级联型电力电子变压器并联运行的改进下垂控制策略

为了提升级联型电力电子变压器并联运行时的稳态和动态性能,在传统下垂控制的基础上提出了一种改进下垂控制策略。首先,建立传统下垂控制的并联系统等效电路,研究其存在电压控制偏差较大、均流控制精度不高且动态特性较差等问题的原因;然后,通过闭环控制实现对输出电压控制偏差的补偿,推导负载电流与移相角的函数后对其泰勒级数展开式进行线性化处理,并将处理结果作为电流前馈的系数,提升稳态时电压控制的精准度、电流控制的均衡度以及动态时的快速调节能力;最后利用公共直流母线电压取代各自采样的输出电压作为控制反馈值,降低了线路阻抗对电流均衡度的影响。通过一套3台电力电子变压器组成的并联系统进行验证,实验结果表明:该改进下垂控制策略可将并联系统的功率离散度降低至0.18%,直流电压控制偏差降低至0.2 V,验证了工程应用的有效性、可行性和实用性。

超级电容在风力发电功率调节系统中的应用

风力的间歇性导致风电机组输出功率波动,会影响风机并网。将超级电容储能系统应用在风电系统中调节输出,使注入电网的功率平稳。超级电容器储能技术在短时大功率应用中具有良好的经济性,符合微电网运行对瞬时功率平衡控制的要求。介绍了超级电容模型,双向直流变换器的原理及互补PWM控制技术,同时采用电流前馈解耦和有功无功算法控制并网逆变器。设计基于超级电容的风力发电功率调节系统模型,并仿真验证系统的正确性。

具有V2G功能的电动汽车快速充放电方法

为充分发挥电动汽车的能量双向流动特性,提出一种具有V2G功能的电动汽车快速充放电方法。可逆充放电机主要包括可逆PWM整流器和双向DC/DC变换器。可逆PWM整流器采用前馈解耦的电压电流双闭环控制,并用LCL滤波代替L滤波,在保证相同滤波效果条件下,降低电感值并提高了系统的响应速度;双向DC/DC变换器采用电流闭环控制来有效控制充放电电流维持在恒定值,采用脉冲充电和恒流放电使电动汽车的充放电电流维持在35 A左右,实现快速充放电功能。仿真结果证明了所提方法的正确性和可行性。

一种带有直流分量抑制的电网电压前馈控制策略

针对三相非隔离并网逆变器存在的并网电流含有直流分量问题,该文提出一种将虚拟电容法与平均电流法相结合的直流分量抑制方法。该方法结合所设计的PIR控制器,可使虚拟电容法适用于电网电压前馈控制策略,且避免了dq坐标系下复杂的解耦过程。通过仿真实验,证明了该方法可有效地抑制并网电流所含的直流分量,使并网电流满足相关规定。

双PWM变频器电容电流反馈控制的研究

为了减小双PWM变频器的电容容量和稳定直流母线电压,采用了一种新型的电容电流反馈控制策略。该控制策略的特点是在电流前馈的基础上,直接引入电容电流的反馈控制,使电容电流紧紧跟随给定电容电流的变化,实现电容电流无静差调节。建立仿真模型,结果表明该方案优化了直流母线的动态特性,降低了对电容容量的要求。

半桥QRC变换器在磁浮列车车载24V电网中的应用

24 V低压电网的直直变换器是磁浮列车控制系统的关键设备。为了降低变换器的维护成本和备品备件国产化研究打下基础,本文研究了该型变换器所采用的半桥准谐振变换器的拓扑结构和工作原理,给出了变换器的增益表达式,并分析了具有输入电压前馈功能和输出阻抗法均流控制的控制电路原理。在此基础上设计制作了基于控制器UC2861Q的样机并进行调试,实验结果表明,变压器原边电压谐振,在输入电压270~530 V范围可稳定输出29 V直流电压,且输入电压前馈电路可后提高响应速度,验证了设计的正确性。

一种AFE整流单元输出扰动快速抑制方法

针对船用吊机作业过程中负载频繁变化引起的AFE整流单元输出侧直流母线电压存在过大波动的问题,提出了一种改进的新型负载电流前馈控制方法。根据船用吊机的特点,建立了船用吊机AFE整流单元的模型,采用变换后的直流母线电压偏差代替参与前馈解耦的无功电流,与负载电流一起作为有功电流的补偿。通过与常规双闭环SVPWM控制策略和负载电流前馈控制方法在不同工况下进行对比仿真,结果表明了改进后的新型控制方法不仅有效地减小了负载突变引起的电压超调,同时还缩短了调节时间,改善了动态响应特性,达到了快速抑制输出扰动的目的。

双管Buck-Boost变换器的带输入电压前馈双闭环控制策略

针对宽范围输入的双管Buck-Boost变换器,在Buck和Boost两模式之间进行切换和输入电压发生波动时,电感电流和输出电压存在较大波动的问题,提出了带输入电压前馈的两模式平均电流控制策略。该策略通过将具有电压电流双闭环结构的平均电流控制与单载波-双调制的调制方法相结合,来提高变换器的动态响应性能,实现变换器两模式的自动近似平滑切换,同时对电感电流进行有效控制,保护设备安全。为了克服传统双闭环前馈函数实现和化简困难的缺点,提出将输入电压前馈引入电流内环从而大幅提高了变换器的输入动态响应性能。最后建立了MATLAB/Simulink仿真模型和硬件试验平台,验证了所提控制方法的有效性。

基于负载电流前馈的级联H桥整流器直流电压平衡策略

针对级联H桥整流器输出电压平衡问题,采用比例脉冲补偿法进行了建模和分析,分析了负载电流扰动对平衡环节的影响,给出了扰动下系统跌落值和调整时间与系统动态指标之间的关系曲线。针对比例脉冲补偿法在负载大范围切换时动态特性差的问题,通过将负载电流引入平衡控制环路,提出了一种基于比例脉冲补偿法的负载电流前馈电压平衡控制策略,其可以在不影响原闭环系统稳定性的基础上,大幅提高平衡控制器的动态特性,并给出了电压平衡比例-积分(PI)控制器参数的设计公式。最后,基于级联H桥整流器的仿真模型和实验样机进行了比较测试,结果显示所提方法在切载情况下各单元之间的最大电压差降低了23 V,调整时间减小了75%。

面向高峰均比低频脉冲功率负载的脉冲电流补偿器及其控制方法

高峰均比低频脉冲功率负载给机载交直流电源系统的安全稳定运行带来挑战。该文提出面向高峰均比低频脉冲功率负载的脉冲电流补偿器,利用双向AC-DC变换器和小容量储能电容实现高峰均比脉冲负载电流与交流源输出电流的解耦,同时实现低频脉动电流和高频谐波电流补偿,使得交流源仅需提供平稳的负载平均功率。为了改善脉冲电流补偿器对脉冲负载电流的补偿精度,减小解耦电容电压在脉冲负载功率突变时的过冲和跌落,提出了解耦电容电压和脉冲电流基准前馈相结合的控制方法。该文详细分析脉冲电流补偿器的工作原理和特性,并通过实验验证了所提出的脉冲电流补偿器及其控制方法的有效性。

带直流电流前馈的光伏逆变器预测控制策略

光伏并网逆变器的控制技术一直是可再生能源发电领域的研究热点。依据单相光伏并网逆变器的特点,在单级式拓扑结构中,通过对传统的电压电流双闭环控制方式的分析,提出了一种带直流电流前馈的光伏并网逆变器电流预测控制方法。该方法首先由并网逆变器的物理模型推导出电流预测控制函数,实现对并网电流的快速控制。分析结果表明,所提方法能加快电压外环的响应速度,使系统的动态响应更加优越,提高发电效率,减少并网电流的谐波。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性和实用性。

基于现今值观测器的混合微网直流母线电压控制研究

文章针对混合微电网直流母线电压控制技术开展了研究。首先,建立了用于控制直流母线电压的双向DC/AC数学模型,并以稳定直流母线电压为目标,进行了带有电流前馈的控制系统设计。为了解决系统中直流母线负载电流测量难度较大的问题,基于现今观测器提出了一种负载电流的估计方法。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。

基于超级电容的新能源汽车复合储能控制策略优化

随着新能源汽车的不断发展,由直流蓄电池导致的充放电速率慢、电压波动大以及电池寿命短等问题尤为突出,提出了一种基于超级电容的复合储能方案,并对其控制算法进行了优化。利用超级电容充放电速率快的特点,快速响应及补偿电机瞬态功率,从而降低母线电压波动,减少蓄电池暂态充放电频率,延长蓄电池使用寿命。同时在传统PI控制算法中引入电流前馈控制,进一步提升响应速度。对复合储能系统和电机控制系统进行了仿真,结果表明在汽车各种运行工况下,优化控制算法能够显著降低母线电压波动,提高电能质量。

交直流混合电网并网PWM整流器控制策略

PWM整流器以其单位功率因数运行、网侧电流谐波少等优点被广泛运用于交直流混合电网中.针对PWM整流器强耦合,非线性的特点,提出了一种基于交流电网电流前馈解耦的双闭环控制策略,并对电压外环控制器与电流内环控制器进行详细的分析和设计.理论分析表明:该方法能够很好地进行dq坐标轴电流分量解耦;仿真验证了该方法在交直流混合电网并网时,根据直流电网状态实现并网整流/逆变运行:并网逆变时,PWM整流器单位功率因数运行;并网整流时,直流侧电压稳定输出,基本无超调,负载波动时,动态响应迅速.

电网不平衡情况下级联星接STATCOM的控制策略

STATCOM能否承受电网不平衡的冲击,在电网不平衡时持续稳定运行并提供有效的动态无功支撑,是其性能好坏的直接体现。本文从抑制负序电流和有功功率平衡的角度出发,利用叠加原理,提出级联星接STATCOM的负序电压前馈和零序电压稳压的控制方法。通过在逆变端口电压中叠加负序分量来抑制负序电流,在逆变端口电压中叠加零序分量将正序无功电流与逆变端口电压负序分量作用产生的有功功率予以抵消,从而实现了三相直流电压的稳定。该方法可以应对电网故障时负序电压对装置的影响,避免了装置在电网故障时直流电压失稳,同时能够准确地补偿动态无功。本文所提策略最终经过Matlab/Simulink完整仿真测试及RTDS试验测试。