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。

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。

永磁同步电机旋转坐标系滑模观测器设计研究

针对内置式永磁同步电动机在螺旋桨重载工况下,两相静止坐标系滑模观测器中扩展反电动势幅值大小易受螺旋桨负载影响的问题,在两相旋转坐标系下设计一种新型滑模观测器用以实现内置式永磁电动机转速及转子位置观测。采用李雅普诺夫稳定性理论对所设计的滑模观测器进行了稳定性分析,得出电动机转速估算表达式,避免了扩展反电动势的观测。对所提出的永磁同步电动机无速度传感器控制策略进行仿真分析和试验研究,结果表明设计的滑模观测器能够准确实现永磁电动机的转速估算,系统具有良好的动态响应性能,验证了该控制策略的有效性与可行性。

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。

基于同步坐标系MRAS的异步电机无速度传感器控制

为了提高三相异步电机控制的精准度,对传统无速度传感器的转速估算控制策略进行改良,研究并设计了以转子磁链定向的基于同步旋转坐标系的MRAS(Model Reference Adaptive System)模型参考自适应无速度传感器异步电机矢量控制的新型控制策略,以转子磁链电流模型作为参考模型,将转子磁链电压模型和转速反馈作为可调模型,运用同步旋转坐标系定子电流和转子磁链的算法理论设计了转子磁链、转速以及位置的估算方法,仿真和实验结果表明,该控制方法具有更准确的估算精度和更快的收敛速度,提高了异步电机矢量控制的估算精度以及鲁棒性。

同步旋转非正交坐标系下五电平SVPWM算法

文中介绍了NPC/H桥五电平逆变器的拓扑结构和工作原理,研究了一种同步旋转非正交坐标系下的五电平SVPWM算法。该算法将静止的直角坐标系变换为与参考电压矢量所在扇区保持同步的旋转非正交坐标系,扇区判断方法简单,参考电压矢量的位置可以用一组公式快速确定,基本电压矢量作用时间公式统一、简便,克服了传统五电平SVPWM算法计算量大、实时性差和不易向更高电平推广的缺点。实验结果验证了该算法的有效性。

基于旋转坐标系解调的内置式永磁同步电机旋转高频注入法位置观测

旋转高频注入法作为内置式永磁同步电机(IPMSM)在静止和低速范围内位置观测的典型方案,具有较好的稳定性,但其观测精度受到数字控制延时和解调滤波延时的影响,使得位置观测精度受到限制。针对此,该文提出一种基于旋转坐标系的高频电流信号提取和位置解调方案,并通过正、负序高频电流相位关联信息,实现控制延时和解调延时的自动补偿,提高旋转高频注入法的位置解调精度。本方案同样在静止坐标系下进行高频电压信号的注入,但高频信号提取和位置解调过程却以估算的转子同步旋转坐标系为参考,在此坐标系下,正、负序高频电流具有相同的频率,从而使得解调延时对正、负序高频电流具有相同大小的相位影响,为通过正序高频电流相位信息消除负序高频电流相位误差提供了条件,进而提升转子位置的解调精度。18kW IPMSM的实验结果验证了本方案的有效性。

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。

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.

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。

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。

采用正弦幅值积分器的单同步参考坐标系同步信号检测方法

三相并网变流器的控制需要提取电网电压同步信号,实现正、负序分量的分离。在电网电压不对称工况下,由于电压负序分量的影响,传统的单同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)性能受到影响。本文通过对不对称工况下SRF-PLL的性能分析,提出了一种基于正弦幅值积分器锁相环(SAI-PLL)的单同步参考坐标系正、负序分量分离方法。该方法利用正弦幅值积分器(SAI)消除了基波负序分量对正序分量提取的影响,并可同时实现负序分量的提取。详细介绍了SAI-PLL方法的工作原理,并建立了数学模型,讨论了相关参数的选取。与其他方法进行了比较,结果表明本文提出的方法在性能上具有一定的优势。仿真和实验结果均表明,所提出的方法能够消除电网不对称/畸变工况对同步检测的影响,准确快速地提取电网同步信号。

基于DSP+FPGA的多同步旋转坐标系分次谐波补偿算法实现

提出了一种基于DSP+FPGA的多同步旋转坐标系分次谐波补偿算法的双核实现方法,将基波坐标系下的算法及主控制、保护等功能置于DSP中,而计算量大的其他次旋转坐标系下的算法则由协处理器FPGA承担。该方法利用FPGA强大的并行计算能力以及固定延时等特点,实现多次谐波数据的同步计算,提高了多同步旋转坐标系下分次谐波补偿算法的工程应用。

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。

地心非旋转坐标系中卫星共视法时间比对计算模型

卫星导航定位系统测距的基础是测时,定轨和定位的前提是各观测量的时间同步,因此,时间同步技术是卫星导航定位系统建设的关键技术基础之一。卫星导航定位系统中时间同步技术包括卫星与地面(星-地)和地面站间(地-地)的时间同步。在本文中,根据卫星共视法时间比对的基本原理,分别从数学角度和几何角度详细推导了地心非旋转坐标系中卫星共视法时间比对的基本计算模型,从而为实现站间高精度的时间同步提供了一些参考。

地心非旋转坐标系中伪距与激光测距法时间比对计算模型

分析了伪距与激光测距法时间比对的基本原理,分别从数学和几何角度详细推导了地心非旋转坐标系中伪距与激光测距法时间比对的基本计算模型,这对于实现星地之间高精度的时间同步具有重要意义。