器,加入特定变量反馈,以恢复3L-NPC自平衡特性;第2类,采用不破坏3L-NPC自平衡特性的调节器。根据第2类均压控制思想,提出了采用准谐振调节器的均压控制策略,可简化系统控制,降低系统成本。此外还给出了具备自平衡特性的双环控制方案,改善了系统的响应速度。仿真与实验结果证明了理论分析的正确性。

基于环流控制的模块化多电平变换器功率器件应力分析

为保证模块化多电平变流器的安全稳定运行,定量地计算出桥臂环流幅值Id的改变对功率器件的影响,并绘制出电流电压相角差φ=0°及90°两种工况下各电气量变化曲线。结果显示可以找到环流幅值最优点(Id≠0)来有效降低流经开关器件的电流峰值、有效值、平均值及模块电压波动值。为此,利用降阶准谐振调节器设计了环流幅值控制器,MATLAB仿真及实物样机实验结果表明了数值计算的有效性。并通过对百兆瓦级换流站的分析,证明了该数值计算方法在工程实践中的意义。利用环流控制最优点(Id≠0),能有效控制改善功率器件应力,增加器件运行寿命,提高系统安全运行范围,同时也为环流研究和控制提供了另一种思路。

基于LCL滤波器的电压型PWM整流器的研究

针对电压型PWM整流器开关频率附近的高次谐波污染电网,传统的电压型PWM整流器的控制策略都是基于两相旋转坐标系,存在电流交叉耦合项、计算量大的问题,提出了一种两相静止坐标系下基于LCL滤波器的PWM整流器的控制算法。该算法利用Clark变换系将三相静止坐标系下的电压型PWM整流器系统变换到两相静止坐标系下的电压型PWM整流器系统,避免了两相旋转坐标系下的电流交叉耦合项;采用准谐振调节器控制电压型PWM整流器的电流,实现了电流的跟踪控制。Matlab仿真结果验证了该算法的正确性和可行性。

αβ0坐标系下带不平衡负载的三相四桥臂变流器控制策略

传统的基于同步旋转坐标系下的三相四桥臂变流器控制复杂,尤其在负载不平衡工况下。为简化四桥臂控制,提出一种αβ0坐标系下的四桥臂变流器控制策略。该控制策略采用准比例谐振调节器控制输出电压,并加入参考电压前馈改善系统控制精度与动态性能,在此基础上采用基于电感电流的有源阻尼控制方法进一步增强系统的稳定性。针对准比例谐振调节器在基波频率处有限增益导致的静差问题,分析调节器参数以及滤波器参数对增益系数选取的影响,给出控制器参数设计以及实际参数调试的依据。最后,对所提控制策略进行实验验证。实验结果表明,在不平衡负载条件下,采用该控制策略的四桥臂变流器能够实现输出电压的平衡控制,动态性能良好。

三相永磁同步电机单电流传感器矢量控制策略

为提高三相永磁同步电机单电流传感器条件下的控制性能,提出了一种基于全阶滑模观测器和准比例谐振调节器的电流重构方法。该方法首先在两相静止坐标系下以电流和扩展反电动势为观测量,建立了全阶滑模观测器的数学模型。然后利用准PR调节器对未知相电流误差进行重构,以获得全阶滑模观测器所需要的电流误差信息。最后利用观测器估计的电流信息实现高性能的闭环矢量控制,并给出了观测器和准PR调节器的参数设计方法。相较于传统的低通滤波器与PI调节器的控制方法,所提方法实现简单并且避免了低通滤波器造成的相位滞后和幅值衰减问题。半实物实时仿真结果表明,新方法在不同工况下的dq轴电流谐波减小10%~20%,并且具有更高的转矩控制精度和更好的动态性能。

基于PR控制的船舶电网有源滤波器控制策略

针对同步旋转坐标系下的三相四线制LCL并联型有源电力滤波器控制技术的缺点,提出一种采用PR准比例谐振调节器的三相四线制LCL并联型有源电力滤波器的控制技术.该控制策略采用PR准比例谐振调节器控制三相四线制LCL并联型有源电力滤波器的电流输出,使三相补偿电流输出实时跟踪船舶上负载引起的谐波电流.针对PR准比例谐振调节器在谐振频率处有限增益导致的静差问题,定性地分析各个参数对三相补偿电流输出的控制精度与动态性能的影响并进行了MATLAB仿真实验.结果表明:采用三相四线制LCL并联型有源电力滤波器PR准比例谐振调节其控制,能够实现高精度电流补偿.