基于分数阶的PMLSM比例积分矢量谐振控制

永磁直线同步电动机(PMLSM)运行时电流谐波会影响控制精度和鲁棒性,此处提出一种基于分数阶的比例积分矢量谐振控制(PI-FOVRC)方法。比例积分矢量谐振控制器可少电流谐波,但PMLSM运行时有参数变化现象,导致矢量谐振控制(VRC)增益降低,谐波增大。为此,在VRC中引入分数阶,设计PI-FOVRC,降低增益,减少谐波。理论分析和实验结果表明,所设计的PI-FOVRC方法提高了系统控制精度,减少了电流谐波,提高了系统鲁棒性。

谐波电网电压下基于矢量谐振控制的双馈异步发电机集成控制策略

通过建立5次、7次谐波电网电压下双馈异步风力发电机(DFIG)的数学模型,分析了DFIG风电机组运行于谐波电网下所产生的性能恶化。为改进DFIG在谐波电网下的运行性能,以DFIG定子电流正弦或定子输出有功/无功功率平稳为谐波控制目标,在转子电流PI闭环调节的基础上,加入定子电流矢量谐振控制或定子功率矢量谐振控制,以达到上述DFIG在谐波电网下的控制目标。为了有效实现控制目标,深入分析和对比了普通谐振控制器和矢量谐振控制器在DFIG运行于谐波电网下的300Hz交流信号调节性能。矢量谐振控制器由于其更为精确的300Hz交流信号调节能力以及充裕的相位裕度以确保闭环工作稳定性,因而更有助于DFIG在谐波电网下控制目标的实现。通过构建的风电机组,实验结果验证了本文所提出的谐波电网电压下的集成控制策略的正确性及有效性。

基于矢量谐振控制的负荷补偿装置研究

通过对某地区居民、工业两类典型负荷数据的采集,利用电压不平衡和电压偏差两项指标分析了该地区在不同时间段内的负荷数据。针对分析结果所体现的电能质量问题,提出了一种基于矢量谐振控制的三相四线制有源电力滤波器控制策略,同时对比分析了矢量谐振控制器与传统比例谐振控制器的幅频特性和相频特性,仿真结果表明,所提的矢量控制器能在较大范围内保持较高的增益,有良好的频率选择性和较大的稳定裕度。最后,采用提出的控制策略完成了一台实验样机,经现场实测验证了该策略的可行性,电能质量有所改善,实验结果达到预期效果。

基于矢量谐振控制的三相四线制APF控制策略

三相四线制有源滤波器能有效解决0.4 kV低压配电系统中非线性负荷产生的谐波污染、不平衡等电能质量问题。为有效提高其动态性能,该文提出了一种基于矢量谐振控制的三相四线制有源滤波器控制策略。首先,直接将网侧电流、直流母线电压作为状态变量,建立了其在dq0旋转坐标系下的数学模型。其次,该控制策略基于无谐波检测控制原理,利用了矢量谐振控制频率适应性好和稳定裕度大的优点,实现了对交流谐波分量的快速跟踪控制,具有动态响应速度快、稳态精度高、计算量小的特点,并采用delta变换进行了数字化实现。最后,通过研制的30 kV·A实验样机证实了所提控制策略的有效性,取得了预期效果。

矢量谐振控制器在并联有源滤波器中的应用

针对并联有源滤波器(SAPF)补偿电流的控制问题,分析了比例积分(PI)控制器和矢量谐振(VR)控制器对SAPF补偿电流控制的优势和不足之处,提出了这两种控制器并联的电流控制策略,具体将PI控制器、VR控制器分别用于在同步旋转坐标系下无静差地调节基波电流分量和相应频率次的谐波电流分量,介绍了SAPF的数学模型及其特点,并基于零极点对消的方法,详细分析了PI控制器和VR控制器的电流闭环频率特性,论证了并联电流控制方法的可行性,并在Matlab/Simulink模块中搭建的SAPF仿真系统和SAPF实验样机中进行了应用验证。仿真和实验结果都表明,采用该方法的SAPF对主要次的谐波电流有良好的补偿效果。

不对称电网电压下基于降阶矢量谐振器的MMC-HVDC直接功率控制策略

该文引入新型瞬时功率,将新型瞬时功率和传统瞬时功率进行深入对比,建立基于新型瞬时功率的通用功率模型。提出基于新型瞬时功率和比例积分–降阶矢量谐振器(proportional integral plus reduced order vector resonant controller,PI-ROVRC)的直接功率控制策略。PI用于控制瞬时功率中的直流分量,ROVRC用于消除瞬时功率中的2倍频正序波动分量。设计整体的控制结构,对ROVRC的控制性能、模型参数鲁棒性进行深入分析,并给出ROVRC的实现方法。该文所提策略省略了电流内环,实现了有功、无功的直接控制。此外,相比于传统的功率控制策略,无需计算功率补偿项,因而不需要分离出负序电压和正序电流,控制结构简单。仿真结果表明,所提策略在电网电压对称、不对称、电网频率变化和桥臂电感参数偏移等情况下均能取得良好的控制效果。

比例矢量谐振控制策略在APF中的应用研究

以网侧电流为控制对象,省去了负载谐波检测装置,使有源电力滤波器的控制性能不受谐波跟踪过程的影响;控制策略中使用电流比例矢量谐振控制器,并引入零阶保持器以及滞后一拍控制;在此基础上讨论APF数字控制系统的影响,最后通过仿真和实验验证APF的补偿效果。

三相四线制APF改进型矢量谐振控制策略

提出一种基于改进型矢量谐振控制(VRC)的三相四线制有源电力滤波器(APF)新型非谐波检测控制策略。利用网侧电流和逆变器直流母线电压作为状态变量,建立具有分裂电容结构的数学模型。该控制策略无需谐波探测器,可直接对网侧电流进行检测和补偿,既可保证补偿精度又能改善系统动态响应特性。通过对电流环进行改进,使其具有更好的频率响应和稳定裕度。最后,对数学模型进行仿真,并成功搭建样机进行实验。

不平衡电网下MMC控制策略

为了保障MMC-HVDC系统在不平衡电网下的稳定运行,需采取有效的不平衡控制策略。为此,提出一种改进的MMC不平衡控制策略。在正向同步旋转坐标系下,采用电流比例积分(PI)附加准降阶矢量谐振器(QROVRC)的控制策略,将负序电流指令值转换到正向同步旋转坐标下,实现对正、负序电流的统一控制。所提控制策略不需对电流进行正、负序分离,简化了控制系统。在MATLAB中搭建仿真模型进行仿真验证,结果表明改进的不平衡控制策略结构简单,抗电网频率偏移能力强,能较好地实现控制目标。

三相四线制有源电力滤波器指定次数谐波控制策略

针对三相四线制低压配电网不平衡非线性负载的电能质量问题,提出采用矢量谐振控制器对电容分离型有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)进行指定次数谐波控制方案。在αβγ坐标系下对电容分离型APF进行建模,省去了在dq坐标系下的电流交叉解耦环节。比例谐振控制器应用在APF闭环控制系统时,存在各次谐振点附近谐振尖峰影响闭环控制系统稳定性和补偿精度的问题,采用矢量谐振控制器实现指定次数谐波跟踪控制,其分子零点与控制对象的极点抵消,实现控制系统降阶,提高了控制性能。仿真结果表明,所提控制方法在针对指定次数谐波补偿方面有着良好效果,其三相不平衡被抑制,直流侧电容电压得到均衡控制,证明了所提方法有效性。

Z-域下基于快速谐波电流检测的有源滤波器设计方法

为提高有源滤波器(active power filter,APF)的动态响应和补偿性能,提出一种Z-域下基于快速谐波电流检测的控制策略。谐波电流检测环节采用特定次谐波陷波器和低通滤波器的组合滤波器,特定次谐波陷波器滤除低次谐波,低通滤波器频带较宽,滤除高次谐波,可有效解决传统滤波器的带宽和响应时间上的矛盾。电流控制环在基波dq同步旋转坐标系下,将基波电流与谐波电流分开控制,谐波电流采用矢量谐振控制器,并在离散域下进行参数设计,可避免数字化过程中引入的偏差。通过仿真和实验结果验证该方法能够快速分离谐波电流,在负载波动时能保持直流侧电压稳定并实现较好的补偿效果。

混合型APF的选择性谐波补偿控制策略研究

混合有源电力滤波器(HAPF)将有源电力滤波器(APF)和无源滤波器相结合,既能弥补无源滤波器的缺点,又能有效降低APF的容量,在工程实际中具有很强的实用性。针对一种单调谐HAPF,分析了其拓扑结构,推导得到了α,β坐标系下的电流控制模型;提出了一种基于负载电流检测方式的选择性谐波补偿控制策略,电流控制环节采用多个矢量谐振控制器并联同时实现了指令次谐波提取和谐波跟踪。最后搭建了实验平台进行实验,结果证明了所提控制策略的有效性。

非线性负载下并联型APF谐波电流控制方法

随着电力电子装置中电压源型非线性负载的使用越来越多,并联型APF的谐波补偿特性受到了严重影响。通过理论分析并联型APF不适合补偿电压源型非线性负载的原因,提出一种基于VR控制器的选择性谐波电流控制方法,对指定次谐波分别控制,在提高系统稳态性能的同时,抑制谐波电流放大效应,使在这类非线性负载下并联型APF的谐波补偿特性得到了有效改善。通过仿真以及实验验证了该控制方法的有效性。

三相四桥臂逆变器的复合控制

随着风能、太阳能等清洁能源在电网中的应用,逆变器不可或缺.电网中的谐波和不平衡负载影响电网的电能质量,因此逆变器的控制策略及控制方法尤为重要.为提高电能质量,以三相四桥臂逆变器为模型,提出了比例积分PI、矢量谐振(vector resonant,VR)控制和重复(repetitive control,RC)控制相结合的复合控制方法.其中比例积分控制器能够抑制直流分量的干扰;矢量谐振控制器能够抑制特定频率且含量较高的谐波;重复控制器抑制多次且含量较低的谐波并减小稳态误差.仿真结果验证了所提控制方法能有效提高逆变器输出电压电流波形质量.

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。

电网电压不平衡下MMC-HVDC协调控制策略

针对高压直流输电下的电网电压不平衡问题,传统控制策略采用分开抑制负序电流和功率波动,增加了控制的难度,降低了电网稳定性。针对电网电压不平衡问题,文中首先引入功率调节因子,实现电流与功率的协调控制。进一步将比例降阶矢量谐振控制器(PI-ROVRC)作为电流内环控制,比例-积分控制器对电网电流的直流分量实现无静差控制,ROVRC对电网电流中的交流分量进行无差跟踪控制,从而提高MMC交流侧的电流质量。对电网电压不平衡时交流侧的过流问题进一步探讨,采用修正有功功率指令值的方法,将故障时的电流幅值限制在指定范围内,从而提高系统的动态性与可靠性。最后通过PSCAD/EMTDC仿真平台进行仿真验证,结果表明所提控制策略与仿真相符,证明了所提方案可行性和有效性。

用于0.4kV微电网的四桥臂APF改进型控制策略研究

采用无谐波检测控制原理,提出一种基于多内模原理的四桥臂APF改进型控制策略。首先通过等量代换直接将网侧电流、直流母线电压作为状态变量,建立四桥臂APF在αβγ静止坐标系下的数学模型。然后,针对应用于0.4 kV微电网的四桥臂APF的特殊要求:功率波动频繁、动态响应速度快,在αβγ静止坐标系下采用所提出的四桥臂APF改进型控制策略,即由比例积分PI、矢量谐振VR、重复控制RC构成的多内模复合控制器作为四桥臂APF的电流环控制器,使得四桥臂APF具有动态响应速度快、稳态精度高、计算量小的特点,为0.4 kV微电网的优质电能提供保障。最后通过仿真和实验验证所提控制策略的可行性。