基于同步旋转坐标系的有源电力滤波器控制延时动态预测补偿策略

提出一种基于同步旋转坐标系(SRF)的有源电力滤波器(APF)控制延时动态预测补偿策略。该方法通过对各次SRF的相移控制,实现对APF各次谐波电流控制延时的补偿;同时,根据微变线性化原理,对SRF上暂态变化的同步谐波电流进行线性预测,从而实现对各次谐波电流控制延时的动态预测补偿。首先详细分析了APF控制延时的形成机理、对系统的影响以及延时抑制方法,在此基础上,重点论述所提控制延时动态预测补偿方法,并对基于该方法的APF控制系统进行分析设计。理论分析和实验结果表明,该方法能够实时响应负载暂态变化,精确补偿控制延时,有效提高谐波电流补偿的准确度。

同步旋转坐标系中谐波电流分次控制策略

提出一种基于同步旋转坐标系(SRF)的有源电力滤波器(APF)谐波电流分次控制策略。为了实时提取各次SRF上同步谐波补偿电流直流量,以提高控制系统的动静态性能,实现SRF上谐波电流的PI解耦控制,该策略摒弃了传统控制中采用低通滤波器(LPF)的方法,充分利用谐波指令电流信息,通过简单的算法变换消除SRF上非同步谐波补偿电流交流扰动量,从而快速提取出该SRF同步直流量。通过建立APF同步旋转坐标系谐波数学模型,详细论述了所提SRF谐波电流分次控制策略,并对该控制系统进行了分析和设计。理论分析和实验结果表明,该策略由于消除了各次SRF电流闭环控制回路中的LPF延时,能够有效提高控制系统的稳定裕度、动态响应速度以及控制准确度。

同步旋转坐标谐波检测法的数学建模及数字实现

对同步旋转坐标谐波检测法建立统一的正、负序数学模型,在此基础上对其进行定量研究和参数优化设计。针对同步旋转坐标谐波检测法数字实现中存在的采样延时与数字量化误差之间的矛盾,提出一种基于高采样频率的多级指数平均值低通滤波器,该数字低通滤波器能降低量化误差,提高谐波检测精度,算法简单,能实现同步旋转坐标(synchronous reference frame,SRF)谐波检测法的优化设计。仿真和实验都充分证实该文理论分析的正确性和所提出的数字低通滤波器的实用性。

基于双同步旋转坐标系的五相永磁同步电动机三次谐波电流抑制方法

针对五相电压源逆变器的死区效应及五相永磁同步电动机转子磁场非正弦造成的3次谐波电流,提出了一种基于双同步旋转坐标系的抑制算法。研究了五相电压源逆变器死区效应的作用机理,将死区时间造成的误差电压脉冲序列等效为低频谐波电压。运用扩展对称分量法,得到了五相永磁同步电动机的解耦数学模型。死区效应形成的3次谐波电压以及转子3次谐波磁势作用在阻抗较小的3次谐波子空间会引起很大的3次谐波电流,在3次谐波同步旋转坐标系下增加一对谐波电流控制器以抑制3次谐波电流。在FPGA中实现了所提出的双同步坐标系控制算法,实验结果表明,所提算法可以有效地抑制五相电压源逆变器死区效应以及转子磁势非正弦引起的3次谐波电流。

基于傅里叶级数的多时间尺度同步旋转坐标系电流跟踪控制方案

并联有源滤波器(APF)需要对不同频率的谐波电流实施跟踪控制,采用同一时间尺度控制很难实现对各次谐波电流的高准确度跟踪。提出一种基于APF的新型零静差电流跟踪控制算法,该算法使用基于傅里叶级(FS)数建立的多时间尺度同步旋转坐标系和比例积分运算(PI)。相对于常规的零静差控制算法,如比例谐振控制(PR),向量PI控制(VPI)等,提出的零静差电流跟踪控制算法增强了系统频率漂移适应性和抗干扰能力,尤其对高次谐波更加明显。对该控制算法的开环传递函数和闭环传递函数进行了详细分析。仿真和实验结果验证了该算法的有效性。

基于同步旋转坐标系下矢量旋转的新型磁链算法

传统电压型磁链算法在对电机内普遍存在的椭圆形磁场磁链进行辨识时存在稳态幅值相位误差。为此文中提出两种新型磁链算法,新算法基于反电动势矢量与磁链矢量的关系得到。通过在同步旋转坐标系下低通滤波消除积分漂移;通过旋转矢量,实现积分作用。新算法结构简单,易于工程实现。仿真结果表明:新算法有效消除了积分漂移,算法1可以对圆形磁场磁链进行准确辨识;算法2可以对椭圆形磁场磁链进行准确的辨识;对于椭圆形磁场磁链,算法1辨识出其与电机转向相同的圆形分量。将新算法应用于一台表贴式永磁同步电机无位置传感器调速系统的转子位置估算,利用数字信号处理器TMS320F2812DSP对其进行了数字化实现。系统在稳态与电机转速突变时具有良好的静态、动态特性,证明了新算法的有效性和实际可应用性。

同步旋转坐标系下感应电机神经网络逆控制

根据同步旋转坐标系下感应电机数学模型,基于控制转子磁链与转速的感应电机电流控制型结构,给出了电流控制型感应电机解析逆控制方法的一般形式的控制律,采用神经网络逼近解析逆控制律,解决由于参数变化和观测量不准带来的解耦被破坏问题。理论分析表明,此方法可以实现感应电机系统的自适应解耦及线性化,弱化了转子磁链与转速之间的耦合程度,简化了外环线性控制器的设计,提高了整个系统控制性能。最后,对感应电机系统控制进行仿真及实验研究来验证该方法的有效性。

基于同步旋转坐标的统一电能质量控制器

为了提高统一电能质量控制器(unified power quality conditioner,UPQC)的控制精度和响应速度,文章在同步旋转坐标系的基础上,提出了一种新颖的三相电流谐波和单相电压跌落检测方法。控制器检测出电压和电流的补偿指令后,在谐波电流补偿时结合经典的双闭环控制,同时在电压跌落补偿时引入电压电流双闭环控制。样机试验结果表明:UPQC抑制电压暂降的响应时间小于10 ms,电压和电流的谐波补偿率大于90%,电流和电压的THD均控制在国标范围内,电网保持单位功率因数。

谐波畸变电网下的单相同步旋转坐标系锁相环

锁相环技术是并网变流器的核心技术之一。针对传统单相同步旋转坐标系锁相环在畸变电网下锁相精度差的问题,提出一种基于离散傅里叶变换(DFT)的高精度锁相环技术。基于DFT的锁相技术的核心问题是如何准确获取电网频率,将DFT和单相同步旋转坐标系锁相环相结合,利用DFT的优异选择性滤波性能和相角变换性质,从畸变电网信号中准确提取基波和生成虚拟正交信号,在同步旋转坐标系提取电网频率,实现DFT的频率自适应,最终无静差、高精度跟踪电网相位。仿真和实验结果表明,所提出的锁相环对电网电压的畸变谐波、直流偏置误差和电网频率脉动等有很好的适应性,在各种电网条件下,均能准确地跟踪电网电压相位,验证了该锁相方法的有效性和优越性。

基于同步旋转坐标系下DFT谐波检测方法在APF中的应用

针对三相有源电力滤波器(APF)选择性谐波补偿的实现问题,提出了一种基于同步旋转坐标系离散傅里叶变换(DFT)的谐波检测方法。首先,将负载电流信号从abc坐标系变换到dq坐标系;然后,对dq坐标系下的信号进行了DFT变换、解耦和反变换;再将dq坐标系下的信号反变换回abc坐标系;最后,对所提出的谐波检测方法在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型。仿真及研究结果显示,该谐波检测方法具有较快的动态响应速度。

单同步旋转坐标系下APF的谐波快速重复控制

输出补偿电流的控制精度直接影响有源电力滤波器(APF)的补偿效果。为提高APF的稳态补偿精度和动态响应速度,提出一种基于单同步旋转坐标的谐波电流快速重复控制(FRC)策略。在建立APF在基波旋转坐标系下数学模型的基础上,通过电网正序角速度的同步旋转坐标变换,可将输出指令电流中的基波分量转化为直流量,同时将6k±1次谐波分量转化为6k次交流量。随后提出比例积分(PI)控制结合FRC的复合控制方法,PI控制实现对直流量进行无差跟踪,同时抑制低频扰动,短延时的FRC实现对6k次交流量的准确跟踪和快速响应。该方法兼顾了APF对稳态补偿性能和动态响应速度的需求,实验结果验证了该控制策略有效。

基于复系数比例积分控制器的双同步旋转坐标系下的不对称电流控制方法

由电网不对称故障等因素引起的不对称电压会对并网逆变器的正常运行产生不利影响。控制并网逆变器向电网中注入适当的负序电流,对提高逆变器对异常电网电压尤其是不对称电压的耐受能力和持续运行能力具有重要意义。该文提出一种执行于双同步旋转坐标系下的采用复系数比例积分控制器的不对称电流控制方法。该方法能够快速和无静差地控制正序和负序正弦交流信号。该控制方法无需分解和提取电网电流的正负序分量,控制结构相对简单,且该方法能够同时对正序和负序直轴和交轴电流实现近似解耦控制。同时,在控制器的参数设计中考虑并补偿数字控制延时的影响,从而使得所提控制方法在低开关和采样频率下能够获得良好的稳定性和动态性能。在开关频率为2kH z的样机上对所提方法进行实验研究,实验结果验证了该控制方法的可行性及其性能。

基于双同步旋转坐标的单/三相通用锁相算法设计

提出了一种新型单相/三相通用锁相环算法。该算法将单相电压、三相电压统一视为三相不平衡信号,在双dq同步旋转坐标系上进行投影,利用二倍频分量提取网络来实现正序信号、负序信号的快速解耦,有效提高了锁相环低通滤波器的截止频率;同时,利用正序直流d/q比值作为锁相环反馈量,克服了交流母线电压幅值变化的影响;同时还介绍了算法的结构和原理,建立了锁相环传递函数。考察了锁相环传递函数的零极点分布,分析了采样周期、低通滤波器截止频率对锁相性能的影响。最后,进行了仿真和实验,证明了该算法的有效性。

一种基于同步旋转坐标系的指定次谐波补偿控制

针对传统有源电力滤波器补偿控制中控制装置带宽有限、难以实现无静差跟踪的问题.采用同步旋转坐标变换的方式对单次谐波进行分离,通过补偿控制器固有延时以及改善电流内环跟踪控制的手段,实现一种基于同步旋转坐标系的指定次谐波补偿控制策略.理论分析和仿真实验结果证实本控制策略能够显著地对指定次谐波进行补偿,并且能够对工况的改变及时做出反应,具有较好的动态响应特性.

基于同步旋转坐标变换的三相锁相环设计

本文分析了有源电力滤波器需要实时检测正序基波电压的相位,作为计算和补偿标准。着重研究了基于同步旋转坐标变换的三相锁相环软件技术,分析了连续和离散数学模型,提出实现全数字化相位跟踪检测的方法。最后采用MATLAB的定点符号工具箱和Simulink进行仿真。理论推导和仿真验证了所提方法在电压波形畸变时仍实时可有效检测出正序基波相位。

弱电网下自适应同步旋转坐标系锁相环鲁棒性分析及研究

在可再生能源渗透率较高的弱电网下,由于电网阻抗的存在,锁相环输出相角的动静态性能变差,进而引起入网电流发生畸变。通过零极点分析表明,电网阻抗、并网电流幅值以及功率因数角的增大会减小锁相环系统的阻尼。为此,该文提出一种自适应锁相环控制策略,可依据扰动量大小实时调节锁相环系统的阻尼,减小电网阻抗、并网电流等扰动量的增益,增强锁相环的鲁棒性,从而提高逆变器系统对弱电网的适应能力。最后,仿真与实验验证了所提控制策略的可行性和有效性。

基于同步旋转坐标变换的三相软件锁相环设计

在分析同步旋转坐标变换的原理基础上,提出了实现全数字化相位跟踪检测的方法:详细阐述了软件锁相环(Soft Phase-Locked Loop,即SPLL)的工作原理,分析了SPLL的连续和离散数学模型,从物理上解释低通滤波器作用原理,提出通过延时反馈以提高相位跟踪精度以及通过归一化使PI增益为常数的基波频率和相位的检测方法,最后通过MATLAB的Fixed Point Toolbox和SimuLink对该方法进行验证。仿真表明,该SPLL的稳态性能好,对畸变电压有很强的抑制作用,可应用于有源电力滤波器的实时相位检测。

基于同步旋转坐标下多倍频DFT算法和重复控制的APF快速控制策略

传统DFT谐波检测算法和重复控制均存在一定的固有延时,严重影响有源电力滤波器的动态响应性能。为了改善系统动态响应能力,本文首先结合负载谐波电流经同步旋转变换后的特征,提出同步旋转坐标下6倍基础计算频率的DFT加速算法,缩短谐波提取固有延时的同时,减少计算量及数据占用空间。其次,建立倍频化重复控制结构,给出n倍控制频率重复控制准内模衰减函数的设计方法和表达形式。并对基于同步旋转坐标的6倍频重复控制展开详细的控制参数设计。最后,搭建实验样机验证了所提方法的有效性。

同步旋转坐标系下的BLDCM滑模观测器算法设计

为了实现无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)矢量控制系统中电机转子位置的准确估计,提出了一种基于同步旋转坐标系的滑模观测器算法。该方法直接在同步旋转坐标系中设计滑模观测器,以获取电机反电动势信息,再通过锁相环技术从估计的反电动势中提取电机转子的速度和位置角度信息。针对滑模观测器的高频抖振问题,采用饱和函数代替滑模观测器的符号函数。最后,通过仿真将所提算法与传统滑模观测器算法对比,并对所提算法进行实验验证。仿真与实验结果表明该算法能够准确跟踪转子的速度和位置,验证了所提算法的正确性与可行性。

正负序双同步旋转坐标变换的电压跌落检测

电压跌落的快速准确检测对于电能质量的监测与治理具有重要意义。通过进行正序和负序的同步旋转坐标变换,构造一个由正序和负序2个分量构成的检测量,用于电压跌落的检测。5种情况下的跌落检测仿真均验证了该算法的有效性,并且较其他算法具有更高的检测精度和更快的检测速度。