不平衡负载下并网逆变器功率解耦控制方法

为了解决并网逆变器在不平衡负载下有功功率和无功功率为耦合影响状态、关联复杂,导致控制精度不佳、响应慢等问题,提出不平衡负载下并网逆变器功率解耦控制方法。根据并网逆变器拓扑结构获取并网逆变器功率,对并网逆变器有功功率与无功功率实行解耦,并通过带比例系数的双闭环功率控制器,完成并网逆变器功率解耦控制。在此基础上,通过遗传算法进行控制参数优化,获取比例系数的最优解,进一步提高并网逆变器功率解耦控制能力。实验结果表明:解耦后的控制方法在并网逆变器响应功率与给定功率上基本一致,解耦后的功率波动范围降低了8 kW,功率控制电流和功率波动最小,具有良好的控制效果。

基于功率解耦控制的电流注入式HVDC换流器运行特性的研究

研究基于MLCR-CSC的HVDC换流器在电网不同工况下的功率控制特性。从实际工程角度出发,设计了两组MLCR-CSC(DMLCR-CSC)协调工作的方案,提出了双组多电平电流重注入换流器(DMLCR-CSC)作为HVDC换流器。分析了DMLCR-CSC在功率解耦控制的可行性,提出了有功功率和无功功率解耦控制思想。采用的9电平DMLCR-CSC主电路晶闸管器件具备零电流关断(ZCS)特点。在输电网正常工况下,网侧单相接地故障、两相短路故障和直流侧短路故障时,换流器可以在1/6个周期内把电流降到零,并且THD含量与触发角度无关。仿真验证了DMLCR-CSC构成的HVDC换流器是高压大功率电能传输的一种可靠的选择。

基于改进型SOGI的单相LCL型并网逆变器的功率解耦控制

在d-q坐标系中,LCL型并网逆变器有功控制与无功控制是耦合的,为此本文中基于d-q坐标系提出了一种功率解耦控制策略。首先,在传统二阶广义积分器(Second Order Generalized Integrator,SOGI)的基础上增加了直流分量抑制通路,抑制输入信号的直流分量,随后,在改进SOGI的基础上引入d-q坐标变换,通过坐标变换实现有功功率与无功功率的解耦控制。此外,还针对LCL滤波器存在的谐振,采用电容电流反馈实现有源阻尼,同时还加入电网电压前馈控制,消除电网电压扰动的影响,最后通过仿真与实验,验证所提出的控制策略的可行性。

不平衡负载下三端口电力电子变压器二倍频功率解耦控制策略

电力电子变压器(power electronic transformer,PET)作为分布式可再生能源发电设备和交直流负荷灵活接入的有效解决方案,在交直流混合微电网中极具研究前景。其中,分布式电源和负荷的间歇性波动及不平衡交流负载的接入是影响PET端口输出电能质量的重要因素,PET多个端口之间的耦合作用会进一步影响其他端口负荷的正常运行。因此,研究不平衡负载工况下多端口PET的功率解耦控制策略非常关键。该文针对含交/直流端口的三端口PET拓扑结构,建立交流端口接入三相不平衡负载下PET二倍频功率传输模型,提出一种基于谐振控制的二倍频功率解耦策略,实现二倍频功率在PET不同端口间的解耦。最后,通过建立基于RT-Lab的硬件在环实验平台,验证所提控制策略的有效性。

基于可变频变压器的风电机组功率解耦控制

在海上风电正朝着单机容量大型化方向发展,传统变流器难以满足大容量功率传输的背景下,针对传统基于背靠背变流器的风电机组,提出了基于可变频变压器的风电机组拓扑及其功率解耦控制策略。发电机组的控制策略主要包括电压频率闭环、有功功率闭环及无功功率闭环。通过频率环与有功功率环并联来调节可变频变压器中直流电机的电枢电压,并通过无功功率环来调节串联变压器的输出电压幅值,从而使发电机组并网点的有功无功解耦控制。仿真结果表明提出的发电机组拓扑所需的电力电子器件功率等级小,发电机组并网电流各次谐波含量低。

基于MPC的耦合电感飞跨电容双向DC/DC变换器功率均衡解耦控制策略

耦合电感功率变换器因耦合电感阻抗、电感值等参数差异易导致功率不均衡。针对耦合电感飞跨电容双向DC/DC变换器,提出一种基于模型预测控制(MPC)的功率均衡解耦控制策略。通过对变换器原理进行分析,建立基于电感电流解耦的数学模型,得到包括电感电流和飞跨电容电压等6个控制变量的解耦控制方法。在此基础上,提出基于MPC的功率均衡解耦控制策略。同时,为降低MPC算法的运算负荷,根据解耦控制模型重构模型预测价值函数,实现各控制变量独立动态寻优,使系统能在稳定控制输出电压及飞跨电容电压的同时,实现两相耦合电感的功率均衡控制。最后,通过理论分析及实验对所提策略进行有效验证。

基于虚拟阻尼前馈的VSG储能系统功率调频解耦控制策略

储能系统(Energy Storage System,ESS)作为柔性负荷,可实现对风电、光伏等削峰填谷而逐渐成为研究热点。文章研究了虚拟同步发电机控制(Virtual Synchronous Generator,VSG)在储能系统中的应用,提出了一种虚拟阻尼前馈的VSG控制结构,在不影响VSG阻尼特性的前提下,精准实现了储能系统的一次调频特性。最后,仿真结果证明了所提策略的可行性。

并网相位差对矢量控制双馈发电机功率解耦性能的影响

该文在并网后的稳态功率分析中,将并网相位差等效为并网前转子坐标系与电网同步旋转坐标系之间的相位初值,在此基础上推导了与并网相位差有关的定子功率方程,并用PSIM 6.0仿真验证了方程的正确性。

基于功率解耦的额定风速附近发电优化控制研究

为了便于控制器实现,变速变桨风电机组通常把转矩控制与变桨控制分开设计,在额定风速以下时,通过转矩控制实现最大风能捕获;在额定风速以上时,通过变桨控制限制机组功率。因此在额定风速附近,转矩控制与变桨控制之间存在耦合问题,需进行解耦,这是变速变桨控制算法设计难点。在分析了当前的解耦控制策略在额定风速附近风能损失问题之后,基于追求发电优化的目标,提出了一种功率解耦的控制方法,该方法较好地解决了额定风速附近功率损失与控制器误动作问题,而且在阵风工况下,可适当提前变桨动作,防止机组功率与转速超调。仿真与现场测试证明,该控制策略具有逻辑实现简单的优点,易于风电行业推广,有较高的实际工程意义。

基于倍频采样的两相交错并联三电平双向直流变换器功率均衡解耦控制策略

该文提出一种两相交错并联三电平双向DC-DC变换器功率均衡解耦控制策略,并有效地减少了电流传感器的使用。通过对变换器拓扑工作原理的分析,得出两相交错三电平拓扑的等效两电平分析方法。在此基础上,提出基于总电流分时倍频采样功率均衡解耦控制策略,使变换器的电压调节与相间电流均衡控制实现了完全解耦。此外,将常规均衡控制所需的四路电流采样,减少为两路,达到了简化控制结构的目的。建立基于等效拓扑下的小信号模型,利用该模型对所提方案进行理论验证,并给出控制器参数的具体设计方案。最后通过小功率物理仿真实验对所提控制策略进行了有效验证。

STATCOM直接功率控制仿真研究

基于H桥级联的STATCOM具备易拓展、体积小、可模块化实现等突出优点,现已成为国内外电力领域的热点。本文首先研究并分析了它的拓扑结构、补偿原理及开关状态,并在此基础上分别建立了STATCOM和H桥模块的数学模型。然后,分析STATCOM数学模型,引入线性PI控制器对其解耦,并建立了功率解耦控制策略。另外,根据虚拟磁链理论和功率估算方法,建立了基于虚拟磁链的直接功率控制。最后,利用MATLAB进行仿真,论证了方法的可行性,并得出了基于虚拟磁链的直接功率控制方法具有响应速度快,能够快速跟踪电压矢量角,但电流谐波含量高,PI参数难设计;功率解耦控制策略实现简单,电流谐波含量低等结论。

电流定向旋转坐标下的统一潮流控制器串联侧变流器解耦控制研究

文中分析电压定向旋转坐标系下UPFC系统串联侧变流器常规交叉解耦控制方法的有功、无功控制环路耦合问题,提出基于线路电流定向旋转坐标系下的新型交叉解耦控制策略,并采用双二阶广义积分开环相位测量方法加快电流相位测量速度。多场景对比仿真结果表明,该方法有效减弱UPFC系统有功、无功控制环路之间的耦合,提高潮流控制速度和效果。

基于变指数滑模的双馈水电机组功率控制研究

针对双馈水电机组系统参数具有时变和强耦合的特点,为解决传统PI控制易受参数变化与外界扰动影响,以及削弱滑模控制存在的抖振问题,在指数趋近律的基础上改进控制规律,提出了双馈水轮发电机系统的变指数趋近律滑模控制的功率解耦控制方法.该控制方法将转子电流误差作为状态变量,根据状态变量实时改变趋近律中的增益,具有响应快速、对系统参数变化和外界扰动不敏感的特点,能有效削弱传统滑模控制的抖振现象.仿真实验结果表明:所提的控制方法与传统PI控制、传统指数趋近律的滑模控制相比,具有响应快速、超调量小、鲁棒性强和抖振不明显的优点,在系统的暂态和稳态方面都具有良好的性能.

基于MMC的轻型高压直流输电系统的建模与控制

针对基于电压源变换器VSC的高压直流HVDC输电系统存在输出电压低次谐波含量多、需要体积庞大的滤波器和变压器、串联器件的动态均压等问题,提出了一种基于模块化多电平变换器MMC的轻型HVDC输电系统的设计方案;根据建立的MMC-HDVC输电系统的数学模型,详细介绍了该系统控制策略的实现。该控制策略从装置级和系统级两个方面控制MMC-HVDC输电系统,分别实现子模块电容电压的平衡控制及系统的功率解耦控制。仿真结果验证了该系统的可行性与有效性。

直驱永磁同步风力发电系统控制策略研究

对直驱永磁同步风力发电(DDPMG)系统的功率解耦控制技术进行了研究。发电机功率经整流-逆变后接入电力系统,在变流器直流侧运用boost电路实现最大功率跟踪(MPPT);当风速高于额定值时,运用PI调解器完成变桨距控制;在风力发电网侧逆变器动态数学模型基础上,采用空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)方式和电网电压合成矢量定向,实现了电流有功分量和无功分量的解耦及功率因数的可调控制。对方案进行了MATIAB仿真研究。结果表明,系统动态响应快,具有MPPT和功率解耦控制功能,验证了方案的可行性和正确性,为直驱永磁同步风力发电系统的进一步研究提供了可靠的理论依据。

双馈风力发电机电网磁链定向矢量控制实验

双馈发电机有功、无功解耦控制是变速恒频风力发电系统的关键技术,这是通过发电机矢量控制实现的.在分析双馈风力发电机数学模型的基础上,推导了其有功及无功功率解耦控制策略,设计了基于电网磁链定向的功率解耦控制方案,搭建了基于Matlab/Simulink的双馈风力发电系统仿真平台和基于TI公司TMS320F28335DSP的双馈风力发电矢量控制实验系统.通过仿真研究和实验研究,证实了控制策略的有效性.

基于SBPF的链式STATCOM不对称控制策略

系统电压不平衡时,链式静止同步补偿器(STATCOM)应保持稳定运行,以提高系统功率因数及电压稳定性。但传统功率解耦控制的链式STATCOM在系统电压不平衡条件下,其运行性能会严重恶化。为此,提出一种新的采用星形联接的链式STATCOM的控制策略,将选择性带通滤波器(SBPF)与功率解耦控制相结合,实现链式STATCOM的不平衡控制及快速响应性能。仿真结果显示,所提的控制算法能显著提高链式STATCOM在系统电压不平衡时的运行稳定性及补偿效果。

基于MPPT的变速恒频双馈风力发电系统控制策略

充分利用风能是风力发电控制的主要目的之一,为达此目的,本文基于风力机特性和双馈风力发电机的数学模型,提出了一种不依赖于风速测量来实现双馈风力发电系统最大功率点追踪(MPPT)控制的策略。该策略应用定子磁链定向矢量控制技术,对双馈发电机进行有功功率和无功功率的解耦控制,然后通过对发电机输出有功功率进行控制来间接得到与风速相对应的最佳叶尖速比和最优转速,从而实现最大功率点追踪(MPPT)控制。仿真结果证实了基于该方法,双馈风力发电系统在风速变化过程中能自动寻找并追随最大功率点,且控制相对简单,运行可靠,有较高的实用价值。

储能型模块化多电平换流器的分析与控制方法

电池储能是目前最有前景的储能技术之一,模块化多电平换流器(MMC)广泛应用于柔性直流输电领域。将电池储能与MMC相结合,构成储能型MMC。由于其具有电池系统、交流电网与直流电网间功率交换的功能,导致与传统MMC的控制方法不同。分析了储能型MMC的结构与工作原理,研究了多种运行工况下换流器功率解耦控制方法,搭建了仿真与实验样机,验证了所提控制方法的正确性和有效性。

低压微网中永磁风力发电系统逆变器控制策略研究

在低压微网中,以永磁风力发电并网系统的逆变器为研究对象,主要研究了风力发电系统在并网和离网两种模式下系统逆变器的控制策略。对于系统处于并网和离网情况下,逆变器电流内环采用瞬时电容反馈电流控制,有效解决了因LCL滤波器引起的系统不稳定控制问题。针对两种不同模式下,对并网模式下系统的逆变器控制采用瞬时功率外环、瞬时电容电流PIR内环控制;离网模式下采用负载电压为外环、瞬时电容电流PIR控制为内环的双闭环控制。经过仿真分析,外环瞬时功率控制实现了风力发电并网系统逆变器给定功率控制,在系统输出功率发生变化的情况下,电流具有快速精确的动态跟踪性能,实现了系统功率解耦控制,保证了系统输出高质量电能,有效验证了文中控制策略的可行性。