基于双层级联模型预测电流控制的零序环流抑制策略

逆变器并联系统在运行过程中,由于功率分配不均、控制参数失配等因素导致两逆变器开关状态不同步,使得环路中产生零序环流。为此,提出一种基于双层级联模型预测电流控制的零序环流抑制策略,通过将零序环流加入综合目标函数,选取最优开关状态组合实现零序环流的抑制。同时,通过改变目标函数结构、利用双层级联的方式进行开关状态组合选取,在消除权重系数对控制系统影响的同时减轻计算负担。最后,通过仿真和试验验证了所提控制策略的有效性。

中点钳位型三电平逆变器并联系统的零序环流抑制策略

针对中点钳位型(NPC)三电平逆变器并联系统内普遍存在的零序环流问题,该文首先分析模块间环流的通路,建立零序环流的电路和数学模型。根据等效模型阐述零序环流各成分的产生机制,并对零序环流进行定量分析。定义零序环流的三类具体成分:通态零序环流、开关零序环流及混合零序环流。对于不同类别的零序环流,提出共享直流侧中线和改进型LCL滤波器的硬件措施及准比例积分谐振(PIR)控制器的软件措施去抑制对应环流成分的高频、低频分量;另外,针对改进型LCL滤波器中交流滤波电容中点和直流侧电容中点连接电缆上有较大高频电流的缺陷,提出载波移相控制下模块共用滤波电容的优化方案,在保证环流抑制效果的同时将奇数次开关频率的高频纹波转移到共用电容上,实现奇数纹波分量的自动抵消,使连接电缆上的电流减小近50%;最后,仿真与实验结果验证了所提环流抑制策略的可行性。

基于自适应电流预测模型的LCL型三电平逆变器并联零序环流抑制策略

提出了一种基于自适应电流预测模型的零序环流抑制策略,该策略适用于共直流母线的并联运行的三电平逆变器。首先构建了零序环流等效模型,分析证明了并联系统的中点电位差和共模电压差为零序环流激励源;随后提出了一种基于预测模型的零共模电压控制方法,兼顾了中点电位平衡的控制效果并改善了并网电流质量,同时对并联系统之间的零序环流进行了有效抑制;其次设计了一种自适应电流预测模型,提高了在参数失配下并网电流的跟踪性能,减少了误差;最后通过MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。

考虑零序环流抑制的两台并联变流器不连续脉宽调制算法统一调制理论的研究

针对两台并联变流器交错载波下6种传统不连续脉宽调制(discontinuous pulse width modulation,DPWM)算法引入过大零序环流的问题,文中深入讨论传统DPWM与交错载波、零序环流峰值之间的耦合机理,揭示6种传统DPWM在交错载波框架下共用两个矢量序列数据库这一关键点。为此,进一步提出统一的修正矩阵,通过对传统DPWM的调制波及其开关动作规律进行修正,替换传统DPWM矢量序列数据库中较大零序环流的矢量组合,得到6种改进型不连续调制算法。另外,提出改进型DPWM算法的统一调制策略,该策略可通过灵活地选择共模注入系数,便捷地在6种改进型算法中切换。理论分析和实验结果表明:改进型DPWM仅抑制零序环流,并未影响传统DPWM优良的电流品质和开关损耗特性。

三相逆变器并联系统中零序环流的研究

现有的文献已经论证了在三相逆变器并联系统中,存在着零序环流的通路。然而,这些结论基本上都是在无输出变压器及忽略了三磁柱电感磁路耦合的前提下得出的。事实上,在三相逆变器中,出于体积和成本的考虑,滤波电感和输出变压器通常都采用三磁柱铁芯来绕制,由此带来的三相问磁路耦合使得三相逆变器的零序相量特性与三个单相逆变器构成的三相逆变器是完全不同的,这对三相逆变器并联系统中的零序环流也产生了很大的影响。该文基于三磁柱变压器及三磁柱电感的动态方程建立了带三磁柱电感及三磁柱变压器的三相逆变器瞬时零序分量模型。基于该模型的分析发现,三相逆变器并联系统中,三磁柱电感及三磁柱变压器的采用使得零序环流的大小和通路发生了很大的变化。仿真与实验验证了上述结论。

变压器三角形侧零序环流助增对差动保护的影响

以Y0,d接线的变压器Y0侧空载合闸的暂态过程为例,分析了三角形(△)侧环流助增对 Y0侧相电流的影响,并在此基础上研究了涌流助增对2种不同转角变换方法变压器差动保护的影响。分析结果表明:由于△侧环流的影响,从躲空载合闸涌流的角度分析,基于Y0侧相电流差 (iA-iB)的差动转角方式二次谐波含量损失不会很大;而基于Y0侧消零序电流(iA-iO)原理的转角方式可能在某些空投情况下差流某一相的二次谐波特征消失,出现某一相差动电流与内部故障相类似的波形特征,该相二次谐波无法制动引起差动保护动作,同时进一步分析发现,涌流中的3次谐波含量在此情况下是增强的,可以引入3次谐波辅助判据来解决在这种情况下的缺陷。

共直流母线开绕组异步电机零序环流抑制策略研究

相比于传统的单逆变器驱动异步电机调速系统,双逆变器供电开绕组异步电机（open-end winding induction motor,OEW-IM）系统具有容错性高、拓扑结构灵活、直流侧电压等级低等优点。但是,当双逆变器采用共直流母线接线方式时,共模电压会通过直流母线形成环流,产生额外损耗,影响系统效率和带载能力,加剧系统的老化。逆变器非理想因素和电机零序反电动势是产生零序环流的主要原因。该文针对共直流母线OEW-IM中零序环流抑制问题,提出了一种共模电压可控的空间矢量PWM调制方案。通过对单台逆变器共模电压的主动控制,实现对零序环流的抑制。同时,该空间矢量调制方案能够较好地抑制逆变器对地共模电压,进而有益于电机轴电流的抑制。通过构建共直流母线OEW-IM仿真和实验平台,对所提零序环流抑制策略的可行性和有效性进行了仿真和实验验证。

角形链式SVG零序环流推导及电流指令获取

在已知线电流负序分量的前提下,对角形链式静止无功发生器(SVG)零序环流进行了推导,进而提出基于瞬时功率理论的零序环流计算方法。针对角形链式SVG相电流指令信号获取难题,提出一种由零序环流与线电流指令叠加产生相电流指令的方法,所需零序环流和线电流指令根据瞬时功率理论分别计算获得。该方法可与现有的单相链式SVG控制策略结合,实现角形链式SVG综合补偿功能。在PSIM仿真环境下搭建了链式SVG仿真模型,仿真结果表明,采用所提相电流指令获取方法可实现角形链式SVG综合补偿功能,且在负载变化时具有较快的响应速度。

基于改进型零序环流抑制方法的T型三电平并联并网系统

模块化的并联T型三电平逆变器能够增加系统功率等级和效率,但共直流母线无隔离拓扑可能引起零序环流问题。前期研究已经证明通过调整零序分量作用时间能够抑制零序环流。然而该方法没有考虑输出电流不同引起的扰动,输出电流波形质量变差。该文分析环流模型的基础上,设计了比例–积分和前馈控制器,零轴环流扰动控制通过对小矢量调节来实现的。并采用双采样法来提高零轴零序电流控制带宽。零序环流能够在输出电流不同工况下得到很好地抑制,实验结果验证了所提算法的有效性。

基于有效零矢量脉宽调制和PR控制的并联零序环流抑制

共直流母线的逆变器的并联会产生零序环流,导致逆变器三相电流不平衡、输出电流失真、系统损耗增加等问题。针对逆变器的并联零序环流问题,文中基于逆变器并联的零序环流等效模型,分析了逆变器的并联零序环流产生机理、组成成分。在上述基础上,研究了一种基于有效零矢量脉宽调制和比例—谐振(PR)控制的逆变器并联零序环流控制策略,该策略通过利用非零矢量来替换零矢量,以减少高频零序环流,通过采用PR控制的零序电流闭环控制以抑制低频零序环流。该策略具有直流电压利用率高、零序环流小的优点。实验结果验证了所述方法的有效性。

直接并联模块化逆变器零序环流抑制

新型FREEDM微网中,采用逆变器直接并联技术可提高固态变压器的并网容量,但受到运算放大器零点漂移、谐波扰动以及信号延迟等因素的影响,该技术存在严重的零序环流问题。在并联逆变器间零序环流的平均模型和同步旋转坐标模型基础上,分析dq0坐标轴参考信号与输出电压的关系,提出理想机模型对PWM调制波参考信号进行误差反馈调节,实现各逆变器之间互不干扰地进行零序环流抑制,采用顺序控制方案,增加了控制器的调节效率和准确度。在PSCAD/EMTDC环境下仿真结果表明,所采用控制策略对零序环流具有有效的抑制作用,同时提高了功率均分的准确度。

基于准谐振控制器的零序环流抑制

针对三相逆变器直接并联运行时存在零序环流的问题,提出一种基于准谐振控制器的零序环流闭环控制方法。通过分别建立并分析逆变器独立工作和两台并联工作时零序环流闭环控制模型可知,PWM零序调制电压为主要扰动。理想的谐振控制器在谐振频率处增益无穷大,可以消除与谐振频率相同频率的扰动分量对闭环系统的影响。针对扰动为频谱离散的周期性信号的特性,控制器采用多谐振控制器并联的控制结构。在推导零序环流闭环控制等效模型和扰动传递函数的基础上,提出准谐振控制器设计方法。仿真和实验结果表明,该方法能够有效抑制零序环流。

基于零序环流控制器的海上风电MMC-HVDC并网系统小干扰稳定分析与优化控制

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流(high voltage direct current,HVDC)输电技术广泛应用于海上风电并网工程,并网系统的小干扰稳定性问题一直备受关注。文中围绕MMC零序环流控制器对海上风电MMC-HVDC并网系统稳定性的影响展开研究,首先采用复矢量和谐波状态空间的方法建立MMC闭环频域模型,进而推导出考虑零序环流控制器的MMC单输入单输出阻抗模型,其次建立海上风电与集线网络阻抗模型。基于以上模型探究零序环流控制器对并网系统稳定性的影响规律及作用机理。分析结果表明,海上风电场出力过大时,系统易出现振荡风险;零序环流控制器的投入等效增大了桥臂电阻,增强了系统阻尼,能够有效抑制孤岛控制模式下MMC的阻抗谐振峰值。最后,从增强系统阻尼的角度设计零序环流控制器参数优化方案,通过仿真验证理论的正确性和方案的可行性。

基于准PR调节器的零序环流控制器的设计

针对多机三电平光伏并网系统的零序环流问题,建立了零序环流的等效模型。提出一种基于准比例谐振(PR)调节器的零序环流控制器来抑制零序环流的低频分量,并根据电网基波波动范围、稳态误差和稳定裕度要求对准PR调节器的参数进行了设计。通过对10 kW的多机三电平光伏并网系统的实验,验证了理论分析的正确性及所提控制器对低频零序环流抑制的有效性。

滑模变结构并联变流器零序环流抑制技术

为解决风力发电系统采用并联脉冲宽度调制变流器并网产生零序环流的问题,提出在常规并联变流器控制基础上增加滑模变结构零序环流控制策略,通过abc/dq0变换提取零序电流并引入到该控制策略中,利用其响应速度快、鲁棒性强、对系统参数变化不敏感的特点实现零序环流抑制。该零序环流控制策略能够有效抑制并联变流器的零序环流;在Matlab/Simulink中建立直驱式风力发电并网系统的仿真平台及控制策略并进行仿真研究,零序环流降低90%以上,验证了采用方法的正确性和有效性。

两三相PWM整流器并联时零序环流抑制策略

针对两台三相PWM整流器在并联时的环流问题,在分析其等效的平均模型基础上,建立了并联系统在两相同步旋转坐标系下的零序环流数学模型.分析了环流抑制的原理,详细分析了调零矢量占空比的对称空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制策略,在此基础上,设计了"重复控制+PI"的电流环组合控制策略,基于无差拍算法提出了一种可调零矢量的七段对称式SVPWM调制策略,该控制方法能有效抑制零序环流且不需要增加额外的硬件,而且具有动态响应快等优点.实验结果验证了理论分析的正确性,解决了波形畸变、不均流、电感参数不对称等问题,提高了系统的可靠性.

潮流能发电并联逆变器零序环流抑制方法研究

为提高潮流能发电系统功率等级,三相逆变器采用多模块并联技术。为抑制并联运行时的零序环流,通过建立和分析零序环流闭环控制模型可知:零序环流闭环控制中的主要扰动为零序调制电压。针对扰动为频谱离散的周期性信号的特性,提出一种新的零序环流抑制方法。该方法利用梳状滤波器代替传统的增益恒定的反馈函数,来提高谐波频率处的反馈增益从而提高系统抗扰动的能力。通过在梳妆滤波器中增加低通滤波器来提高系统稳定性,并提出通过减小延时时间对波峰频率矫正的方法;通过降低直流增益防止电网零序电压漂移。仿真和实验结果证明该方法能有效抑制零序环流。

改进一阶LADRC的微网逆变器零序环流抑制

微网系统中逆变器并联使得系统容量增加,但也形成了环流通路,提供了零序环流(ZSCC)产生的条件。为解决系统中零序环流引起的损耗问题,设计了零序环流控制器。该控制器在传统线性自抗扰控制(LADRC)的基础上,改进了线性状态误差反馈(LSEF)控制律,增加了对总扰动估计误差的补偿,提高了控制器的性能。从而得到准确的零矢量分配因子调节占空比,消除逆变器之间的差异,抑制零序环流。最后通过理论分析说明了改进型LADRC的抗扰性以及系统的稳定性,仿真结果验证了该控制策略对零序环流抑制的参考作用。

VSC-HVDC并联运行系统中零序环流的抑制

采用共交直流母线并联的VSC-HVDC系统可以提高其传输容量,但需要解决换流器模块间电流分配不均及环流问题。分析了零序环流产生的原因,建立了逆变侧并联模块的数学模型。在上述分析基础上,提出一种基于旋转坐标系的零序环流控制策略。通过模块并联以及载波移相技术,增加了系统的容量并提高了波形质量。仿真结果验证了控制策略的有效性。

三电平逆变器并联系统的零序环流抑制技术

三相三电平逆变器并联系统具有高效、灵活等优点,在光伏和储能领域得到了广泛的应用。为了解决三相三电平逆变器并联系统中存在的零序环流(ZSCC)问题,本文首先建立了零序环流的等效模型和平均模型,对零序环流的产生原理进行了分析。通过对并联系统零序电压分量的傅里叶分析,研究了零序环流的低频分量的特性,证明了其包含了直流分量和特定频次的正弦分量。基于零序分量注入的载波调制策略,提出了一种基于PIR(比例-积分-谐振)控制器的零序环流控制方法,能够有效的改善零序环流低频分量的控制能力。最后,搭建了一套55k W的三相三电平逆变器并联系统,通过仿真和实验结果,证明了理论分析的正确性和提出的控制策略的有效性。