单相级联H桥整流器平方电压反馈控制算法

以单相级联H桥整流器为研究对象,对其控制策略进行了研究。首先在采用双闭环控制策略的基础上,构建了dq前馈解耦模型,并通过二阶广义积分算法改善了虚拟交流分量对系统的影响,实现了网侧电流对电压相位、频率的快速精确追踪。其次,对传统电压平衡控制算法进行了改进,通过对功率平衡关系的定义,将输出电压平方作为控制信号,增强了系统自适应能力,提高了系统在投切载时的动态性能。最后,基于MATLAB/Simulink软件进行仿真,验证了所提策略的正确性和有效性。

单相级联H桥整流器电压平衡与纹波抑制策略研究

对传统单相级联H桥整流器主电路加以改进,增加了功率解耦桥臂,建立了数学模型,并对电压平衡和纹波抑制策略进行了研究。首先,整体回路采用双闭环控制,通过二阶广义积分方法优化了基波信号的提取方案;其次,对系统功率平衡关系进行推导,建立网侧电流和电容电压平方的一次关系模型,并引入可变比例环节,有效提升系统抵御参数变化的鲁棒性;然后,采用独立式Buck型有源功率解耦控制策略,通过运算实时分配解耦桥臂开关管占空比,设计自适应选频器分离二次纹波信号,实现对直流母线二次纹波电压脉动的抑制。最后,基于Matlab/Simulink软件进行试验验证,所提方法能够有效地解决电压平衡和二次纹波功率抑制问题。

三相电压型PWM整流的新型双闭环控制策略

同步旋转d-q坐标系下的电压、电流双闭环控制,广泛应用于三相电压型PWM整流器。该方案结构简单,比较适合基于数字处理芯片的数字控制系统。由于交流侧电感工艺存在差异,且当电流很大电感饱和时,电感值也会有变化,实际控制系统往往忽略掉耦合项;而电压外环的非线性也使得控制系统的性能提升受到限制。提出一种新的电压电流双闭环控制策略,其中电流内环借鉴合成矢量的思想,提出同步旋转d-q坐标系下无电感L参数的电流解耦控制方法;电压外环采用电压平方为控制量实现线性化的间接电压控制。仿真与实验结果均验证了所提方法的正确性和有效性。

电压型PWM整流器预测直接电容功率控制研究

根据电压型PWM整流器静止坐标系下的数学模型,提出了电压平方外环和电容功率与网侧无功功率内环的直接电容功率控制策略。针对目前预测直接功率控制的不足,分析了电压矢量对功率的作用机理,采用了划分动态扇区的方法。为提高动态性能,推导并设计了一种预测直接电容功率控制(P-DCPC)方法,并通过仿真和实验对其进行验证。通过对电容电压与负载功率的解耦,实现了电容功率的直接控制,提高了动态性能。仿真和实验结果验证了该方法的有效性和优越性。

三相电压PWM整流器闭环系统控制策略研究

由于三相电压脉宽调制(PWM)整流器具有网侧电流正弦化、电能双向流动以及单位功率因数控制等优点,可广泛应用于各类电力电子领域。为了提高PWM整流器闭环系统的控制性能,针对传统控制算法所带来的直流母线电压不稳定、动态响应速度慢以及电流谐波较大等问题,在PWM整流器数学原理的基础上,对其闭环系统提出了一种改进型的控制策略。上述算法中的电流内环采用欧拉-拉格朗日模型的无源控制,实现网侧单位功率因数、电流低谐波;电压外环采用电压平方作为控制量,实现线性化的间接电压控制。仿真结果表明,采用改进型的控制策略能够有效地提高系统的直流母线电压精度,保证更小的电流波形畸变。

基于新型电压电流双闭环控制的轴带发电机PWM整流器研究

为改善船舶轴带发电机的工况性能,通常采用电压型PWM整流器来对发电机进行可控整流。针对轴带发电机整流系统,由于功率不易测量而不宜采用直接功率控制,而采用直接电流控制动态性能又不是很理想。为此,本文在传统的直接电压电流双闭环控制模型的基础上,提出了采用电压电流平方双闭环控制策略来提高输出直流侧电压和输入交流侧电流的动态响应速度以及抗负载扰动能力;该控制方案还具有所需传感器数量较少、数字化实现相对简单等优点。最后,通过仿真和搭建实验平台验证了该控制模型的正确性和该控制方案的可行性。

改进单周期控制中间电压的单相电压源整流器

单相电压源整流器(VSR)可用作固态变压器的前级AC/DC变换器、单相有源电力滤波器,也可代替单相有源功率因数校正器。提出一种单相VSR的控制策略,即采用电压平方外环、直接功率控制中环和单周期控制内环,这3个环节均具有快速响应的特点。在负载突变情况下,整个系统的响应速度大大提升,网侧电流、输出电压响应较快,效果令人满意。上述结论得到了Matlab/Simulink仿真分析和实验结果的验证。

单相电压源整流器直接储能控制的研究

单相电压源整流器(VSR)可以采用经过改造的三相电压源整流器和单相有源功率因数校正器的控制策略,在固态变压器(SST)、单相有源电力滤波器(APF)等领域具有广泛的应用价值。提出一种直接控制单相VSR的输出电解电容直流电压平方和网侧电感电流平方的双闭环控制策略,即直接控制无源器件储能,对采用上述直接储能控制的单相VSR进行了理论分析、基于MATLAB/Simulink仿真分析和实验验证,获得了满意的动态和静态特性。

浅谈电容器组的过电压防护

在变电站内,高压并联电容器组(以下简称电容器组)的主要作用,就是作为静止补偿设备,为负荷侧就近补偿无功缺额,提高电网电压和功率因数。电容器组最突出的特点是对工频过电压的承受能力较差,由于电容器的损耗与电压平方成正比,过电压会使电容器的发热量迅速增加,绝缘介质在高温下将迅速老化,直至击穿。因此,过电压防护对于电容器组的安全运行具有极其重要的意义。

电压闭环控制的辅助变流器

根据辅助变流器的运行特点,基于电压闭环和电压与频率平方比恒定的控制策略,应用Matlab的仿真分析模型,研究了辅助变流器的输出电压波动以及调速过程中电流对负载冲击较大的问题。试验表明,所研究的辅助变流器的供电品质基本满足辅助负载的要求。

基于滑模变结构的Vienna整流器新型双闭环控制策略研究

传统电流电压双闭环控制策略的PI调节器控制参数为常数且较为敏感,在系统启动和负载变动时,Vienna整流器存在动态响应速度慢、抗干扰性能差、网侧电流谐波(THD)含量大等问题。为此,提出新型双闭环滑模非线性控制策略来提高输出直流侧电压和输入交流侧电流的动态响应速度以及抗干扰性能,其中内环采用无需dp旋转坐标变换的滑模直接功率控制(SMC-DPC);外环采用电压平方反馈闭环的滑模控制;详细推导该算法,给出具体设计过程。最后利用仿真和实验对新型双闭环滑模非线性控制策略与传统双闭环PI控制方案进行比较,结果表明:前者明显优于后者,在启动和负载变化时表现出良好的动态性能和鲁棒性能。

以电容储能作为外环反馈变量的双闭环多电平整流器控制策略

在分析三电平整流器数学模型的基础上,结合瞬时功率理论,提出基于能量—电流双闭环控制策略。通过对系统瞬时功率的分析,找出功率与直流电压之间的关系,使外环以直流母线电容的储能(与电压的平方呈正比)为控制量,实现对电压的间接控制;电流内环采用电流前馈解耦控制方法,实现对有功和无功电流的独立控制。对系统的能量和电流环路进行了具体的参数设计,并针对三电平固有的中点电位平衡问题,采用了基于零序电压注入分量的SPWM调制策略。实验验证了理论分析的正确性,并将能量—电流控制策略和电压—电流控制策略的实验结果进行对比,证明前者具有更好的动态性能。

飞轮储能对船用燃气轮机发电系统稳定性影响的仿真研究

针对以燃气轮机为原动力的舰船综合电力系统动态性能易受舰船大功率用电负载突变、高能武器投切、电网故障等的影响问题,首先提出采用短时高功率的飞轮储能系统并入船舶电网以平缓系统功率波动;然后,结合综合优化弱磁控制建立了飞轮充放电控制模型,并对并网侧变流器控制进行了优化改进,实现飞轮充电模式下直流电压快速稳定、增强抗扰性能及放电并网模式下输出功率可控;最后,利用仿真软件分析了飞轮储能系统并网下负载突变导致的燃气动力轮机涡轮转速、电网频率、电压幅值及功率的变化。结果表明:飞轮储能系统的投入对舰船电网电压凹陷具有抑制作用,能够减缓负载突变导致燃气轮机动力涡轮转速变化及增加电网频率稳定性,有效提高了舰船综合电网整体性能。

基于MVPI的三相光伏并网逆变器控制方法

提出一种新型控制策略,电流内环采用静止坐标系下的多矢量比例积分控制,消除特定次谐波、改善稳态性能,电压外环采用直流母线电压平方反馈以提高动态性能。搭建10 k W三相光伏并网发电系统样机平台,并对提出的控制方法进行实验分析,实验结果验证了该方法可有效减小光伏并网逆变器输出电流谐波,改善电能质量,提高系统运行的稳定性。

基于RTDS的注入式混合型有源滤波器分析

以某变电站35 kV母线的谐波抑制和无功补偿项目为背景,首先介绍注入式混合型有源滤波器(hybrid active power filter with injection circuit,HAPFIC)的工作原理及控制策略,分析了HAPFIC有源部分从电网获取能量的原理,提出了利用电压平方作为控制量的新型直流侧电压闭环控制方法;然后描述了HAPFIC装置的RTDS闭环仿真试验,分析了建模过程中遇到的难点及其解决办法;最后利用RTDS对装置的控制策略、保护策略等进行了验证,目前该装置已在现场稳定运行。

一种改进的三电平PWM整流器双闭环控制策略

为了解决传统的三电平脉宽调制(PWM)整流器电压电流双闭环控制动态运行时瞬间产生较大冲击电流及电流跟踪延时的问题,提出一种基于电压平方外环和电流模型预测控制内环的双闭环控制策略。外环采用电压平方反馈控制,同时进行负载电流及无功电流前馈补偿,抑制启动和负载突变时的冲击电流;电流内环以整流器的一阶差分方程为预测模型,并将整流器运行中的延时考虑在性能函数中,减小计算量的同时保留了优化控制的优点,提高了负载突变时动态电流跟踪能力。仿真和实验证明:所提改进方法能减小整流器动态运行时瞬间产生的冲击电流,并能解决电流跟踪延时问题,使三电平整流器具有较好的动、静态性能。

电力变压器操作冲击试验时等效电容的计算

用感应法对电力变压器进行操作冲击试验时,为了预测操作冲击电压的波形是否满足要求,以及为了估计电压效率,需要先求出变压器受压时的等效电容值。文中推荐使用电压比平方折合法来计算等效电容,根据变压器理论中阻抗在原、副边间的折合原理,先将绕组对地(或其他绕组)电容换算到其顶端对地的等效电容,再将变压器高压侧的电容折合到低压侧。对单相和三相变压器的一些接线方式,文中给出了等效电容的计算方法和结果,相比其他方法文中方法更为简单和方便。

直接功率与单周期控制的单相有源功率因数校正器

提出了基于电压平方外环的直接功率控制策略,并结合单周期控制探讨了单相有源功率因数校正器(APFC)对输出功率变化快速响应的状况。在负载突变情况下,APFC能提升整个系统的响应速度。上述结论通过Matlab/Simulink仿真分析结果得到验证。

直接功率控制的单相功率因数校正器

传统的双闭环控制单相有源功率因数校正器(APFC)中,电压外环可以调节输出直流电压,电流内环可以调节输入电流波形。提出基于电压平方外环的APFC直接功率控制策略,电流内环仍然采用PI调节器,从而使得单相APFC具有对输出功率变化快速响应的优点,但是在负载突变情况下,也带来了输入电流突变而引起过流的现象,需要对电压平方外环和直接功率控制环进行阻尼作用,在快速响应与稳定运行之间获得平衡。上述结论得到了MATLAB/Simulink仿真分析结果的验证。

单相有源功率因数校正器直接储能控制的研究

对于传统的单相有源功率因数校正器(APFC),一般采用电压外环、电流内环的双闭环控制结构,直接控制输出电容电压和中间电感电流,能够获得良好的控制效果。将直接控制电容电压和电感电流的控制策略引申为直接控制电容电压平方和电感电流平方,即无源器件的直接储能控制,对传统有桥结构的单相APFC进行理论分析、仿真分析和试验验证。结果表明,通过直接控制电容电压平方和电感电流平方,单相APFC能够获得满意的动态和静态特性。该方法可以推广应用到包含有控制电容电压和电感电流的其他类型电力电子变换器。