不平衡电网下电流源型PWM整流器改进型无差拍控制

三相电流源型PWM整流器运行在电网电压不平衡情况下,引起直流侧及网侧电流存在大量低次谐波,势必对后级变换器供电稳定性、安全性等存在不利影响。针对该问题,首先建立整流器数学模型,推导出不平衡电网下直流侧电压和网侧电流表达式,揭示出系统直流侧和网侧电流产生低次谐波的机理。其次,根据瞬时功率理论设计内环电流参考指令,并利用无差拍控制实现网侧电流对参考电流的跟踪。然而传统无差拍控制存在延时问题,将影响网侧电流的跟随性能,造成电能质量下降。为解决该问题,提出了网侧电流内环改进型无差拍控制,利用两步预测法补偿系统延时。最后,基于Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,验证所提控制策略的正确性与有效性。结果表明,所提方法能有效抑制直流侧和网侧电流低次谐波,实现网侧电流正弦化和直流侧电压稳定输出。

抑制采样白噪声干扰的PWM整流器无差拍控制

无差拍控制(DBC)是一种应用于整流器电流内环的预测控制,但该算法对系统参数敏感,当采样受到持续噪声干扰时波形畸变严重。为此,此处提出了一种基于DBC的白噪声抑制算法,实验结果表明,该算法在较大电感参数偏差下能保持稳定,在白噪声干扰下能够显著降低电流畸变率。

基于改进无差拍控制的MMC超级电容储能系统补偿电流性能优化研究

针对传统电流控制下的模块化多电平换流器(MMC)超级电容(SC)储能系统补偿电流动态响应阶段波动较大的问题,通过提出改进无差拍控制算法重复预测周期电流并结合在线电感参数计算,优化MMC超级电容储能系统补偿电流动态响应性能,降低了设备交流侧电流畸变,消除了稳态运行状态下桥臂电感参数变化对改进无差拍电流控制的影响,提高了系统的鲁棒性。搭建了Simulink仿真模型,对所提出的改进方法的可行性和优越性进行了验证。

含负载前馈补偿的电流型PWM整流器改进无差拍控制

针对三相电流源型PWM整流器直流侧电压-直流侧电流双闭环控制策略中动态响应速度较慢、参数整定复杂的问题,该文提出一种无差拍预测电流控制与负载功率前馈补偿相结合的改进控制策略。首先,分析三相电流源型PWM整流器在两相静止坐标系中的网侧离散化数学模型,在此基础上,电流内环采用无差拍控制跟踪网侧电流,但由于电感参数与控制延时的影响,将导致网侧电流控制精度及波形质量下降。针对此问题,该文采用改进型无差拍控制策略,并利用根轨迹法对电流内环稳定性能进行分析。在环路设计中,通过在外环上加入负载功率前馈等效电流,加快了系统动态响应,解决了负载突变时直流侧电压超调问题。最后,对传统方案和改进方案进行了对比仿真测试和样机实验,验证了所提控制策略的正确性。

基于简化空间矢量调制的三电平整流器级联式无差拍控制策略

为解决有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)运行过程中计算强度过大与计算时间过长的问题,提出了一种基于简化空间矢量调制的三电平整流器级联式无差拍控制策略,通过构建特定扇区选出最佳电压矢量。为建立精确的系统模型,深入分析三电平整流器,构建二维离散系统数学模型,基于无差拍控制理念设计了一套功率内环与电压外环的双环控制方案,并建立Luenberger观测器对电力扰动及负载变化进行精确估测与补偿,使无功功率与有功功率快速解耦和响应。结合上述系统架构,分别建立常规、单预测、简化预测FCS-MPC模型,并证明其等效性。分析不同约束变量对电压矢量决策的影响,并构建特定选择扇区设计简化的空间矢量调制策略。实验结果表明,所提控制控制策略能够在多重约束条件下改进性能,并且在保持控制效果不变的前提下,大幅度减少计算量。

基于参数辨识的永磁辅助同步磁阻电机电流无差拍控制

针对永磁辅助同步磁阻电机电感参数失配引起传统无差拍预测电流控制器受扰动的问题,该文提出一种电感参数自适应的无差拍预测电流控制方案。所提算法利用模型参考自适应系统对电感参数进行在线辨识,并将辨识结果代替控制器中的原始电感模型参数,以确保控制器的模型参数和电机实际参数相匹配,进而增强无差拍预测电流控制系统的鲁棒性。根据永磁辅助同步磁阻的数学模型,对电机本体进行了建模,以实现对所提算法的仿真验证。最后在以TMS320F28335控制器为核心的实验平台上进行了实验验证。仿真和实验结果均表明,当电机参数与模型参数不匹配时,所提算法相较于传统的无差拍预测电流控制算法在电流波动峰峰值、电流跟踪静差及系统鲁棒性方面都有明显的改善。

柔性多状态开关参数辨识无差拍控制

柔性多状态开关(SOP)作为一种多功能性的新型电力电子装置,既能够优化配电网中的潮流,又能够优化电压分布。文中先推导了SOP的数学模型,针对多端口SOP传统PI双环控制的PI参数较多,且整定比较困难的缺点,利用无差拍控制设计电流内环,从而减少PI控制器的数量,简化控制电路的设计。针对无差拍控制对滤波电感较为敏感,抗电感参数摄动能力差的缺点,加入参数辨识环节,对系统参数进行跟踪估计,提高无差拍控制的鲁棒性。然后就基于参数辨识的无差拍控制对各端口的U dc Q、PQ以及U ac f控制模式进行算法实现。通过在MATLAB/Simulink中进行仿真实验,验证了所提控制算法的可行性。

车载AC-DC变换器的模糊无差拍控制策略

针对车载充电机前级AC-DC变换器工作时,网侧电流存在严重畸变以及系统的动态响应性能不足的问题,提出了一种模糊控制和无差拍控制相结合的功率因数校正控制策略。在小信号建模的基础上,对传统PI平均电流控制进行分析,将其电压环改用模糊PI控制,以增强直流侧电压的动态响应性能;将电流环改用无差拍控制,以提高交流侧电流质量、减小谐波损耗。同时对无差拍控制进行了改进,通过预测第k+2时刻采样电流和第k+1时刻参考电流,改善了实际系统的时间延时和相位滞后问题。采用MATLAB/Simulink进行仿真,结果表明该控制策略有效地减小了网侧电流的总谐波失真,并提升了输出侧的动态响应指标。

基于重复和无差拍控制的微网逆变器控制策略

文章针对非线性负载引起的微电网公共并网点电压畸变问题,提出一种将重复控制和无差拍控制相结合的复合控制方法,以降低输出电压的谐波含量,改善电压波形质量,从而解决微电网公共电网连接点处由线性和非线性负载引起的电压失真问题。首先建立微网逆变器的数学模型,并将其转化为状态空间表达式。其次利用李雅普诺夫理论,找到基于线性矩阵不等式的状态反馈控制律的设计条件,优化线性矩阵不等式求解控制器的参数,并对改进的重复控制器的参数设计进行了优化。再次结合无差拍控制技术,提高系统响应速度,保证系统的稳定性和鲁棒性。最后通过仿真验证基于参数优化的无差拍重复控制的准确性和优越性。

三相六开关PFC整流器的无差拍控制仿真研究

针对三相六开关PFC (功率因数校正)整流器工作模态多、控制复杂的问题,本文在建立了基于三相静止坐标系和两相旋转坐标系的变换器等效数学模型的基础上,对三相六开关电路提出了基于无差拍控制的电流内环控制和PI控制的电压外环控制的策略,并进行了控制器设计。采用MATLAB/SIMULINK进行了原理仿真,结果表明在稳态运行及负载突变的情况下,输入电流可以跟随输入电压,实现功率因数校正,验证了上述方案的可行性。

改进差拍控制算法在有源滤波器中的应用

为克服有源滤波器的无差拍控制法因算法复杂导致计算延时而影响补偿效果的缺点,优化了有源滤波器的预测控制目标函数,提出了一种改进差拍控制算法并仿真验证了其可行性。用该算法控制三相有源滤波器时,每个控制周期内只需12次加法和5次乘法运算,计算复杂度明显降低。仿真结果表明,改进算法的控制精度与传统算法十分接近;与定时比较控制法相比,改进算法可减少部分硬件环节,提高了数字化程度。将主要结论与谐波检测预报相结合可实现对无差拍控制法的简化。

一种改进单步差拍控制在APF中的应用与分析

针对有源滤波器的控制方法中传统差拍控制法未考虑APF系统内部构造的固有延迟,双步无差拍控制法存在计算量大、灰色预测误差有风险等不足,结合单步差拍控制的概念提出一种改进控制方法。根据APF上一时刻的输出电流和当前时刻开关状态的特点,采用经典电路理论建立差分方程,计算出APF的预测输出电流。分析采样实测谐波电流与预测谐波电流的灰色关系,计算出单步灰色预测的谐波电流值。通过建立含预测输出电流与预测谐波电流关系的目标函数,得到下一时刻的开关控制模式。对实验波形的计算结果表明:采用灰色预测单步差拍控制方法的电源电流畸变率下降到3.35%,谐波总含量降低至1.227 8A,谐波含量少于其他两种控制方法,预测精度得到提高。

DFIG三相四开关网侧变流器三重无差拍控制

针对传统双馈风机异步风力发电机(DoublyfedInductionGenerator,DFIG)网侧变流器容错性较低、并网冲击电流大、控制器参数调整复杂与动态响应慢等问题,本文研究一种三相四开关变流器,并提出一种三重无差拍控制策略。三相四开关拓扑相较于传统的六开关结构减少了开关数量,降低了开关损耗,提高设备容错性。此外,本文重点研究该拓扑的工作原理和数学模型,提出一种三重无差拍控制策略,该控制策略直流侧两电容电压控制器、电流内环控制器皆采用数字无差拍控制,实现了直流侧电容电压平衡,大大提高了系统的动态性能,且参数设计简单、易于工程实现。最后通过PSIM6.0仿真验证其正确性与有效性。

基于无差拍控制的永磁同步电机鲁棒电流控制算法研究

由于数字控制固有的采样、滤波延时等因素,限制了系统电流环的性能,因此为了减小延时并提高伺服系统电流环控制性能,提出了一种基于无差拍控制原理的永磁同步电机鲁棒预测电流控制算法。根据电流给定和相应系统变量的反馈值,计算出下一周期逆变器的开关状态。分析了电机电感误差、电流采样及其滤波引起的系统相角裕量减小的问题。为了补偿系统的相角裕量,提高系统对电感参数的容许误差,引入了龙伯格(Luenberger)状态观测器,通过调节鲁棒性系数来增加系统的相角裕量。定量给出了鲁棒性系数与系统带宽和相角裕量之间的关系。使用一套750W永磁同步伺服单元验证了算法的有效性,并分析了仿真和实验结果。

三相四线制有源滤波器的新型无差拍控制

建立了三相四线制有源滤波器的完整数学模型。针对三相四线制有源滤波器,提出了一种基于重复预测型谐波电流观测器的新型无差拍控制方案,以改善有源滤波器的动态性能。详细阐述了新型无差拍控制的原理、控制系统的离散化模型、重复预测型谐波电流观测器的工作原理及保证其稳定工作的充分条件。基于MATLAB/Simulink的有源滤波器控制系统仿真分析表明,所提出的新型无差拍控制方案在保证系统稳态精度良好的同时有效改善了系统的动态响应。

基于重复预测原理的三电平APF无差拍控制方法

传统两电平有源电力滤波器(APF)由于功率开关耐压水平和载流能力的限制,难以实现对高压大容量非线性负载的谐波补偿。在高压大容量系统中,二极管钳位型三电平变流器得到了广泛的研究和应用。本文研究一种基于重复预测原理的三电平APF无差拍控制方法,通过推导分析,发现消除采样周期的延迟和对输出指令电流的预测是决定无差拍控制效果的关键。采用状态观测器,对APF下一拍输出电流进行估计,弥补了数字控制系统一个载波周期的延时;采用重复预测型观测器,对指令谐波电流进行预测,可以提供精确的谐波电流预测值,因而改善了整个系统的控制效果。实验结果证明了所提控制方法的可行性。

内置重复控制器无差拍控制在有源滤波器中的应用

有源滤波器补偿电流跟踪控制要求具备较高的稳态精度和良好的动态性能。本文将无差拍控制和重复控制结合,利用二者优势,实现四桥臂有源滤波器电流环控制。依据四桥臂有源滤波器数学模型,推导了应用于该滤波系统的无差拍控制算法;通过内置重复控制器,改善无差拍控制的缺陷,消除周期性稳态误差,通过设置低通滤波器及补偿器改善系统的稳定性;分析了各环节的设计方法。在四桥臂有源电力滤波器实验平台上对所提控制策略进行了实验验证,滤波后三相电源电流畸变率分别由16.9%、26.7%、27%降至2.7%、2.7%、2.8%,中线电流有效值由1.58A降至0.17A。该结果表明,本文提出的内置重复控制的无差拍控制策略有效地抑制了谐波,较好地解决了三相不平衡问题,从而证明了此控制策略的有效性。

两级式光伏并网逆变器的无差拍控制算法研究

同步锁相是光伏并网逆变器一项关键的技术,直接影响到整个并网系统的性能,而传统的并网锁相技术存在锁相速度或者稳定性上的不足。在无差拍控制算法的基础上,给出一种无差拍电流控制锁相策略,并将该控制策略用于两级式单相光伏并网逆变器的控制中。仿真结果表明,在光照导致光伏电池功率波动或者电网频率变化的情况下,该控制方法能最大限度地输出能量,并使逆变器的输出电流准确、快速地跟踪电网电压,功率因数接近为1。

无差拍控制在光伏并网发电系统中的应用

光伏发电系统输出功率的大小和质量易受外部环境的影响,为了使系统能够最大限度地输出高质量的电能,就需要一种快速的电流控制方法控制逆变器工作。在分析了无差拍电流控制方法工作原理的基础上,给出了参考电流的获取及占空比的计算过程,并将无差拍电流控制应用到两级式单相光伏并网发电系统逆变器的控制中。实验结果表明,该方法具有良好的稳态特性和动态特性。

基于无差拍控制的光伏电站低电压穿越技术的研究

随着光伏电站接入电网容量的不断增大,在电网发生扰动或故障情况下,光伏并网系统的脱网会进一步给电网带来不利影响。并网光伏电站应具备低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)能力。在电流无差拍预测控制的基础上,对控制系统进行了改进。在低电压期间,通过发出无功功率支撑电网电压的恢复,采用限幅控制防止电流增大,投入并联卸荷电阻限制直流侧电压的升高,实现光伏电站的低电压穿越。最后采用新能源电力系统国家重点实验室中的光伏系统参数,建立仿真模型并进行了验证。结果表明在电网发生电压跌落时,控制系统能够抑制并网电流的增大并能发出无功功率支撑并网点电压,实现了低电压穿越,且系统在故障切除后能够快速恢复,验证了该LVRT控制策略的有效性,为下一步开展动模实验奠定了基础。