永磁容错电机最优电流直接控制策略

为提高电机驱动系统的可靠性,利用相量法对多相故障态的转矩脉动进行分析,得到综合脉动转矩相量的幅值及其变化规律。根据功率守恒原则,提出最优电流直接控制策略。该算法保证电机的绕组或功率管发生一相、两相及三相故障时,包括短路、断路及其组合故障,系统可分别输出100%、80%及60%的额定功率,转速不变,转矩脉动最小化输出,进而实现高输出性能的强容错控制。通过一套750 W六相十极永磁容错电机及其控制系统的多相故障态试验,证明了最优电流直接控制策略的正确性及可行性。

基于瞬时电流直接控制的有源电力滤波器电流跟踪新方法

阐述了有源电力滤波器(APF)实现瞬时电流直接控制的基本理论,并藉此提出一套新型脉宽调制电流跟踪控制方法。该方法通过分析并网型逆变器不同开关状态对瞬时电流的直接控制作用得出一组瞬时电流位移因子算式。在调控输出电流时,采用脉宽调制方法选择不同瞬时电流位移因子并控制其作用时间,完成当前电流向下一时刻指令电流的转移,从而达到输出电流跟踪指令电流的控制目标。该方法仅用单数字信号处理器(DSP)系统即可实现有源电力滤波器的高性能快速检测与控制,简单实用,有效减小了输出滤波电感量。最后,通过两电平有源电力滤波器仿真实验证明新方法优于传统方法。

基于PI-VPI控制器的三相四开关APF电流直接控制方法

为了提高三相四开关并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)的性能,提出一种基于比例积分-并联矢量比例积分(proportional-integral and vector proportional integral,PI-VPI)电流控制器的网侧电流直接控制方法。通过采用网侧电流直接控制方法,省去了对负载电流和APF输出电流的检测,不但可以减少电流传感器的使用,而且可以降低谐波电流检测精度对APF补偿效果的影响;并将PI-VPI控制引入到电压、电流的双闭环控制策略当中,以提高谐波补偿的精度。实验证明该方法可以将电网电流谐波总畸变率降至5.38%左右,而且具有较快的响应速度。

有源电力滤波器电源电流直接控制改进方法

提出一种改进的有源电力滤波器(APF)的电源电流直接控制方法。通过检测负载电流,利用负载电流检测结果进行前馈补偿校正并提取其中的有功电流作为APF控制器的参考值。同时,通过电网电压前馈和系统解耦,把电源电流直接控制的APF数学模型简化成一阶惯性环节。相对于把负载电流作为干扰不进行检测的电源电流直接控制方法,所述方法的比例—积分控制器在理论上就能做到无静差跟踪,并且具有更好的动态响应。仿真和实验证明了所提方法的优越性。

基于新型电流直接控制策略的SVG仿真研究

为了提高静止无功发生器(SVG)向电力系统输送无功功率的实时性与精确性,提出了一种基于瞬时无功功率理论id-iq法的新型电流直接控制策略。首先分析了瞬时无功功率理论id-iq法的无功电流信号采集运算,在此基础上,建立了SVG数学模型,采用无功电流直接闭环控制策略,应用瞬时无功功率理论的id-iq无功电流检测法实时检测无功电流,提高系统响应速度。然后建立MATLAB仿真电路模型,对实时数据采样、无功电流计算和实时控制等性能测试。通过理论和仿真结果分析,表明本设计方案可行,满足无功功率实时动态快速补偿的要求,提高了系统运行的稳定性。

基于电流直接控制的SVG仿真

采用全控型器件IGBT的静止无功发生器SVG是柔性交流输电（FACTS）技术的研究对象之一。SVG正常工作时,可以视为与电网并联的一个幅值和相位均可控,频率与电网频率一致的可控电压源。电力系统中的部分负载无功功率变化频繁,造成了电网电压波动,降低电能质量。控制电压稳定的重要方法之一就是对无功功率进行补偿。本文仿真的SVG可以对电网中的无功负荷进行动态实时补偿。

交流电流直接控制的单相PWM整流器非线性控制策略

由于单相电压型PWM整流器比较难以实现交流电流的直接控制,为了使得系统控制达到期望的效果,根据反步法在多变量非线性系统的控制方面的诸多优点,设计了基于反步法的非线性控制算法。详细介绍了单相电压型PWM整流器的数学模型,根据电感电容的能量关系分别构造了电压、电流环的Lyapunov函数,通过Lyapunov函数导数的负定,推断出系统的稳定性。且进行了基于PSIM的电路仿真,并构建采用IGBT全控型开关管的单相H桥的整流电路进行了验证。实验结果显示该方案下能够保证跟踪误差渐近收敛,说明系统设计是正确有效的。

并网逆变器LCL接口直接输出电流控制建模及稳定性分析

并网逆变器LCL接口直接输出电流控制存在不稳定的现象。为了揭示其本质,建立了系统线性控制模型,推导出系统特征方程,根据Routh-Hurwitz稳定判据得出重要结论:并网逆变器LCL接口直接输出电流无论采用P、PI还是PID控制,系统均不稳定。该问题简单直接的解决方案是在LCL上串联电阻,以增大相角裕度,提高系统稳定性。本文在系统线性模型的基础上,针对电阻三种可能的串联位置,深入分析了电阻大小、调节器参数以及稳定裕度之间的内在联系并得出精确量化的结论,最后探讨了系统非线性因素如开关动作和过调制饱和等对结论有效性的影响。

基于空间矢量双滞环策略的STATCOM直接电流控制方法

提出一种适用于STATCOM的直接电流控制新方法以减小开关频率和电流跟踪误差。该方法通过指令电流求导矩阵替代参考电压预测方法,能够准确判定参考电压矢量的位置,并根据误差电流矢量与双滞环阈值的大小选择优化的开关状态输出。与其它电流控制方法相比,基于空间矢量双滞环策略的直接电流控制方法可以保证无功电流的快速响应性能,同时有效降低开关频率。仿真与实验结果证明其良好的动静态性能。

基于自适应径向基函数神经网络的无刷直流电机直接电流控制

提出了基于自适应径向基函数(Radial Basis Function)神经网络的无刷直流电机直接电流控制新方法。该方法构造了一个隐层节点初始个数为零的RBF网络,通过在训练过程中不断地按照自适应算法添加和删除隐层单元, 形成 一个结构简单、紧凑的RBF网络来实现电机电压、电流与功率开关导通信号之间的非线性映射,直接控制功率开关的通断,实现无位置传感器的直接电流控制。网络训练采用离线训练和在线训练相结合的方法。首先利用来自实验数据的训练样本按给出的自适应算法对网络进行离线训练,确定RBF网络隐层节点的个数及位置;再按递推最小二乘法(RLS)在线修正隐层与输出层之间的连接权;最后,用数字处理器(DSP)实现在线控制算法。实验结果表明,该控制方法具有较高的鲁棒性和控制精度。

空间矢量直接电流控制三相并网逆变器的研究

研究了一种基于空间矢量调制的三相并网逆变器的控制策略,该系统能够以单位功率因数向电网回馈电能。首先建立了两相同步旋转坐标系下逆变器的数学模型,在此基础上给出了基于空间矢量调制的网侧电流闭环控制策略,实现了并网电流有功分量和无功分量的独立控制,并给出了电网电压矢量跟踪的实现方法和电流环的设计。仿真和实验结果均表明,采用该控制策略可以改善并网电流质量,实现高功率因数并网。

三相PWM整流器直接电流控制中进行SAP WM调制的新方法

本文提出一种在PWM整流器直接电流控制中采用零轴谐波注入法进行SAP WM(Saddle Pulse Width Modulation)调制的新方法。利用傅立叶级数分析了SAP WM调制波的谐波成分,并构造了与这些谐波成分相等效的三角波函数。阐述了在零轴注入三角波实现SAP WM的控制方法。仿真和实验结果证明了所提出方法的正确性。

单相全桥PWM整流器的直接电流控制技术研究

分析了采用IGBT全控型开关管的单相全桥整流电路及其相应的数学模型,根据稳态矢量关系,指出要实现整流器的单位功率因数控制,关键在于控制网侧电流。给出了PI调节器的控制结构框图,分别对电压外环和电流内环的PI调节器参数进行了设计,并采用Matlab/Simulink对整个控制系统进行建模和仿真验证。最后制作了3 kW的小样机进行实验,实验结果表明双闭环PI调节器能很好地满足整流器控制系统的稳定性和动态性要求。

基于直接电流控制的D-STATCOM装置研制

根据配电网无功功率动态补偿的工程需求,研制了一种基于DSP直接电流控制的±50 kVA配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)装置。详细介绍了D-STATCOM构成、开关器件选型、输出滤波器设计和功率器件驱动电路设计等关键技术,并设计开发了基于TMS320LF2407型数字信号处理器DSP的直接电流控制器,在此基础上进行了D-STATCOM负荷综合补偿的开环并网和闭环并网实验研究。实验结果表明该装置无功动态补偿性能优越,并能有效抑制负荷谐波和三相不平衡,从而验证了所研制的D-STATCOM装置及其设计方法的可行性。

±100Mvar高压STATCOM直接电流分相谐振控制参数整定方法及RTDS仿真实验

高压直流输电换流站采用的是±100 Mvar等级高压STATCOM,对可靠性要求较高,控制系统设计需要较高的响应速度来应对金属性接地故障等极限工况。提出了基于直接电流的分相谐振控制策略,并首次完整地提出了适用于高压STATCOM的参数整定方法。按照该方法设计了南网富宁-广西直流换流站±100 Mvar的控制参数,并通过RTDS硬件在环试验,验证了该参数整定方法的动态响应速度和金属性接地故障穿越。实验结果表明,所提出的直接电流分相谐振控制参数整定方法完全满足±100 Mvar等级高压STATCOM的工程需要。

面装式永磁同步电机电流矢量直接控制技术

对电机有效控制的关键是对电磁转矩的有效控制。通过对永磁同步电机传统矢量控制和直接转矩控制基本原理的对比分析,提出一种面装式永磁同步电机(surface-mounted permanent magnet synchronous motor,SPMSM)电流矢量直接控制技术。类似于传统矢量控制,其基本思想是对定子电流矢量幅值和相位的控制;类似于直接转矩控制,该技术无需通过旋转坐标变换对定子电流进行解耦,在两相静止坐标系下进行参数计算,采用Bang-Bang控制器,通过选取合适的空间电压矢量来对定子电流矢量幅值和相位进行滞环调节,进而获得优异的转矩动态响应。仿真结果表明,基于该控制技术的面装式永磁同步电机控制系统静、动态性能优异,计算量小,对电机参数不敏感,鲁棒性强。

异步电机低开关频率的模型预测直接电流控制

针对二极管箝位型(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器驱动异步电机的低开关频率控制,提出了一种新颖的模型预测直接电流控制(model predictive direct current control,MPDCC)方法.基于推导的传动系统离散时间内部预测模型,控制器预测了每个容许开关位置对应的电流输出轨迹、外推输出轨迹,并根据评估平均开关频率的价值函数在线滚动优化实时求取最优开关矢量,使得逆变器平均开关频率最小化,且保持电流轨迹在给定的滞环范围内.相对于已有的单步预测电流控制方法,该方法在保持基本相同谐波性能的同时显著降低了开关频率.仿真结果表明,低开关频率模型预测电流控制算法可将三电平逆变器的平均开关频率降低至500 Hz以下,并且具有较理想的电流谐波畸变和动态响应性能.

基于直接电流法控制接入点电压的SVG控制策略研究

提出一种新的SVG的控制策略。该控制策略采用电流直接法控制,可以调节接入点电压。对这种控制器的数学模型进行了推导,利用MATLAB建立了仿真模型。从仿真结果看,这种新型控制器对维持电压稳定起到很好的作用。

异步电机模型预测三电平直接电流控制

三电平逆变器为控制系统提供了更多的电压矢量,相对于传统两电平逆变器能够使得直接电流跟踪控制变得更加精确,能进一步减小电流纹波。但是三电平逆变器存在中点电压平衡问题,如果不对中点电压进行控制会使得电机无法正常工作,同时在大容量三电平逆变器中一般需要其降低开关频率。因此,提出一种具有中点电压平衡和降低开关频率功能的模型预测直接电流控制方案:通过对中点电压进行预测控制,在模型预测直接电流控制的价值函数中加入开关切换次数的约束,能将中点电压有效控制在给定的范围内,并同时实现逆变器开关频率的降低;针对控制延时导致定子电流在参考值附近振荡并增加电流纹波和转矩脉动,采用延时补偿提高控制系统性能。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和可行性。

基于直接电流控制的STATCOM无功补偿仿真

为提高电网的功率因数和补偿电网的无功分量,采用了静止同步补偿器(STATCOM),该补偿器不仅能根据电网无功电流变化来实时检测和补偿电网中的无功电流,而且能使电网的电流相位和电压相位保持一致.重点分析了STATCOM的核心算法,提出了基于d-q变换的直接电流控制方式,并在MATLAB工具中对STATCOM进行了系统的仿真研究.研究结果表明:在给定的条件下,STATCOM保持了电网的电流和电压相位一致,提高了电网功率因数.该补偿器的直接电流控制方式响应速度快,可以很好地补偿电网的无功,提高电网的功率因数.