双向全桥隔离DC/DC变换器最小峰值电流及其虚拟功率控制方法

针对双向全桥隔离DC/DC变换器,以减少变换器硬件与控制系统的设计成本为目标,该文重点开展相移控制方法研究。首先,为减小变换器峰值电流与磁性元件设计成本,分析了一种通用的三重相移控制方法,在此基础上,给出了相应的最小峰值电流控制算法。然后,针对现有最小峰值电流控制运算量和复杂性大的缺点,提出了一种虚拟功率控制方法,该算法可以取消负载电流传感器,且对电感参数无依赖性;最后,基于RT-LAB与TMS320F28335的硬件在环实验平台对所提出的算法进行了半实物实验验证。实验结果表明,在宽范围输入电压的情况下,基于该虚拟功率控制的最小峰值电流控制算法能有效地减小变换器的电流应力。

基于输入电压前馈的双向有源桥DC-DC变换器虚拟功率控制方法

针对电力电子变压器前级单相脉冲整流器直流侧电压含有二倍电网频率脉动的现象,该文以电力电子变压器中的双向有源桥式DC—DC变换器为研究对象,研究在输入电压脉动情况下变换器输入与输出之间的关系。首先通过变换器的小信号模型,分别针对输出电压开环和闭环控制情况,揭示输入电压脉动情况下输入与输出电压之间的定量关系。为了抑制输出电压脉动,提出一种基于的输入电压前馈的虚拟功率控制方法,并且选取虚拟功率控制方法和输入电压前馈的PI闭环控制与之对比。在基于TMS320F28335控制器的实物实验平台上,对理论分析和抑制算法进行实验验证。实验结果表明:在输入电压脉动情况下,输入与输出电压之间的定量关系描述正确,并且传统电压闭环对输出脉动的影响很小,与虚拟功率控制方法和输入电压前馈的PI闭环控制相比,所提出的输入电压前馈的虚拟功率控制方法能更加有效地抑制输出电压脉动,并且在输入电压突变和负载突变时也具有最优的动态性能。

构网型与跟网型VSC的功率精确分配控制策略

针对构网型电压源变换器(VSC)与跟网型VSC并列运行时系统调节能力不足及功率分配效果差的问题,提出了一种构网型VSC与跟网型VSC的功率精确分配控制策略。首先,针对跟网型VSC传统PQ控制结构的缺点,提出了改进倒下垂控制方法,使得跟网型VSC在恒功率输出的基础上具备下垂调节特性,可与构网型VSC一起响应负载扰动,提高了系统调节能力和本地负载的供电可靠性,构网型VSC采用虚拟同步机(VSG)控制。其次,引入虚拟功率控制和虚拟阻抗控制,实现构网型VSC与跟网型VSC输出功率解耦及等效线路阻抗匹配。最后,利用实验平台对所提控制策略的有效性进行验证。

基于虚拟磁链直接功率控制的四象限级联型多电平逆变器简化结构

传统四象限级联型逆变器由多个四象限电压胞组成,需要大量电量传感器及滤波电感,造成系统体积和成本显著增加。该文提出一种四象限级联型逆变器的新型简化结构,将基于虚拟磁链直接功率控制策略(virtual-flux-linkage direct power control strategy,VF-DPC)的PWM整流器与传统H桥逆变器相结合,引入虚拟磁链的概念并用于计算瞬时有功和无功功率,无需检测输入变压器二次侧输出电压,省去了交流电压传感器,并避免计算输入电流的微分;通过适当提高变压器感抗以起到滤波作用,从而取代了电压胞输入端滤波电感。所提出的简化结构具有体积小,有效降低传感器数量,抗干扰能力强,能量自由双向传递,输入、输出电流谐波含量较低等优点。仿真和实验结果证明了该新型简化结构及其控制策略的正确性和可行性。

基于虚拟磁链的直接功率控制在VSC-HVDC中的应用

基于电压源换流器的高压直流输电系统(voltage sourced converter HVDC,VSC-HVDC)作为一种新型的直流输电技术,克服了传统直流输电系统中的换相失败、必须联结于有源网络等缺点,在新能源发电并网、孤岛供电、交联系统互联等应用场合具有广阔前景。研究了VSC-HVDC系统基于虚拟磁链定向直接功率的控制方法,根据推导的VSC电流矢量方程分析了空间电压矢量对有功功率、无功功率的作用机制,并由此改进了功率开关器件控制开关状态表的选择方案,仿真结果表明,新的开关状态表使得系统有功、无功功率调节更加平滑、快速,功率波动更小,从而提高了电力系统的稳定性。

改进的基于虚拟磁链直接功率控制方法

介绍了三相电压型PWM整流器基于虚拟磁链的直接功率控制(VF-DPC),介绍了虚拟磁链估算中积分初值问题的解决方法,以及一种改进开关表(ST)。仿真结果表明:改进ST是可行的,与传统开关表比,改进ST后的输入电流谐波含量要小得多;与基于电压定向的DPC(V-DPC)相比,VF-DPC可减小电网电压不平衡或失真的影响,控制效果更好。

双有源桥DC-DC变换器虚拟直接功率控制策略

动态响应特性是双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)DC-DC变换器的一个关键指标。为了提高DAB DC-DC变换器在系统发生扰动时的动态响应速度,在单移相控制的基础上,结合直接功率前馈控制(Direct Power Feed-Forward Control,DPFFC)策略,提出了一种虚拟直接功率控制(Virtual Direct Power Control,VDPC)策略,并建立了VDPC策略下系统发生扰动时的小信号模型,该控制方法无电感、无变压器变比等电路参数参与控制,提高了控制方法的兼容性。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上,对虚拟直接功率控制和直接功率前馈控制进行了对比仿真,仿真结果表明:在DAB DC-DC变换器输入电压和负载发生扰动时,虚拟直接功率控制方法具有更快的动态响应性能,且能保证输出电压基本不变。

基于双重移相的双向有源全桥DC-DC变换器优化控制策略

针对双向有源全桥变换器存在回流功率过大、开关器件硬开通损耗以及动态响应速度较差等问题,文中基于双重移相控制提出一种虚拟直接功率的回流功率优化方法。通过对双重移相控制下的工作原理及工作特性进行分析,推导出零电压开关软开关边界,并以软开关为约束条件,利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件优化算法得到全功率范围内的回流功率优化方案。该方案与所提虚拟直接功率法相结合并同时作用,当运行状态发生变化后,系统不仅可以有效减小变换器的回流功率,而且也能够增强变换器的动态响应速度。最后搭建MATLAB/Simulink仿真模型以及小功率变换器实验样机,通过不同控制策略下的对比实验,验证了该策略的正确性以及优越性。

改进下垂控制在船舶电站并联运行中的应用

为了解决跨接线造成不同电站发电机组输出无功功率不平衡的问题,提出一种改进型虚拟功率下垂控制策略。该方案利用各机组的虚拟无功功率信息,修改虚拟无功电压下垂特性曲线的电压配置,达到提高虚拟无功功率分配精度的目的,进而实现有功功率和无功功率的合理分配。同时,通过自适应修改下垂增益对电压和频率进行二次调节,保证系统电压和频率不偏离额定值。PSCAD中的仿真结果表明,该改进下垂控制策略能够快速有效地改善发电机组输出功率的分配精度,并且提高系统频率和电压质量。

考虑风荷协同参与调频的电力系统低频减载策略仿真研究

随着新能源机组的大规模并网,传统的低频减载策略由于未充分考虑风电参与调频的优势,且采用负荷被动切除的策略,很难满足电力系统运行的安全性与经济性要求。为了探究风电机组与柔性可调负荷共同参与调频对电力系统低频减载策略的影响,分析了风电机组及柔性负荷参与电网频率响应的模型,阐述了电力系统低频减载实施方案的配置原则,在仿真软件中搭建风荷共同参与调频模型并依照区域大电网实际运行情况进行低频减载仿真计算。计算结果表明,考虑虚拟惯性控制的风电机组与柔性可调负荷共同调频下的低频减载切除负荷量相比于传统低频减载策略明显减少,风荷协同参与调频对增强电力系统频率稳定防线及优化减载量等方面都具有重要的研究意义。

双有源桥变换器动态响应影响因素及改善对策

动态响应性能是双有源桥(DAB)变换器能否胜任实际应用场景的关键。为了深入理解当前DAB变换器的动态控制策略,首先分析了直流偏移、死区效应和非线性特性等影响DAB变换器动态响应的因素;然后以抑制直流偏移和改善输入电压及负载突变动态响应为目标,对瞬态移相调制、预测电感电流控制、线性电压控制、负载电流前馈、基于功率的控制和模型预测控制算法等方面进行了研究;最后分析了其优点与不足。模型预测控制和直接功率控制等算法可以有效提高DAB变换器的动态性能。针对现有动态控制策略的局限,未来可向算法集成、多目标控制和提高算法效率等方向发展。

基于VF-DPC的地铁供电系统

为了克服传统虚拟磁链(VF)计算器存在直流偏移、积分饱和的问题,将虚拟磁链直接功率控制策略(VFDPC)应用于地铁牵引整流器中。虚拟磁链直接功率控制策略可以直接计算瞬时有功功率P和无功功率Q,结合SVM,构成了开关频率固定VF-SVM-DPC控制策略。仿真实验证明,此控制策略性能良好,牵引供电系统鲁棒性好、动态响应速度快且谐波污染少,能满足地铁牵引供电系统的指标要求。