基于混合有源滤波器的准比例谐振控制策略

由于电力电子设备、软启动器及各个非线性负荷的大量使用导致电网中谐波问题日趋加重,针对并联型混合有源电力滤波器(HAPF)谐波抑制控制策略进行研究。在这个拓扑结构的基础上,首先建立其数学模型并设计准比例谐振控制器和比例积分控制器进行仿真。针对传统的比例积分控制方法补偿精度低,并且对交流信号不能实现无静差跟踪等效果不理想问题,提出了电流内环准比例谐振控制与混合有源电力滤波器直流侧电压外环比例积分控制器相结合的控制策略。在Matlab/Simulink中搭建模型,仿真结果显示,上述控制策略能够补偿由非线性负载带来的谐波电流,补偿后的电网电流总谐波失真(THD)降到3.68%,符合国家标准。

单相并网逆变器微分平坦-准比例谐振控制

针对单相并网逆变器并网时传统控制存在的动态响应能力不佳、鲁棒性能较差的问题,提出一种基于直接功率控制的新型控制策略——微分平坦-准比例谐振控制,在提高系统动态性和鲁棒性的同时能提高并网电流质量.根据单相逆变器拓扑结构,采用二阶广义积分器(second-order generalized-integrator,SOGI)构造虚拟量,建立dq坐标系下的数学模型,并根据微分平坦理论验证系统的平坦性;设计包括基于微分平坦理论的前馈控制和误差反馈补偿准比例谐振控制的电流内环控制器,以及功率外环微分平坦控制器;在MATLAB/Simulink中搭建系统仿真模型.仿真结果表明:在给定有功功率与电网电压突变工况下,该控制策略具有优越性和有效性,可在提高系统动态性和鲁棒性的同时降低并网电流谐波含量.

不平衡电网电压下双馈风力发电系统的比例-积分-谐振并网控制

提出双馈发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的比例-积分-谐振(proportional integral resonant,PIR)并网控制方法,以实现电网电压不平衡工况下DFIG风力发电系统的并网控制。并网控制器由同步旋转坐标系中的比例-积分控制器和谐振控制器组成,比例积分控制器控制定子d-q轴电压的直流分量,谐振控制器控制定子d-q轴电压的交流分量,使其分别实现对电网d-q轴电压直流、交流分量的精确跟踪。该比例-积分-谐振并网控制策略具有无需采用正负序分离算法,无需设计负序控制器等优点。仿真结果表明,该并网控制策略在电网电压平衡和不平衡条件下,均可控制DFIG定子电压实现对电网电压的精确跟踪。

大型风电机组的比例-积分-谐振独立变桨距控制策略

提出一种用于降低风轮不平衡载荷的比例-积分-谐振独立变桨距控制策略,该控制器由比例-积分控制器和谐振控制器两部分组成,其中比例-积分控制器用于抑制不平衡载荷的1p(风轮旋转频率的倍数)分量,谐振控制器则用于抑制不平衡载荷的高频分量(2p、4p)。采用FAST软件对所提出的控制策略进行了仿真验证,仿真结果表明所提出的控制策略可以在传统比例-积分控制的基础上,进一步降低风轮所承受的高频不平衡载荷。

直流微电网中光伏发电系统的比例-积分-谐振控制

直流微电网带动单相交流逆变负载时,直流电压会产生2倍频的周期波动,进而造成联网的光伏发电系统输出功率产生周期波动,无法持续处于最大功率输出点,从而间接降低了其发电效率。为解决上述问题,在分析直流电压周期扰动时的光伏发电系统输出功率特性的基础上,提出了光伏发电系统输出电流的比例-积分-谐振控制策略,比例-积分调节器用于电流的稳态无静差控制,而谐振控制器用于抑制周期扰动。详细分析了所提出方法的稳态误差、稳定性,各控制参数变化对电流控制性能以及直流电压波动抑制效果的影响,给出了各参数选取原则。仿真和实验结果验证了理论分析结果与所提出方法的正确性和可行性。

不对称电网故障下双馈风力发电机的比例-积分-谐振滑模控制器设计

针对不对称电网故障下,双馈风力发电机的控制策略进行了研究。讨论了电网故障时转子侧变流器(RSC)和网侧变流器(GSC)的控制目标,合理安排了电网严重故障时的控制优先级。基于比例-积分-谐振滑模控制原理设计了机侧和网侧变流器协同控制方案。通过MATLAB/Simulink仿真软件搭建了所设计控制方案的仿真模型。仿真结果表明,在电网正常运行的情况下,与传统的矢量控制策略相比,比例-积分-谐振滑模控制策略对输出功率、电流变化的响应更迅速,具有更好的动态性能和抗扰动能力;在电网不对称故障下,能够有效地抑制电磁转矩振荡和直流母线电压波动,提高了双馈式风力发电机的低电压穿越能力。

基于准比例谐振积分与无差拍复合控制的光伏并网逆变控制方法研究

光伏并网逆变器的控制方法是实现光伏系统并网控制的关键。在对比分析比例谐振控制器的基础上,提出准比例谐振积分与无差拍复合控制相结合的方法,并应用于三相光伏并网逆变系统中。在两相静止坐标系下,准比例谐振控制器(QPR)完成对基波电流的无静差跟踪,基于重复原理的无差拍控制器(DBC)抑制电网低次谐波的干扰,积分环节降低直流分量的影响。在Matlab/Simulink下的仿真结果表明,该控制方法可以实现对基波正弦量的无静差跟踪,有效抑制谐波,具有较好的动态和稳态性能。

基于模糊准比例谐振积分控制的储能变流器并网研究

针对储能变流器并网运行过程中准比例谐振控制的局限性,提出准比例谐振积分控制与模糊控制相结合的复合控制方法,储能变流器系统在两相静止坐标系下,准比例谐振环节可以无差跟踪基波正弦电流信号,积分控制抑制低频直流分量的干扰,降低输出电流谐波,模糊控制可根据误差大小和变化率对准比例谐振积分控制器的比例系数和带宽系数实时调整,克服参数固定时参考信号突变引起的跟踪误差问题。MATLAB/Simulink仿真结果表明,该控制策略可有效减少谐波,具备较好的动态和稳态性能。

改进比例-积分-微分控制方法在无功补偿和混合滤波综合补偿系统中的应用

设计了一种兼有无功补偿和混合滤波功能的综合补偿系统。由于传统比例-积分-微分控制方法对上述系统的检测精度、计算延时和被控对象状态变化具有较强的依赖性,文中将增量递推预测模型预作用于上述系统以补偿延时带来的控制误差,提出了一种采用预测模型实现的多模比例-积分-微分控制方法,使得当电网状态变化时该补偿系统可自动在比例-积分和比例-微分模型间切换。仿真结果和实际运行情况表明该补偿系统具有控制精度高、鲁棒性强等特点,验证了该控制方法的正确性和有效性。

单相并网逆变器准比例谐振控制器的设计

针对光伏并网逆变器的比例积分(PI)控制器存在稳态误差,抗电网干扰能力差的问题,提出了一种准比例谐振(PR)控制策略,利用其在谐振频率处增益无穷大的特点,消除稳态误差,提高抗干扰能力同时设计了准PR控制器的参数。仿真结果验证了所设计的准PR控制器能实现系统电流无误差跟踪,具备抗电网干扰能力。

基于准比例谐振控制器的MMC环流抑制策略

为解决模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)运行时子模块间分压不均引起的相间二倍频环流问题,设计了基于准比例谐振的环流抑制控制器。在稳态数学模型的基础上,计算得出相间环流主要由二倍频交流分量构成。依据准比例谐振控制器在坐标系下可对交流量进行无静差跟踪,且鲁棒性强的优点,来抑制相间二倍频环流。仿真结果表明:在准比例谐振环流抑制控制器投入运行后,相间二倍频环流从20 A减小至1 A,子模块电容电压波动范围由±50 V减小至±30 V,且相间子模块电压差减小。验证了准比例谐振环流抑制控制器的有效性。

永磁同步电机的自适应预测比例–积分–谐振电流控制

考虑数字控制系统一个采样周期输入延时和驱动器功率管非线性特性的影响,为增强永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)电流环稳定性和提高电流控制精度,提出一种自适应预测比例–积分–谐振控制(Adaptive predictive proportional-integral-resonant,APPI-RES)策略.该方法能够在电机电阻和电感参数不确定的条件下,预测电流控制误差和未知周期电压扰动,将所得预测量执行反馈控制,实现了对系统输入延时和相电流谐波的有效补偿.最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性.

基于改进比例谐振控制的三相四桥臂有源电力滤波器研究

在有源电力滤波器电流内环控制环节,为了实现对交流量的稳态无误差跟踪,以及对主要特征次谐波和低次谐波进行充分补偿,针对谐振控制器可以无静差地跟踪交流参考量以及PI控制可以无静差地跟踪直流量的特性。采用了一种基于静止坐标系下的比例-积分-多频谐振控制策略,对含量较高的主要特征次谐波和低次谐波进行选择性补偿,有效的降低了系统的总谐波畸变率。最后,通过仿真和实验对比分析了上述控制策略的可行性。

无交流侧电压传感器的并网逆变器控制技术研究

传统的三相并网逆变器需要安装交流侧电压传感器,增加并网逆变器成本的同时影响了可靠性。本文研究了一种基于二阶广义积分器的电网电压观测器,并结合了基于电容电流反馈有源阻尼的准比例谐振控制算法,实现了并网电流的精准控制。仿真结果证明这种控制方法的有效性。

基于改进P-Q控制的光伏准Z源T型逆变器并网控制系统

针对传统两电平逆变器与三电平逆变器所需要的开关数量多、损耗大的问题,采用T型逆变器不仅可以克服传统多电平逆变器的缺点,还可提高系统的效率,将Z源网络用于T型逆变器提升了逆变器直流侧的电压水平。为此,将准Z源T型逆变器拓扑结构应用于P-Q并网控制系统中,其中P-Q控制器的电流控制环采用准比例谐振(quasi proportional resonant,qPR)控制策略,实现对电流的无静差跟踪,从而更好地控制并网系统有功与无功的输出。最后,通过MATLAB/Simulink软件仿真实验和实际硬件样机试验验证改进P-Q控制策略的光伏准Z源逆变器并网系统的可行性和有效性。相比于传统的双闭环控制策略,所提出的改进P-Q控制策略可以降低逆变器输出电流谐波,提高系统的经济性;相比于控制器电流环采用比例-积分(proportion integration,PI)控制,所采用的qPR控制能够更好实现对电流与功率的追踪,提高系统的稳定性。

基于微分平坦理论MMC-RPC的PIR控制策略

为综合治理牵引供电系统的负序、无功、谐波等电能质量问题,分析V/v变压器左右两侧供电臂上的功率关系,通过转移有功功率、补偿无功功率和分离谐波功率等方式综合治理电能质量问题。同时,在对铁路功率调节器(MMC-RPC)采用准比例谐振控制的基础上引入微分平坦控制理论(FBC)。运用微分平坦理论,在MMC-RPC供电臂上的动态数学模型中选取有功电流和无功电流作为系统输出量,使其满足微分平坦系统的条件。对微分平坦系统进行李雅普诺夫稳定性分析,采用比例积分和Quasi-R并联控制,设计出微分平坦控制器。在Matlab/Simulink中搭建仿真系统,模拟几种不同的运行工况进行仿真,并与其他控制方式进行对比,所得波形验证了该控制策略的有效性与优越性。

面向硅微谐振式加速度计的高精度片上温度控制器

为提高硅微谐振式加速度计在变温环境下的精度与稳定性,设计并制备了一种高精度的片上温度控制器,它由硅衬底、铂电阻加热器、测温电阻和温度控制电路组成。对温度控制器的传热模型进行理论分析,使用COMSOL对片上温度控制器进行仿真。利用微加工技术制备温度控制器,并设计实验对温控精度、长期稳定性、环境温度影响、功耗等指标进行测试。结果表明,温度控制器可以在600 s内稳定在设定温度±0.001 5℃的范围内,加速度计输出的频率波动范围为±0.03 Hz,内部温度随外界温度变化为0.012 5℃/℃,片上温度控制器的峰值功耗为100 mW。该温度控制器精度高、通用性强,适用于温度范围小、精度要求高的应用场景。

基于双阶广义积分的单相光伏并网逆变器灵活功率控制

针对单相光伏并网逆变器的特点,提出一种在静止坐标系下单相光伏并网逆变器的灵活功率控制方法。通过双阶广义积分算法得到与电网电压同相以及滞后电网电压90°的2个正交电网电压。在静止两相坐标系下通过比例准谐振控制实现对给定电流的快速跟踪。实验结果表明:该控制方法可实现有功功率和无功功率的解耦控制,系统具有良好的静态、动态性能。

调频式谐振特高压试验电源电压及频率的控制方法

调频式谐振特高压试验电源是进行特高压交流电气设备试验研究不可缺少的装置。提出采用大功率开关器件绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)来代替模拟器件产生特高压试验所需的正弦信号,结构简单、元器件数目少、易维护。整个装置由不可控整流电路、H桥逆变电路、升压变压器及串联谐振电路组成。在深入分析其工作机制的基础上建立了系统的数学模型。同时,以该模型为被控对象,对其电压调节采用自调整比例-积分控制策略,对其频率调节采用比例-积分锁相自动调频控制策略,并推导了控制模型。实验结果表明所提控制方案的正确性和新型调频式谐振特高压试验电源的有效性。

无电压传感器的准直接功率并网变流器控制方法

针对传统基于虚拟电机磁链的无电压传感器方法电压波动较大问题,结合二阶广义积分原理与占空比信号提出一种电压观测器以代替电压传感器获取更加精准的网侧电压信息。依据瞬时功率理论,在两相静止坐标系下,采用基于PQ开环的准直接功率电压定向控制策略,实现了并网变流器的四象限工作状态运行,电流内环采用比例谐振控制器保证指令电流快速无差跟踪。对比分析网侧电压信号谐波畸变率,实验波形表明:所提方法不需要电压传感器与电流解耦控制环节,且谐波含量低,可获得较传统方法更准确的网侧电压信号,提高了系统运行的稳定性与可靠性。