基于比例积分–降阶谐振调节器的并网逆变器不平衡控制

不平衡电网电压条件下并网逆变器的有效控制,对提高其并网运行能力具有重要意义。提出一种新型调节器,即比例积分–降阶谐振(proportion integral plus reduced orderresonant,PI-ROR)调节器,可以对交流信号进行无差控制,且易于数字化实现。不平衡电网电压条件下,该电流调节器可直接在正向同步旋转坐标中对输出电流进行无差控制,无需进行电流的正、负序分解。通过仿真和实验验证采用该调节器对不平衡电流控制的可行性,并对比该调节器与PI调节器的不平衡控制性能。仿真和实验结果表明,基于提出的PI-ROR调节器的不平衡控制方案可改善并网逆变器的动态性能,提高系统在电网电压不平衡条件下的运行能力。

采用降阶谐振调节器的并网逆变器锁频环技术

在大规模新能源并网发电场合,电网常会出现电压跌落、频率突变、谐波污染等故障,给并网逆变器的运行控制提出了较高的要求。因此,需要采用更高性能的锁相(频)环技术实现故障情况下电网同步,增强并网逆变器的并网控制性能。提出一种基于降阶谐振调节器的锁频环(frequency-locked loop based on reduced order resonant controller,ROR-FLL)技术,频率自适应能够通过简单的反馈控制环节实现。ROR-FLL能够快速精确的从非理想正弦电压中分离出正序、负序、谐波分量,且其实现比较灵活、简单。仿真和实验结果验证了该锁频环的可行性及动态性能。

基于降阶谐振调节器的正负序分量检测方法

在电网不平衡下并网逆变器的控制策略中需对电网电压进行正负序分量准确检测,还需要对电流的正负序分量进行控制。研究了一种谐振调节器,该调节器是由传统的二阶谐振(SOGI)调节器降阶得到,称之为降阶谐振(ROR)调节器,理论分析表明,其能在特定频率下对交流量的正序或负序分量实现独立的无静差调节。将其应用在电网电压和电流的正负序检测中,提出一种新的电网电压和电流正负序检测方法,该方法加入了调节器的积分系数,角频率由锁相环反馈得到,实现自适应调节。仿真和实验验证了所提方法动态响应快,能在静止坐标系下分别对电网基波正负序分量实现无差跟踪,并具有一定的抗谐波干扰能力。

不平衡电网电压下MMC的比例降阶谐振控制策略

当电网电压出现不平衡时,模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)型高压直流输电(high current direct current,HVDC)系统的电能传输将受到明显影响。针对该问题,文章首先分析了不平衡故障时MMC的相关内、外特性,指出在不同不平衡控制目标下MMC内部均可能出现零序环流,零序环流流入直流侧将引起直流电压/电流的二倍频波动;然后在αβ坐标系下建立MMC不平衡控制系统,基于比例降阶谐振调节器设计电流内环和环流抑制控制器;仿真结果验证了文章所提出控制策略的有效性。

基于降阶谐振调节器的永磁同步电机转速估计

利用反电动势进行转速估计是永磁同步电机(PMSM)无传感器控制在中高速区的通用方法。为抑制控制算法、死区效应、负载扰动等引起的谐波和高频噪声对转速估计造成的影响,提出了基于降阶谐振调节器-锁频环(ROR-FLL)的PMSM转速估计方法。通过建立交叉反馈网络的方法,对反电动势中幅值较大的5,7次谐波进行指定谐波消除。最后,搭建了仿真和实验平台,通过正反转实验验证了设计方法的有效性。

不平衡电压下利用降阶谐振控制器的新型VSG控制策略

针对虚拟同步发电机(VSG)在电网电压不平衡条件下逆变器输出电流存在严重畸变和有功、无功功率存在振荡等问题,利用比例积分降阶谐振(PI-ROR)控制器对传统不平衡电压下VSG控制策略进行改进。PI-ROR控制器不需进行电流、电压正负序分离计算就可实现对负序分量的无差控制,因而可将正序、负序电流放到同一dq轴上进行统一控制,与传统的正负序分别控制相比,不仅降低了电流环控制结构的复杂程度还避免了大量正负分离计算带来的控制延时。通过仿真证明PI-ROR控制器与恒有功、恒无功及电流平衡3种控制目标结合,可改善VSG在不平衡电压条件下的稳态、暂态性能。

不平衡电网下基于降阶谐振器的双馈风电系统网侧变换器辅助控制策略

电网电压不平衡条件下,为了最大限度提升双馈发电系统综合运行能力,需考虑网侧变换器的辅助控制功能。本文提出一种采用降阶谐振器的电流控制方案,可实现以消除整个双馈发电系统输出有功、无功功率脉动为目标的辅助控制功能。该控制方案以整个系统输出的有功、无功功率直接作为被控对象,在正转同步旋转坐标系中通过2倍频降阶谐振器对其进行直接调节,可消除以正、负序电压分量为基础的网侧变换器负序电流指令计算环节,并完全无需对电压、电流进行相序分离,即可实现所设定的网侧变换器辅助控制目标。仿真和实验结果表明:所提出采用降阶谐振器的电流控制方案,在电网电压不平衡条件下,既实现消除整个发电系统输出有功、无功功率的脉动的网侧变换器既定控制目标,又可提高双馈系统在不平衡故障下的动态控制性能。

基于降阶谐振控制器的三相逆变器电压控制研究

针对三相逆变器输出侧接非线性负载时输出电压的质量易受谐波影响的问题,选用基于降阶谐振控制器(RRSC)的电压控制方法。与谐振控制器相比,RRSC能够进行正负序的分离,然后分别处理,并且计算量小,运算效率高。为了在此基础上再次降低输出电压谐波含量,进一步改进了RRSC,并将其用于三相逆变器电压控制。最后,对所提控制方法进行了仿真验证,并与降阶谐振控制方法进行了详细分析对比。仿真结果证明了所提控制方法的有效性。

基于降阶谐振调节器的双馈风力发电机正负序分离控制方法

针对因电压不平衡而引起的各分布式电源相角畸变、并网电流不对称等问题,提出了一种基于降阶谐振调节器的电压正负序分离及相角检测方法。介绍了现有正负序分离方法,就其运算复杂的缺点提出改进,并对改进的分离方法及其参数设计分析。与传统方法相比,改进的正负序分离方法能快速分离不平衡电网电压,得到实时相位角,保证了控制系统的实时性。最后在Matlab/Simulink软件平台进行仿真,并通过实验验证控制策略的可行性。

基于降阶谐振控制器的三相逆变器电压控制研究

在电力行业中,电压型三相逆变器是电力系统能够正常稳定运行的重要设备,对能源转换的可靠性与有效性具有极其重要的作用,因此,三相逆变器电压控制技术受到世界各国专业学者的关注与研究。三相逆变器的输出端搭载非线性负载时容易受到谐波因素干扰,进而影响到输出电压的质量,而在三相逆变器中搭载降阶谐振控制装置能够有效解决这一问题。基于此,本文对降阶谐振控制器与三相逆变器的原理进行简单分析,利用仿真模拟试验的方法验证降阶谐振控制器在电力系统中的实际作用,以此研究基于降阶谐振控制器的三相逆变器电压控制。

基于比例降阶准谐振的MMC环流抑制策略

模块化多电平换流器三相桥臂之间存在的数值较大的二次谐波电流即环流,不仅会影响换流器的稳定运行,同时增加了系统损耗。为抑制该环流,本文提出了一种基于比例降阶准谐振的MMC环流抑制器。首先借助二阶广义积分器检测并提取环流中的负序二倍频分量,再利用克拉克变换将三相环流变换到两相静止坐标,再利用降阶准谐振控制器实现对环流的无静差跟踪,得到参考电压修正量。该控制器能够快速精确地从环流分离出负序二倍频分量,且数字化实现简单。最后,在PSCAD/EMTDC搭建11电平MMC-HVDC仿真模型,验证了比例降阶准谐振控制器的有效性。

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。

扩展P-ROQR环流抑制策略在船舶MMC-MVDC电力系统中的应用

为了解决船舶中压直流(MVDC)电力系统中应用的模块化多电平变换器(MMC)存在的环流问题,分析自阻型MMC的拓扑结构及环流产生机理,采用基于2阶广义积分器(SOGI)的滤波器过滤环流中的直流分量。对于环流中的交流分量,提出一种基于比例降阶准比例谐振控制器的新型环流抑制器对其进行抑制。在MATLAB/Simulink软件中搭建船舶自阻型MMC-MVDC电力系统模型。仿真结果表明:所提策略能有效抑制环流中的交流分量;自阻型MMC应用于逆变侧时具有直流故障闭锁能力。所提策略应用于船舶MMC-MVDC电力系统的环流抑制效果优异,同时具有减少桥臂电流畸变,稳定子模块电容电压的作用。

VSC-HVDC谐振及模型预测控制器新型设计

柔性直流输电系统三相电压不平衡时,会出现有功功率和直流电压二次分量的波动,为快速降解不平衡电流中的正、负序分量,提出一种自适应变系数降阶谐振(AROR)调节器的正、负序分离方法和一种新型电网电压不平衡控制器,即比例积分-降阶准谐振(PI-ROQR)电流控制器。在电网电压不平衡时,AROR可以分解正、负序电流,然后PI-ROQR直接在两相静止坐标系下对输出电流进行反馈调节,通过建立离散模型,运用模型预测控制能够更为精准地跟踪电压给定值。通过仿真验证所提方法提高了动态性能和鲁棒性。

基于虚拟RC控制的直流微网多恒功率负载并联谐振抑制策略

为改善电能质量,直流微网中的恒功率负载(CPL)通常配置独立LC滤波器,但参数相近的弱阻尼滤波器并联容易导致LC并联谐振,进而引起CPL输入电压失稳。为此,从直流微网小信号阻抗模型出发,通过推导振荡频率下的降阶电路,揭示了LC并联谐振机理,并分析了滤波器参数差异对LC并联谐振的影响。在此基础上,提出了CPL变换器的虚拟RC控制及其控制参数配置方法,该控制在电流环中附加虚拟RC环节电流来抑制LC并联谐振。最后,在MATLAB/Simulink验证了滤波器参数差异的影响及虚拟RC控制有效性。仿真结果表明,虚拟RC控制在无需增加额外元件前提下,能够近似实现并联电阻电容阻尼的效果。采用所提的控制参数配置方法取虚拟电阻电容为1.38Ω和480μF后,该控制能够在0.2 s内快速抑制LC并联谐振。

并网逆变器新型不平衡控制方案

并网逆变器(GCI)在电网电压不平衡情况下的有效控制,对提高其并网运行能力具有重要意义。为了快速精确地从不平衡电压中地分离出正序、负序分量,本文提出了一种基于降阶谐振(ROR)调节器的正负序分离方法。为了灵活控制及简化实现,电流指令由一个通用等式给出,通过调节式中的常数实现不同的控制目标。然后,本文给出了一种αβ静止坐标系下基于ROR调节器的不平衡控制方案,采用比例降阶谐振(PROR)调节器对正、负序电流进行控制。通过仿真和实验验证了采用ROR调节器进行电压正负序快速分离的可行性,并对不同控制目标下的不平衡控制方案的动稳态性能进行了验证。

基于RORR的VSG带不平衡负载控制策略研究

三相不平衡负载会使逆变器中性点发生偏移,导致输出电压、电流产生畸变。不平衡负载工况下虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)的有效控制,对提高系统稳定性具有重要意义。提出一种改进的VSG分序控制策略,通过采用基于降阶谐振调节器(Reduced Order Resonant,ROR)的正负序分离技术,在传统VSG励磁控制策略基础上加入ROR调节器,以抑制输出电压中存在的二倍频波动分量。同时在电压电流双环中加入负序电压环,进一步控制负序电压分量。通过Matlab/Simulink搭建了单台VSG仿真模型,分析了不平衡负载下VSG输出电压不平衡机理和ROR调节器原理及特性,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

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。

不平衡电网电压下双馈感应发电机系统串联和并联网侧变换器协调控制策略

不平衡电网电压条件下,双馈感应发电机定、转子电流会出现不平衡现象,影响机组安全稳定运行,且系统输出功率产生2倍频波动。为显著提高双馈风力发电系统的运行性能和输出品质,首先通过分析双馈风力发电系统采用串联网侧变换器的运行机理,提出以维持定子三相电压平衡为目标的串联网侧变换器控制策略,并保证风机定、转子三相电流平衡;在此基础上,通过分析并联网侧变换器在电网电压不平衡条件下的数学模型,推导并建立并联网侧变换器在不平衡电网电压条件下2倍频功率的控制方程;计及串联网侧变换器产生的功率2倍频分量,提出基于降阶谐振功率补偿器的并联网侧变换器控制策略,达到同时抑制系统输出有功、无功功率2倍频波动的目的。最后基于PSCAD/EMTDC平台搭建双馈风力发电系统仿真模型,验证所提策略的正确性和有效性。

多台微电网逆变器并联的改进软件锁相技术

在多台无互连线逆变器构成的微电网系统中,为了防止环流,必须准确、快速的检测出逆变器输出电压的相位。在逆变器输出电压发生畸变或不对称时,传统锁相技术受到高次谐波和负序电压分量的影响,导致频率振荡,相位检测不准确。提出了一种基于降阶谐振(ROR)级联二阶广义积分(SOGI)的改进软件锁相模型,通过ROR和SOGI能有效地从基波电压中消除高次谐波、提取正序分量,达到响应迅速、波动小、相位准确的目标。基于Matlab/Simulink搭建仿真模型,验证了该方法的可行性。