三相Z源并网逆变器无电网电压传感器控制

将虚拟磁链技术应用到三相Z源并网逆变器控制系统中,结合三相Z源并网逆变器的数学模型,建立了考虑直通占空比影响的电网虚拟磁链观测模型,提出了基于虚拟磁链定向的Z源并网逆变器控制策略。仿真结果证实了理论分析的正确性和控制策略的有效性。

基于无电网电压传感器的Vienna整流器滑模模型预测控制

Vienna整流器的控制系统设计与电网电压参数密不可分,然而,传统的电压传感器增加了系统的成本和复杂性.针对此问题,提出一种Vienna整流器无电网电压传感器模型预测控制策略.通过建立Vienna整流器虚拟磁通数学模型来估计电网电压,利用二阶低通滤波器消除了积分初值和直流偏置问题,进而提高观测效果.其次,结合模型预测直接功率控制(DPMPC),以功率跟踪误差最小为目标得到三桥臂的开关序列.实验结果表明,所提出的控制策略谐波含量低,电压能准确跟踪给定值,具有良好的稳态和动态性能.

三相变流器在不平衡电网下的无电压传感器控制

在三相不平衡电网中,三相PWM变流器的无电网电压传感器控制将会遇到母线电压含有二次谐波、并网电流含负序电流和电网电压同步信号畸变等问题。针对这些问题,将虚拟磁链技术应用到三相PWM变流器的无电网电压传感器控制中,结合二阶广义积分器SOGI(second-order generalized integrator)进行正、负序同步信号的获取,基于正、负序双同步旋转坐标系建立了直接电流控制系统。仿真结果证实了理论分析的正确性和控制策略的有效性。

电网电压不平衡时逆变器无交流电压传感器控制策略

针对非理想电网电压条件,研究一种适应电网电压不平衡情况的并网逆变器无交流电压传感器控制策略。首先基于二阶广义积分器构建正交滤波器及适合电网电压不平衡条件的三相并网逆变器电压观测器,在两相静止坐标系下对电网电压进行观测;然后基于正交滤波器输出量进行正、负序分离,使正、负序分离与电网电压观测同步进行;最后结合逆变器在两相静止坐标系下的PR控制,并采用负序补偿算法,实现逆变器在电网电压不平衡条件下的无交流电压传感器控制。该策略能够避免传统虚拟磁链观测中的积分饱和、初值敏感、静态误差等问题,并克服现有基于正交滤波器的逆变器无交流电压传感器控制无法适应电网电压不平衡情况的问题。通过仿真与实验验证了所提出策略的有效性。

无电网电压传感器三相PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制研究

电压型三相PWM整流器与变频器供电三相交流电机的定子电路有很大的相似性,采用类似于交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器、降低PWM整流器硬件成本的目的。准确观测虚拟电网磁链是PWM整流器虚拟电网磁链定向无电压传感器运行的关键。与同步电机磁链观测相似,虚拟电网磁链的观测也存在初始值的问题。不带初始磁链估计的观测器会导致PWM整流器在起动过程中产生很大电流冲击甚至无法起动。为了解决这一问题,该文通过深入分析虚拟电网磁链的特点,提出了一种新的带初值估计的虚拟电网磁链的观测方法。仿真和实验结果验证了所提出观测方法的有效性和无电网电压传感器条件下,三相电压型PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制运行的良好动、静态特性。

配电网静止同步补偿器的无电流传感器电压控制策略

配电静止同步补偿器(D-STATCOM)通过与电网交换无功功率可以有效地改善电压质量。重点论述了D-STATCOM用于维持公共连接点电压恒定且平衡的控制策略。以瞬时功率理论为基础,分析了D-STATCOM系统中的功率交换关系,得到D-STATCOM输出电压正序分量和负序分量与相应输出电流的关系式。提出了D-STATC0M的无电流内环的电压控制策略,省去了电流传感器及相应的信号调理电路。与传统的电压外环/电流内环相比较,该控制策略具有结构简单、容易设计等优点。整个电压控制器采用了正序电压控制器和负序电压控制器相叠加的结构,仿真和实验结果表明,所提电压控制策略在实现公共连接点电压维持恒定的同时能实现三相电压的平衡。

基于端电压尖峰的无刷直流电机无位置传感器换相控制策略

针对现有的换相误差补偿方法需要额外滤波电路和检测电路导致无传感器换相方法变得更加复杂的问题,提出一种端电压尖峰脉冲换相误差补偿方法,实现了对无刷直流电机无传感器换相误差的准确补偿。研究了抗干扰性强的端电压尖峰脉冲信号的变化特性,得出了端电压尖峰脉冲持续时间是随着换相误差单调变化的结论,并利用端电压尖峰脉冲设计了换相误差闭环控制方法。该方法无需额外的滤波电路和检测电路,简化了换相误差补偿方法的电路设计,并且具备良好的鲁棒性和准确性。搭建了仿真和实际实验平台,对比了补偿前后的换相误差,实验结果表明,所提出方法能够实现准确的换相误差补偿。仿真实验和实际实验中,换相误差分别被控制在了1.1个电角度范围内和4个电角度范围内。在速度调控实验中,补偿后的无传感器方法表现出了和霍尔传感器相似的动态特性。相比于现有方法,提出方法更适合无刷直流电机无传感器方法在高性能电机控制场景的应用。

低开关频率下基于高频方波电压注入法的永磁同步电机无位置传感器控制策略

文章提出了一种永磁同步电机低开关频率下利用注入的高频方波电压在低速工况下估计转子位置的方法。通过注入电压产生的q轴电流变化量获得估算转子位置误差的结论,设计龙贝格状态观测器利用q轴电流变化量估算转子位置,并给出了一种简单的龙贝格状态观测器零极点的设计方法。试验结果表明,文章所提的无位置传感器控制策略在低开关频率下估算转速与转子位置能准确跟踪真实值。

改进高频脉振电压注入的IPMSM无传感器控制

为解决传统静止坐标系高频脉振电压注入法由直流偏置导致的估计转子位置不准确的问题,在此提出了一种基于改进静止坐标系高频脉振电压注入的内置式永磁同步电机(IPMSM)无传感器控制方法。该方法仅使用β轴定子电流估计转子位置和转速,因此解决了直流偏置问题。首先,采用四阶广义积分提取高频电流,四阶广义积分在谐振频率处具有单位增益和零相移,保证了提取高频电流的准确性。然后,利用改进的二阶广义积分获得包含转子位置信息的正交信号,并且可以精确补偿信号处理过程中低通滤波器产生的相移和幅值衰减。最后,在2 kW IPMSM驱动平台上验证了算法的有效性。

基于虚拟电压注入的低速域永磁电机无传感器控制研究

随着工业应用的不断发展,永磁电机在许多领域得到了广泛应用。然而,传统的永磁电机控制方法通常需要使用传感器来检测电机的位置和速度,这会增加系统的成本和复杂性。因此,无传感器控制方法成为研究的热点。本文首先介绍了永磁电机的数学模型和虚拟电压注入原理;其次详细阐述了所提出的方法,包括虚拟电压信号的设计、位置和速度的估计方法等;最后通过实验验证了所提出方法的可行性和有效性。

PWM整流器无电网电压传感器直接功率控制

删整流器具有输出母线电压稳定、功率因数高、可四象限工作等优点,发展潜力巨大。提出了一种新型控制策略,它通过负载功率前馈控制得到瞬时有功功率,然后利用空间矢量调制算法产生整流器参考电压。该策略可有效抑制直流母线电压波动,减少母线电容容值,降低控制系统的复杂性。此外,采用无电网电压传感器可以解决控制系统的硬件成本和可靠性问题。仿真和实验证明了其正确性和优越性。

基于电压矢量脉冲注入法的永磁同步电机无传感器控制

永磁同步电机具有效率高、功率密度大、结构简单等优点,在工业和民用领域中得到广泛应用。传统的电机控制方法需要在电机的转子位置或转速传感器上安装传感器,增加了系统的成本。为了解决传统的电压传感器对永磁同步电机运行的影响,提出一种基于电压矢量脉冲注入法的永磁同步电机无传感器控制方法。该方法以电机模型为基础,利用电压矢量脉冲注入法检测到的转子位置信息来辨识出转子速度。与传统的测速方法相比,该方法具有响应速度快、估计精度高、硬件结构简单等优点,可以应用于永磁同步电机的无传感器控制系统中。实验结果表明,该方法在永磁同步电机的无传感器控制系统中具有较好的动静态性能。

面向光伏集群的配电网模型⁃数据联合驱动无功/电压控制

传统配电网的无功/电压控制(VVC)方法,难以兼顾控制决策的全局最优性与实时响应能力,分布式光伏(DPV)的分散化、高比例并网导致该矛盾日益突出。结合模型优化的寻优能力与深度强化学习的在线决策效率,提出了面向光伏(PV)集群的配电网模型-数据联合驱动VVC策略。首先,考虑日前优化调度与日内实时控制的运行特征,结合DPV集群划分,构建了配电网分布式两阶段VVC框架;然后,以系统运行网损最低为目标,建立了配电网分布式日前VVC模型,并提出了基于Nesterov加速梯度的分布式求解算法;其次,以日前决策为输入量,建立了基于部分可观马尔可夫博弈的配电网实时VVC模型,并提出了基于迭代终止惩罚函数的改进多智能体深度确定性策略梯度算法;最后,基于MATLAB/PyCharm软件平台进行了算例分析,验证了所提方法的全局趋优性以及实时响应能力,提高了PV高比例接入配电网运行的经济性和安全性。

考虑光储协调的配电网多阶段就地-分布式电压控制策略

针对高渗透率光伏并网点附近线路的电压越限问题,基于对含分布式电源配电网的功率调压原理的分析,提出了考虑光储协调的多阶段电压控制方法。采用切比雪夫多项式滤波方法改进基于一致性原理迭代的分布式控制方式,有效加快了分布式控制的收敛速度;提出了多阶段就地-分布式电压控制策略,包括光伏逆变器就地无功补偿的阶段Ⅰ调压、全网光伏逆变器分布式无功调节的阶段Ⅱ调压、全网储能一致性分布式有功调节的阶段Ⅲ调压。以改进的某实际55节点中压配电系统为算例进行仿真,验证了所提多阶段就地-分布式电压控制策略的有效性和优越性。

含大规模分布式光伏接入电网的无功电压控制降损方法研究

大规模分布式光伏(distributed photovoltaic,DP)接入电网后,电网电压易出现大幅度波动,导致电网损失问题越来越突出。当前已有的电网降损方法没有考虑光伏发电自身的无功调节能力,应用效果不理想。为此,设计一种含大规模DP接入电网的无功电压控制降损方法。通过建立目标函数,设定约束条件,采用敏感性分析方法分析电压稳定性,将敏感度较高的值作为无功补偿位置,并对当前负荷进行预测,确定最佳的补偿容量,实现电网降损。试验结果表明:所提方法降损后较降损前基准电压更趋于1 pu,更为稳定,所提方法能够针对光伏控制接入分布特性,有效控制无功功率变化情况,相对于其他方法,无功功率波动较小,表现出较好的降损效果。

并网逆变器无电网电压传感器模型预测控制

近年来,模型预测控制被广泛应用于并网逆变器的控制中。为进一步降低并网电流的谐波,提高系统的可靠性,该文提出一种并网逆变器无电网电压传感器双矢量模型预测控制方法。首先,提出一种基于改进型滑模观测器的电网电压在线观测方法,以实现无电网电压传感器控制。所提方法不需要电网的精确频率即可实现电网电压的频率自适应观测。同时,由于观测器中低通滤波器的使用,电网电压背景谐波对电流控制的影响得到一定程度的抑制。其次,为了进一步降低电流谐波,文中基于调制模型预测控制的原理提出一种双矢量模型预测控制方法,并从理论上证明了所提双矢量模型预测控制方法的有效性。详细的对比实验结果验证了所提方法的正确性。

基于分布式电源主动控制的配电网合环电压波动抑制方法

配电网合环操作可能导致节点电压波动甚至越限,不仅影响负荷的正常运行,还威胁分布式电源(DG)的安全。为此,提出了一种通过DG主动控制,以抑制配电网合环电压波动的新思想。通过分析合环过程中电压波动的产生机理和影响因素,量化了抑制合环过程电压波动的控制需求,进而构建了抑制合环电压波动的DG可行功率集;通过刻画DG的功率可控范围,提出了基于可行功率集与功率可控范围交集判别的DG最优控制点计算方法,并提出了基于DG主动控制的配电网合环电压波动抑制方法。算例表明,该方法能够最大限度上抑制配电网故障恢复过程的合环电压波动,有效提升故障恢复过程的安全性和可靠性。

谐波干扰抑制下的低压配电网母线电压自动控制系统

母线电压的平稳程度,直接影响低压配电网的运行安全,因此设计谐波干扰抑制下的低压配电网母线电压自动控制系统。该系统以配电网调度系统的控制需求为前提,在系统无功补偿层引入抗谐波干扰无功发生器获取母线电压的无功补偿量,母线无功控制需求整定层依据该计算结果和母线电压控制指令,结合母线实时运行电压结果,对比判断母线实际电压结果和参考电压之间的差距,确定母线电压所需的无功补偿量,完成电压控制。测试结果显示:该系统能够有效控制母线电压谐波,谐波畸变率低于4.4%;能够保证电压的稳定,电压控制的偏差结果均在±1.5 V之间,母线在相位阶跃和稳态两种情况下的相位误差结果均低于0.075。

结合数据驱动与物理模型的主动配电网双时间尺度电压协调优化控制

高比例电动汽车、分布式风电、光伏接入配电网,导致电压频繁地剧烈波动。传统调压设备与逆变器动作速度差异巨大,如何协调是难点问题。该文结合数据驱动与物理建模方法,提出一种配电网双时间尺度电压协调优化控制策略。针对短时间尺度(min级)电压波动,以静止无功补偿器、分布式电源无功功率为决策变量,以电压二次方偏差最小为目标函数,针对平衡与不平衡配电网,基于支路潮流方程,计及物理约束构建了二次规划模型。针对长时间尺度(h级)电压波动,以电压调节器匝比、可投切电容电抗器挡位、储能系统充放电功率为动作,当前时段配电网节点功率为状态,节点电压二次方偏差为代价,构建了马尔可夫决策过程。为克服连续-离散动作空间维数灾,提出了一种基于松弛-预报-校正的深度确定性策略梯度强化学习求解算法。最后,采用IEEE 33节点平衡与123节点不平衡配电网验证了所提出方法的有效性。

海岛直流微电网多可控负荷的协同电压控制

为挖掘直流微电网多负荷调压能力,提出一种可实现多种可控负荷参与母线电压调节的控制策略。研究海水制氢和海水淡化2种可控负荷特性,基于协同控制理论分别设计电解槽和高压泵负荷控制器的宏变量;推导电解槽和高压泵主动参与母线电压响应的协同控制规律,将电解槽功率、高压泵转速与母线电压相联系,使得可控负荷在系统扰动时能够对母线电压波动进行响应,配合超级电容实现母线电压控制;建立所提策略的直流微电网小信号模型,以分析系统稳定性。以独立直流微电网为例进行仿真,结果表明,采用所提策略可使可控负荷快速响应母线电压变化,有助于改善系统动态特性,减少系统扰动后的母线电压波动,提高微电网稳定性。