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。

电网电压不平衡及谐波畸变时基波电压同步信号的检测

提出了一种电网电压不平衡及谐波畸变时基波电压同步信号的检测方法。通过采用一种新颖的谐振式锁相环技术,快速补偿锁相过程中各类电网故障引起的相位跟踪误差,有效地抑制了电网电压中负序及谐波分量引起的频率波动、相位抖动。该方法不仅适用于理想电网条件,更可在各种电压跌落、三相不平衡和谐波畸变等严重瞬态、稳态电网故障下,实现基波电压同步信号的快速检测和电压中基波正、负序分量与谐波分量的分离和提取。仿真与实验结果表明,所提出方法具有检测精度高、实时性好、适应性强和简单实用的特点,可为各种风力发电机组、太阳能光伏并网装置、可逆调速传动系统和动态无功补偿器等并网电力电子设备的运行控制提供有效和可靠的控制基准。

不平衡且谐波畸变电网电压下双馈风电系统控制策略

针对并网点电压不平衡且同时含有5次、7次谐波电压的电网条件,文中利用串联网侧变换器和并联网侧变换器的协调控制以及正向同步旋转轴系下的比例积分—双频谐振(PI-DFR)控制器,提出了基于串联网侧变换器的双馈风电系统在不平衡且谐波畸变电网电压下的改进控制策略;在实现了定转子电流平衡无畸变、发电机输出功率和电磁转矩无波动的同时,亦消除了系统输出有功功率的2倍和6倍频波动。此外,还提出了考虑并联网侧变换器电流容量时参考电流指令在其电流最大值下的分配原则及分配后的参考电流指令。对一台2MW基于串联网侧变换器的双馈风电系统在不平衡且谐波畸变电网电压下的仿真分析,验证了所提控制策略及并联网侧变换器参考电流指令分配原则的正确性。

电网电压不平衡且谐波畸变时双馈风电机组转矩波动抑制

针对并网点电压不平衡且同时含有5次、7次等电力谐波的弱电网运行环境,建立了双馈感应发电机(DFIG)的完整数学模型,评估了负序和谐波电压成分对DFIG电磁转矩以及定子输出有功、无功功率的负面影响,进而提出了一种转矩波动抑制策略。给出了相应的转子电流指令算法,并设计了比例—积分—双频谐振(PI-DFR)电流控制器,其可在无需转子电流相序分解的前提下实现对基波正序、负序及谐波分量的有效、快速调节。实验结果表明,所提出的控制方案能够明显抑制恶劣电网条件下DFIG的电磁转矩波动,从而提高风电机组在电网故障时的不脱网运行能力。

电网电压不平衡条件下Vienna整流器控制及电流过零畸变抑制方法

当电网电压不平衡时,Vienna整流器的直流侧和交流侧将分别出现偶次谐波和奇次谐波,并且电流的过零畸变将会加剧。因此,在电网电压不平衡时,该文建立Vienna整流器在双dq坐标系下的数学模型,计算电流与输出电压之间的夹角,分析基于不同控制目标的2种控制方法及其电流过零畸变,提出一种可以在全调制度范围内最大程度降低电流过零畸变的调制方法,称为垂足近似合成法,所提方法在电网平衡和不平衡时均适用。最后,搭建额定功率为4.6kW的Vienna整流器实验样机,实验结果验证所提方法的可行性和优越性.

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。

电网畸变不平衡条件下基于MAF-ANF的谐波检测方法研究

有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)补偿电流检测环节对其补偿性能有着重要的影响。三相电网电压不对称且畸变时,传统的p-q法和i_p-i_q法无法准确实现对负荷综合补偿。为此文中引入基于滑动平均滤波器-自适应陷波滤波器(MAF-ANF)的方法实现对非理想电网电压条件下网侧电压的处理,得到平衡无畸变的电网电压,并对负载电流处理,得到准确的基波电流正序分量。然后对传统p-q法进行改进,得到了基于MAF-ANF的谐波检测方法,该方法较传统方法谐波检测精度提高,取得了更好的补偿效果。最后通过Simulink仿真证明了在非理想电网电压条件下所提检测算法的正确性和有效性。

电网电压不平衡和谐波畸变下新型并网锁相环设计

针对日益增加的分布式能源并网,旨在设计一种新型的锁相环(PLL),以克服主流PLL在电网电压不平衡和谐波畸变下难以精确地锁定电压频率和相位的不足。由于电压不平衡静止坐标系下电压正负序交流分量存在耦合关系,采用交叉解耦双复系数滤波器(DCCF)结构提取和分离电压正负序分量。利用多变量滤波器(MVF)对输入电压基波正序分量幅值无衰减、零相移特性,将MVF结构引入交叉解耦DCCF结构中,设计一种新型的PLL结构,以增强在高谐波畸变下的滤波能力。最后进行Matlab/Simulink仿真,证明所提出的PLL在电压不平衡、电压频率阶跃和相角跳变下能够快速精确地锁定频率和相位,且比双复系数滤波器锁相环(DCCF-PLL)具有更好的滤波能力。

针对电网不平衡与谐波干扰的风电机组锁相环改进设计

针对风电机组所用传统锁相环在电网电压不平衡、直流偏移、高次谐波干扰及频率闪变等工况下无法快速准确锁定电网电压频率相位的问题,设计了一种改进的锁相环。首先建立实际电网电压数学模型,推导说明谐波分量与直流偏移对传统锁相环产生的不良影响。其次通过增加一阶低通滤波环节改进二阶广义积分器,在获取电压正序分量的同时增强锁相环对直流偏移量的抑制能力。结合滑动平均滤波器滤除高次谐波分量,并引人频率反馈,对滑动平均滤波器采样窗口时间进行实时矫正,以提升电压频率变化时锁相环谐波消除性能。最后,通过仿真验证所提改进锁相环在不同电压故障工况下的有效性。

不平衡及谐波电网条件下双馈风电变流器的改进控制研究

针对双馈风电机组在电网电压不平衡及谐波畸变条件下的故障穿越问题,分析了此类电网故障对机组运行性能的影响,提出了一种双馈机组转子侧、网侧变流器的协同控制方案。通过改进转子侧、网侧变流器的矢量控制算法,抑制了双馈感应电机的电磁转矩波动,降低了机组输出总有功功率的波动,获得了对称、正弦的机组输出电流。仿真结果表明,所述控制方案能够显著改善双馈风电机组在此类电网故障条件下的运行性能,从而提高机组的故障穿越运行能力。

电网电压畸变不平衡情况下三相光伏并网逆变器控制策略

电网电压不平衡且畸变情况下的系统控制策略是大规模光伏系统并网运行需要解决的关键问题之一。为实现光伏系统输出恒定有功功率,同时并网电流谐波含量满足IEEEStd.929-2000标准,提出一种系统控制策略。首先对光伏系统输出功率流进行分析,在此基础上推导出系统输出恒定有功功率对应的并网电流参考指令,设计电网电压正序/负序分量的测量方案,建立基于并联无源阻尼的并网控制模型;对系统稳定性进行分析,并对系统稳态误差控制进行探讨;最后在电网电压畸变/不平衡情况下对系统控制方案进行实验测试。实验结果验证了提出方法的有效性。

电网电压畸变不平衡情况下三相PWM整流器无锁相环直流母线恒压控制策略

直流母线恒压控制是三相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器非理想电网电压情况下稳定运行的关键问题之一。首先建立三相PWM整流器的小信号模型,推导出直流母线电压的传递函数表达式;在此基础上分析电网电压畸变不平衡情况下直流侧波动的原因,进而提出一种无锁相环直流母线恒压控制方法;最后搭建系统硬件实验平台,在电网电压畸变和不平衡情况下对传统方案和提出的方案进行实验研究。实验结果验证了该方法的有效性。

电网电压不平衡下三相光伏发电系统的谐波电流抑制

电网电压不平衡下光伏发电不脱网运行会使三相光伏逆变器产生显著的谐波电流。本文对不平衡电压下光伏发电功率控制进行研究,分析其电流谐波总畸变率和各次电流谐波特性;推导光伏发电功率波动、总谐波畸变率和奇次谐波电流有效值解析表达式,考虑光伏发电注入电流谐波和功率波动的限制,提出了两种功率控制调节系数算法,建立电压不平衡下光伏发电的谐波电流抑制策略。通过PSCAD/EMTDC仿真结果验证了该方法的可行性。

针对电网不平衡与谐波的锁相环改进设计

在新能源并网发电系统中,准确地提取电网电压的频率、相位和幅值等电网同步信号是实施有效控制的基础。针对电网不平衡与谐波条件下电网同步信号的检测需求,提出了一种静止坐标系下的改进型锁相环设计方法。该方法采用谐振器提取并滤除电网电压中的高频谐波,结合自适应陷波器(ANF)与正负序消除环路(PNSC)完成电压正负序分离,进而准确地提取电网正序电压的同步信息。仿真和实验结果表明,在不平衡与谐波电网条件下,所设计的锁相环能够快速准确地锁定电网电压的属性,且具有检测精度高、对频率波动鲁棒性强等优点,可为新能源并网发电控制提供可靠的基准信号。

电网无功及不平衡补偿中的谐波抑制

讨论了当对低压电网进行无功及不平衡综合补偿时的谐波问题的处理。对谐波不超过国家标准的电网进行综合补偿时 ,应考虑补偿可能带来的谐波放大 ,因此在综合补偿方案中应有谐波放大抑制的措施。对谐波超过国家标准的电网进行综合补偿时 ,先设计谐波滤除方案 ,并结合某实际电网用 C型电力滤波器对无功及三相不平衡进行了综合补偿。补偿结果证明了该方法的有效性。

电网不平衡时双馈感应发电机定子负序和谐波电流抑制方法

电网电压不平衡时,若采用传统的电网电压定向矢量控制策略,双馈感应发电机(DFIG)定子侧除基波正序和负序电流外,还会产生相位互差120°的非零序三次谐波电流分量,不对称电流会加重电机绕组发热程度,影响双馈机组供电质量。为了抑制定子电流负序和非零序三次谐波分量,首先,详细分析了电网不平衡时,DFIG定子绕组负序和非零序三次谐波电流产生的原因;然后,建立了DFIG在负序和三次谐波同步旋转轴系下的数学模型,进而提出了引入负序和三次谐波控制的改进控制策略;最后,进行了仿真和实验研究,其结果与理论分析相一致,并且验证了所提改进控制策略能够有效抑制定子负序和非零序三次谐波电流分量。

不平衡及谐波电网电压下并网逆变器的直接功率控制策略

为提高并网逆变器对电网的适应能力,提出了不平衡及谐波电网电压下并网逆变器的直接功率控制策略。建立了同步旋转坐标系下的并网逆变器数学模型;以输出有功和无功功率平稳或输出电流三相平衡且波形正弦为控制目标,在传统直接功率控制基础上引入矢量比例积分(vector proportional integrator,VPI)谐振控制器以抑制功率或者电流的波动;分析了VPI谐振调节器的参数设计规律及不同控制目标下所提策略的控制性能。实验结果验证了所提策略的有效性。

不平衡及谐波电网下并网逆变器的谐振滑模控制技术

为提高不平衡及谐波电网下并网逆变器的运行性能,通过建立不平衡及谐波电网下并网逆变器的数学模型,以输出电流正弦或输出有功/无功功率平稳为控制目标,提出不平衡及谐波电网下并网逆变器基于谐振滑模的直接功率控制策略。为避免不平衡及谐波电网电压对相位检测精度的影响,所提谐振滑模控制策略在静止坐标系中实现。此外对所提控制策略的稳定性和收敛性进行深入分析。最后通过构建并网逆变器实验系统,对所提控制策略的正确性和可行性进行实验验证。

跨声风扇周向畸变流动的谐波平衡法计算

研究了采用"相位延迟"边界条件的谐波平衡法用于周向进气畸变计算的可行性及其计算效率,考虑了进气总压畸变形式为正弦波和方波的两种情况。对于正弦波形式的进气总压畸变采用较少阶数的谐波计算就可得到和双时间推进法相近的计算结果,计算速度最大可以提高48倍。对于方波形式的进气畸变,则需要采用更多阶数的谐波计算才能还原得到较准确的非定常流场,计算速度提高了7倍。算例表明,谐波平衡法可以有效的应用于跨声风扇周向进气畸变的非定常计算中,同时大幅提高计算速度。

不平衡及谐波电网下基于静止坐标系的并网逆变器直接功率控制

为提高电网不平衡及电网背景谐波下电压源并网逆变器的运行性能,以静止坐标系下并网逆变器数学模型为基础,提出不平衡及谐波电网下并网逆变器的直接功率控制策略,实现输出功率平稳或输出电流平衡且正弦的两个独立的控制目标。所提控制策略使用降阶广义积分器实现对电网电压基频分量的快速准确提取,从而计算得到输出电流平衡且正弦控制目标下的功率参考补偿项。所提控制策略使用矢量比例积分谐振器实现对功率参考中波动分量的精确控制。最后通过构建并网逆变器实验系统,对所提控制策略的可行性和有效性进行了实验验证。