Current Loop Disturbance Suppression for Dual Three Phase Permanent Magnet Synchronous Generators Based on Modified Linear Active Disturbance Rejection Control

A modified four-dimensional linear active disturbance rejection control(LADRC)strategy is proposed for a dual three-phase permanent magnet synchronous generator(DTP-PMSG)system to reduce cross-coupling between the d and q axis currents in the d-q subspace and harmonic currents in the x-y subspace.In the d-q subspace,the proposed strategy uses a model-based LADRC to enhance the decoupling effect between the d and q axes and the disturbance rejection ability against parameter variation.In the x-y subspace,the 5th and 7th harmonic current suppression abilities are improved by using quasi-resonant units parallel to the extended state observer of the traditional LADRC.The proposed modified LADRC strategy improved both the steady-state performance and dynamic response of the DTP-PMSG system.The experimental results demonstrate that the proposed strategy is both feasible and effective.

Simulation of a kind of active harmonic reduction 18-pulse rectifier

To solve the input current harmonic pollution of the high power rectifier system,18-pulse rectifier based on a kind of active harmonic suppression technique at dc side is proposed in this paper.The pulse rectifier employs three-phase diode bridges,each of them followed by a boost converter.Unlike the conventional three-phase unity-power-factor diode rectifier,the ideal sinusoidal main currents of circuit topology are obtained by control its output current or input currents of three boost converters for approximately triangular modulation.The theoretical of modulation strategy and characteristics of input and output currents about the proposed rectifier are analyzed in detail.Simulation results by Matlab/Simulink demonstrate that the proposed rectifier draws nearly sinusoidal current and power quality index is improved.The correctness of the theoretical analysis is validated.

基于虚拟电压矢量模型预测转矩的船舶推进电机控制研究

针对船舶电力推进系统中六相永磁同步电机所采用传统直接转矩控制技术(DTC)仅采用最外围电压大矢量,会产生较大谐波电流并导致转矩波动大的问题,提出基于虚拟电压矢量合成的模型预测转矩控制策略(V-MPTC),利用α-β子空间中同向的大矢量和中矢量与z_(1)-z_(2)子空间中反向的小矢量和中矢量恰好对应原理,通过适当地调节一个PWM周期内大矢量和中矢量的占空比,可以使z_(1)-z_(2)子空间中的合成电压矢量幅值为0,实现对电机谐波电流和转矩脉动的抑制。同时为了便于硬件系统实现,进行电压矢量中心化以及采取提前2步的预测方法。仿真结果表明,采用V-MPTC控制策略使系统响应速度有所提高,启动转速超调降低,转矩脉动从0.15 N·m降至0.04 N·m,谐波畸变率从68.92%降至10.85%,验证了该方法在船舶电力推进系统中可提高其控制性能。

基于改进型双模分数阶重复控制器的高速磁悬浮电机谐波电流抑制

主动磁悬浮轴承系统的转子不平衡和传感器跳动会使系统产生谐波电流,从而导致谐波振动。重复控制器能同时抑制同频和倍频谐波,但传统重复控制器必须确保控制系统的采样频率与实际转频之比为整数,极大地限制了其适用性。为解决此问题,设计了一种改进型双模分数阶重复控制器。采用拉格朗日插值法将分数阶变为整数,解决了重复控制的非整数延迟问题;通过双支路独立地消除奇偶次谐波,第1次、2次、3次、4次和5次谐波分别降低了87.9%、61.3%、86.9%、36.9%和85.3%。仿真和试验结果验证了改进型重复控制器对谐波电流抑制的精确性和有效性。

基于QROGI的永磁同步风力发电机定子电流谐波抑制方法

针对永磁同步风力发电机驱动系统中定子电流谐波的问题,提出一种基于准降阶广义积分器(QROGI)的电流谐波抑制方法。将QROGI控制器引入电机控制电流环,利用QROGI控制器在设定交流频率处的高增益以抑制谐波电流;针对旋转坐标系下谐波电流分量在交直轴上表征为交流量,通过在电流内环叠加QROGI控制器实现对谐波电流的控制;对叠加QROGI的电流环控制器进行详细理论分析,对电流环控制器参数进行设计,给出详细的分析过程及控制器参数定量计算方法。最后通过搭建半实物实验平台验证了所提方法能够对永磁同步风力发电机定子谐波电流进行有效抑制。

基于参数辨识的IPMSM电流谐波自适应抑制方法研究

为了减小电机参数变化对电流谐波抑制效果的影响,提高谐波补偿电压的精度,提出了一种考虑参数变化的电流谐波抑制方法来抑制内置式永磁同步电机(IPMSM)控制系统中的电流谐波.在电流谐波抑制方法的基础上,引入遗忘因子递推最小二乘法(FFRLS)构建自适应电流谐波抑制环,通过FFRLS在线辨识IPMSM运行过程中的电机参数,并将参数变化的辨识结果引入到稳态谐波电压方程中,动态更新谐波补偿电压,从而减小了电机参数变化对谐波补偿电压产生的影响,提高了电流谐波抑制的效果.最后,仿真和实验结果验证了提出方法的正确性和有效性.

车辆线控转向系统的永磁同步电机谐波抑制策略

为解决车辆线控转向系统的永磁同步电机因谐波电流引起的相电流畸变问题,提高车辆横向控制的跟随性和回正力矩估算的准确性,设计了基于扩张状态观测器和积分滑模控制器的永磁同步电机谐波抑制策略。使用扩张状态观测器实现对电机基波电流环的dq电流估算,完成解耦及扰动补偿,根据从估算电流中提取的5、7次谐波电流设计积分滑模控制器实现对谐波电流的解耦与抑制。通过Carsim和Matlab/Simulink仿真平台搭建电机对拖和整车仿真模型,结果表明,该策略对额定转速和超额定转速时的5、7次谐波电流有良好抑制能力,可以提高电机转角控制的精确性和回正力矩估算的准确性。

复矢量电流调节器抑制高速永磁电机高次谐波

永磁电机高速运行时,定子电流高次谐波的含量和幅值快速增加,增加涡流损耗、发热和转矩脉动,研究基于电压补偿改进算法抑制定子电流高次谐波。针对高速永磁同步电机运行过程中存在的交直轴电流分量强耦合以及电机参数非线性变化的问题,设计了复矢量电流调节器来提高解耦性能和动态响应以改进传统电压补偿的电流谐波抑制算法。首先,搭建了集成高速永磁同步电机模型、高速电机弱磁控制和谐波抑制算法的联合仿真模型。在此基础上,运用软件在环仿真方法,验证了复矢量电流调节器相比于传统的电压补偿算法的重大优越性。仿真结果表明,复矢量电流调节器大大降低了定子电流的高次谐波含量、总THD和转矩脉动。以上的研究可以为高速永磁电机高次谐波的抑制和仿真分析提供重要的理论和方法论指导。

基于复合谐波电压ADALINE的永磁同步电机驱动系统谐波抑制策略研究

针对车用永磁同步电机驱动系统输出的电流谐波问题,并考虑包含逆变器、时变永磁同步电机参数、控制算法的延时、电流传感器的测量等非线性因素,提出一种基于复合谐波电压ADALINE的永磁同步电机电流谐波抑制方法。建立包括驱动逆变器的永磁同步电机驱动系统非线性模型,获得理论谐波电压。对dq坐标系下的主要电流谐波分量进行提取,通过电流谐波分量与相应阻抗的乘积获得采集谐波电压,采集谐波电压和理论谐波电压复合作为线性神经元ADALINE的输入向量,采用最小均方算法实现自适应调整权重,以线性神经元的输出向量作为前馈补偿电压,达到抑制电流谐波的目的。仿真结果验证了4种主要非线性因素对电流谐波的影响,证明所提出复合谐波电压ADALINE方法可有效抑制谐波电流。

柔直阀段测试平台谐波电流分析及调制方法影响研究

柔直阀段测试平台是对换流阀功率模块电气应力等效测试重要手段,本文依据阀段测试平台拓扑及调制方法分析电感电流谐波产生机理,研究固定值调制和平均值调试两种方法的电感电流直流分量、2次谐波和3次谐波与基波比例解析表达式,提出基于平均值调制的2次谐波电流抑制方法。在Matlab/Simulink中搭建仿真平台对两种方法建模精度和控制性能进行对比分析,结果表明两种调制方法谐波电流解析表达与仿真结果差别小于7.9%,验证了理论分析的正确性。平均值法相较于固定值法能有效降低2次谐波电流50%,验证了所提方法的有效性。

一种抑制高速电机低次电流谐波的调制方法

针对高速永磁同步电机低载波比、数字控制延时所引起的电流谐波较大的问题,提出一种抑制低次电流谐波的改进型特定次谐波消除调制方法。首先,对该调制方法的调制波形原理和数字实现特点进行分析,建立新的电压谐波方程和开关角求解方程;其次,以电流总谐波失真为目标优化函数,研究了调制比和载波比对开关角分布、电流谐波含量的影响;最后,以三相高速永磁同步电机为研究对象,搭建系统仿真模型对所提调制方法进行验证。验证结果表明,通过与特定次谐波消除调制方式相比,所提调制方法计算量更少,可以提高输出脉宽调制波形的对称性,具有更优的低次电流谐波抑制能力。

非串级结构下的双三相永磁同步电机调速控制和电流谐波抑制研究

该文针对多源时变干扰影响的双三相永磁同步电机系统,研究其基波平面内的调速控制问题和谐波平面内的谐波电流抑制问题。首先,在基波平面采用非串级控制结构,通过构造广义比例积分观测器(generalized proportional integral observer,GPIO)估计转速环的多源快变干扰;然后,针对q轴电流的过流保护问题,在传统比例微分反馈控制器的基础上利用障碍函数设计思想,结合干扰估计信息,得到基于GPIO的电流约束复合控制器;其次,在谐波平面,通过设计2个GPIO精准估计电流环的多源快变干扰,并与比例反馈控制器结合形成复合控制器来抑制2个电流环中的谐波电流。最后,给出严谨的稳定性分析,并通过对比实验验证所提方法的有效性。

可抑制故障电流中谐波分量的新型消弧线圈设计

针对当前的有源消弧方法因谐波电流检测精度不足而效果较差,以及传统消弧线圈在谐波影响下容易导致消弧失败的问题,设计了一种无须谐波检测便可有效抑制故障点残流中谐波分量的新型消弧线圈。该消弧线圈由逆变器并联传统消弧线圈构成,其中逆变器的指令电压根据中性点电位进行调整,可使逆变器支路不产生基波电流;逆变器的低谐波阻抗特性可有效降低故障点残流中的谐波分量;同时传统消弧线圈过补偿可抵消电容电流。经过Matlab和PSCAD/EMTDC(power systems computer aided design/electromagnetic transients including direct current)仿真,结果显示新型消弧线圈将故障点处的5次谐波、7次谐波分别由25.62、65.85 A降低到了0.11、0.57 A,能够实现可靠消弧。该研究在配电网消弧领域具有一定的应用前景。

一种关于MMC谐波抑制的新型无源控制方法

针对模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)中由于桥臂共模电压的波动分量而产生的桥臂环流谐波抑制问题,在无源控制的基础上,提出一种结合改进重复控制的无源比例积分重复控制(passivity-based control-proportional integral-repeat control,PPRC)方法。首先,对MMC主电路内部电流和桥臂环流进行数学建模;其次,理论分析基于欧拉拉格朗日的无源控制和改进的重复控制,设计总体控制框图;最后,在动态条件下将所提PPRC方法与无源控制方法、无源比例积分控制方法进行仿真实验对比。3种控制方法的环流、桥臂电流和输出电流的对比分析结果表明,所提PPRC方法对桥臂环流中的谐波成分有着更好的控制性能。

六相全桥逆变器驱动PMSM的简化模型预测电流控制

全桥逆变器电机驱动或称开绕组结构虽然兼具相间电气隔离、容错性能好及器件开关频率低等优点,但存在逆变器输出电压矢量多、冗余严重且控制约束等问题。文中以共直流母线供电的六相全桥逆变器驱动六相永磁同步电机为研究对象,提出了一种基于二级矢量优化的简化模型预测电流控制算法,在实现电机定子基波电流有效跟踪控制的同时有效抑制了定子电流的谐波及零序分量。文中基于矢量空间解耦理论对六相全桥逆变器的输出电压矢量进行了分层分析,以定子基波电流控制、谐波及零序电流抑制为准则对逆变器输出的729个电压矢量进行二级优化,得到候选的12个电压矢量,以此为基础设计了模型预测电流控制算法。实验结果表明,该简化模型预测电流控制方法具有良好的动静态性能,能在基波电流控制的同时有效抑制谐波及零序电流分量,可为多相电机驱动系统研究提供一定的理论支撑。

低压成套无功功率补偿装置国内外标准差异研究

无功功率补偿装置是电力系统网络中不可或缺的设备,对于提高电能质量、减少谐波污染具有重要作用。为了从标准层面提升无功功率补偿装置的质量,本文立足无功功率补偿装置的产品特点,对其涌流、动态响应、谐波抑制三个关键项目进行了国内外标准分析。通过标准分析,得出了现行检测标准中存在的问题及不足,为开展低压成套无功功率补偿装置产品的认证试验提供重要技术参考。

基于简化控制集的双三相永磁同步电机模型预测磁链控制

针对双三相永磁同步电机传统模型预测转矩控制计算量较大和权重系数整定过程繁琐的问题,提出一种基于简化电压矢量控制集的模型预测磁链控制算法。首先,将对电磁转矩和定子磁链幅值的控制转化为对定子磁链矢量的控制,消除代价函数中定子磁链幅值误差项的权重系数;然后,采用虚拟电压矢量作为控制集,抑制谐波电流,消除代价函数中的谐波磁链误差项;最后,通过判断定子磁链矢量误差的位置简化电压矢量控制集,将每个控制周期待评估的有效电压矢量由12个减少到5个,降低整个算法的计算量。实验结果表明,所提算法能够减小电磁转矩脉动,抑制谐波电流,而且在保持良好的控制性能的同时,可以显著地减少计算时间,具有更好的工程实用价值。

考虑铁损的永磁同步电机谐波抑制策略

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)中谐波电流引起的转矩脉动问题,文章提出一种考虑铁损的谐波抑制算法。首先建立考虑铁损电阻的凸极式PMSM等效电路模型,得到状态空间方程以及电压方程表达式;然后引入模型参考自适应系统(model reference adaptive system,MRAS)来辨识铁损电阻,并在此基础上加入反馈校正环节;最后将辨识得到的铁损电阻引入到谐波抑制算法中,以抑制铁损对控制系统的影响,增强谐波抑制效果。仿真和实验结果表明,加入反馈校正环节的MRAS可以快速准确地辨识铁损阻值,所提算法可以有效地减少谐波含量。

抑制汽车EPS-PMSM谐波电流的可变阶跃函数补偿方法

针对三相逆变器死区时间与导通压降引起汽车电动助力转向永磁同步电机低转速下的谐波电流,提出了对α及β轴电压进行可变阶跃函数补偿的方法。为降低补偿电压摄动,保证谐波电流的抑制效果,通过电流平均法获得准确的三相电流极性。为提高输出波形质量,消除电机低速轻载工况下零电流钳位现象,提出利用可变梯形函数进行α轴及β轴电压补偿。对未补偿、传统平均电压补偿和可变阶跃函数补偿下的EPS-PMSM谐波电流进行数值仿真评估。结果表明:在电机低速轻载工况下,相较传统平均电压补偿法,可变阶跃函数补偿法将电流总谐波失真率再降低约23.42%,并消除了零电流钳位现象。

自适应三次谐波注入的回接型LCL光伏逆变器共模谐振电流抑制方法

三电平逆变器具有损耗小、谐波低等优势,在非隔离型光伏系统中广泛应用。因其常采用中点回接型LCL滤波器抑制漏电流,易引发共模谐振电流,影响并网系统稳定性。为此,该文揭示了共模谐振电流的产生机理,研究了调制策略对共模谐振电流的影响。提出一种自适应3次谐波注入算法,有效降低了共模谐振电流。首先,为保证调制的正确性,推导了3次谐波注入系数的取值范围;然后,根据直流电压和调制度,提出了3次谐波注入系数的自适应律,以提升逆变器系统并网性能;最后,为便于工程应用,降低控制器的计算负担,推导了基于电流闭环控制的3次谐波注入实现方法,该方法计算量小、稳定性好、适用范围广。该方法为3次谐波注入调制算法的应用提供了理论支撑和实现途径,具有较强的工程应用价值。仿真和实验结果证明了不同工况下提出方法的正确性及有效性。