基于双补偿下垂—MQPR的直驱式风电机组并网控制

为了实现直驱式永磁风力发电系统安全稳定并网,提出一种基于双补偿下垂与多重准比例谐振(multiple quasi proportional resonance,MQPR)相结合的并网控制策略。该策略源于传统下垂控制,在电压控制环节引入直流电压补偿量,能快速调节直流母线电压达到稳定;在电流控制环节引入电容电流补偿量,能有效减小滤波电容造成的电流误差影响;同时,设计出MQPR控制器替代内环电流的PI控制器,可以滤除系统中多次谐波电流。通过建立仿真模型,与双闭环PI和传统下垂控制策略进行对比,验证所提控制策略的有效性。

基于双闭环控制的三相四线制逆变器控制研究

三相四线制逆变器具有更好的不平衡负载驱动能力,被广泛用于不间断电源等领域。对于这种离网模式下的逆变器而言,通常使用电压电流双闭环控制模式对输出进行控制。提出一种无需坐标变换的电压电流双闭环控制,实现输出三相之间完全解耦。由于准比例谐振(Quasi Proportional Resonance,QPR)控制对交流信号的控制效果更好,因此电压外环采用QPR控制,电流内环采用比例控制。实验证明了所提控制方法的有效性。

基于LADRC和准PR控制的风电并网逆变器控制策略

为了稳定风电并网逆变器直流母线电压的波动,提高其动态响应速度并减少并网电流中的谐波含量,本文提出了LADRC+准PR双环控制策略.首先根据两电平风电并网逆变器的拓扑结构建立其数学模型;然后,根据数学模型设计电压外环二阶LADRC控制器和电流内环准PR控制器代替传统的PI控制器,同时对两种控制器的参数进行了设计并整定;最后,在Matlab软件中构建仿真模型,进行了仿真分析和波形对比.结果表明:相较于传统的双闭环PI控制策略,新型控制策略不仅能够快速地稳定直流母线电压,而且交流侧电流的总谐波失真小;并且在电网电压发生扰动的工况下,仍有较好的控制性能.综上所述,基于LADRC和准PR控制的风电并网逆变器控制策略具有较好的抗扰性和优越的鲁棒性.

基于改进型QPR的并网逆变器复合控制策略

针对准比例谐振(QPR)控制对高次谐波和直流抑制能力差等问题,提出了一种改进型QPR控制与直流前馈补偿的复合控制策略。该策略在QPR控制的基础上加入了高次谐波补偿,并在控制基波电流的电流外环上加入含积分控制器的直流分量补偿环节。在对并网电流所含3、5、7次谐波进行抑制的同时,降低了并网电流中所含直流分量。仿真结果表明,与QPR控制相比,所提控制策略直流含量从0.05降为0.01,总谐波畸变率下降了1.48%,具有较好的抑制效果。

电网不平衡下级联型电力电子变压器的网侧谐波抑制方法研究

低压级联H桥换流器由于采用级联结构,被广泛用于中压场合尤其是电力电子变压器的输入级,但是在电网不平衡工况下,交流侧功率波动会引起直流侧电压纹波突增进而导致网侧出现电流畸变。针对这一问题,提出了一种不平衡工况下级联型电力电子变压器网侧谐波抑制方法。文中推导分析了电网不平衡时网侧谐波的产生机理,揭示了交流侧谐波和直流侧纹波的耦合机制。基于这种机制提出了一种改进的准比例谐振控制器来抑制网侧谐波,并对控制系统的稳定性进行了分析。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,与传统控制策略对比证明了所提谐波抑制策略的有效性。

无交流侧电压传感器的并网逆变器控制技术研究

传统的三相并网逆变器需要安装交流侧电压传感器,增加并网逆变器成本的同时影响了可靠性。本文研究了一种基于二阶广义积分器的电网电压观测器,并结合了基于电容电流反馈有源阻尼的准比例谐振控制算法,实现了并网电流的精准控制。仿真结果证明这种控制方法的有效性。

基于混合有源滤波器的准比例谐振控制策略

由于电力电子设备、软启动器及各个非线性负荷的大量使用导致电网中谐波问题日趋加重,针对并联型混合有源电力滤波器(HAPF)谐波抑制控制策略进行研究。在这个拓扑结构的基础上,首先建立其数学模型并设计准比例谐振控制器和比例积分控制器进行仿真。针对传统的比例积分控制方法补偿精度低,并且对交流信号不能实现无静差跟踪等效果不理想问题,提出了电流内环准比例谐振控制与混合有源电力滤波器直流侧电压外环比例积分控制器相结合的控制策略。在Matlab/Simulink中搭建模型,仿真结果显示,上述控制策略能够补偿由非线性负载带来的谐波电流,补偿后的电网电流总谐波失真(THD)降到3.68%,符合国家标准。

不平衡电网下Vienna整流器控制策略研究

Vienna整流器结构简单,功率密度高,被广泛应用于航空电源、电动汽车充电系统等工业应用中。不平衡电网下Vienna整流器通过准比例谐振(quasi-proportional resonance,QPR)控制器可以在静止坐标系下跟踪参考电流实现零稳态误差控制。基于QPR控制器的电流控制回路结构相对简单,但是其参数设计较为复杂。为解决这一问题,提出一种简易的QPR控制器参数设计方法,并验证系统稳定性。最后,在Vienna整流器实验平台上验证所提策略的有效性。

400 Hz中频电源波形多重比例谐振控制策略

针对比例积分(PI)控制器难以实现输出电压无静差控制及低次谐波抑制困难等问题,提出一种单电压环多重比例谐振(PR)控制策略。分析了PR控制器的特性,给出了PR参数的设计方法,通过MATLAB进行了仿真验证,并在2 kVA样机上进行了实验验证。结果表明,所提策略可实现特定谐波的完全消除,输出电压波形总谐波失真小于1%,具有良好的稳态和动态性能。

基于PI+QPR控制的单相有源电力滤波器研究

补偿电流跟踪控制策略对有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)的谐波治理能力有直接影响。在单相系统中,利用并联型APF进行谐波治理时,传统的电流比例积分(Proportional Integral,PI)控制方式具有较快的响应速度,但3次谐波电流不能得到充分抑制。针对这一问题,文中采用准比例谐振(Quasi Proportional-resonant,QPR)控制策略对3次谐波电流进行跟踪控制。同时利用陷波滤波器对ip-iq谐波电流检测算法进行改进,提高谐波电流检测精度,消除数字低通滤波器输出侧直流信号中的低频波动问题。最后通过MATLAB/Simulink建立单相并联型APF谐波治理系统模型,验证了所提控制策略的可行性和有效性。

基于改进型准比例谐振控制的电励磁双凸极电机电流谐波抑制方法

电励磁双凸极电机的非正弦反电动势特性会导致相电流存在较大的2次和4次谐波,从而降低电机的转矩输出能力。同时,电励磁双凸极电机的电流谐波频率较高,导致传统准比例谐振控制器经过双线性变换后会存在较大的谐振频率偏差,使得电流谐波抑制效果有限。针对此问题,该文首先推导了具有零谐振频率偏差的离散变换表达式,并对表达式进行简化处理,提出了一种基于改进型准比例谐振控制的电励磁双凸极电机电流谐波抑制方法。此外,结合电机的反电动势特性,分析了相电流谐波的产生原因,推导了考虑电流谐波和反电动势谐波的电励磁双凸极电机转矩模型,分析了相电流谐波对电机平均转矩的影响。最后,仿真和实验结果表明,所提方法可以有效地补偿谐振频率偏差,抑制电励磁双凸极电机的相电流谐波,提升电机的转矩输出能力。

混合微网中基于互联变换器的谐波补偿控制

并网运行的交直流混合微网中,交流侧接入非线性负载会导致公共并网点(point of common coupling,PCC)处电流出现明显畸变。为避免引入额外有源滤波器装置,在基于综合惯量的互联变换器控制基础上,叠加准比例谐振控制器用于谐波补偿控制,通过公共并网点处电流反馈信号,实现电流正弦性和交直流侧功率平衡。同时,在谐波补偿环节引入多采率控制,解决了互联变换器低开关频率控制过程中的延时而导致的谐波重构误差问题,改善谐波补偿效果,并给出准比例谐振控制器参数的设计过程。基于Matlab/Sinmulink仿真实验结果表明所提方案稳态特性好,动态响应快,对负荷突变适应性好,控制算法简单可靠。

基于改进型加权电流控制的LCL型并网逆变器控制策略

针对传统加权平均电流(weighted average current,WAC)控制策略未考虑数字控制延时使系统出现相位滞后而导致系统带宽减小、鲁棒性差的问题,提出了基于准比例谐振控制和超前补偿器结合的WAC控制策略。首先,引入电容电流反馈,抑制反向谐振峰;其次,在逆变桥传递函数处串联超前补偿器,提高系统的相位裕度;最后,应用准比例谐振控制器作为电流调节器,提高基频增益、降低系统的静态误差。经仿真验证,所提控制策略对弱电网具有良好的适应能力,并网电流谐波畸变率从1.84%降低到0.26%,增强了系统的鲁棒性、改善了并网电流的质量。

基于准比例谐振控制的自由活塞内燃直线发电机发电策略

针对自由活塞内燃直线发电机稳定运行时产生的三相感应电动势难以直接应用到负载或动力电池的问题,提出了基于电压外环比例积分(proportion integration,PI)、电流内环准比例谐振(quasi proportional resonance,QPR)的双闭环交流/直流(alternating current/direct current,AC/DC)控制策略加上基于PI的双向直流/直流(direct current/direct current,DC/DC)控制策略,将直线发电机产生的三相感应电动势转换为稳定可控的直流电压。首先根据双闭环AC/DC控制策略生成控制三相电压源型整流器开关管通断的信号,将三相感应电动势整流为波动较小的直流电压,然后通过双向DC/DC控制策略将波动的直流电压转换为稳定可控的电压,最后在MATLAB/Simulink环境下搭建了相应的控制模型进行验证。仿真结果表明,双闭环AC/DC控制策略中电流内环采用QPR控制相比于PI和比例谐振(proportional resonance,PR)控制直流侧电压具有更快的响应速度和更小的电压纹波,可以在0.3 s稳定在400 V,电压纹波为48.9 V。在加入DC/DC转换器后直流侧电压可以在0.2 s稳定在300 V。

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。

基于无谐波检测的角型级联式APF控制策略

角型级联式有源电力滤波器(APF)在中高压和大功率场合的谐波抑制上具有广泛的应用。首先建立了角型级联式APF的数学模型,提出了一种无谐波检测环节的系统控制策略,给出了控制策略中各个环节实现方法。在该控制策略中电流内环采用准比例谐振(PR)控制器,消除了传统APF的谐波检测环节,使得整个控制更加简洁,并同时实现了对谐波电流的无静差跟踪。仿真和实验结果证明了所提控制策略的有效性。

单相并网逆变器微分平坦-准比例谐振控制

针对单相并网逆变器并网时传统控制存在的动态响应能力不佳、鲁棒性能较差的问题,提出一种基于直接功率控制的新型控制策略——微分平坦-准比例谐振控制,在提高系统动态性和鲁棒性的同时能提高并网电流质量.根据单相逆变器拓扑结构,采用二阶广义积分器(second-order generalized-integrator,SOGI)构造虚拟量,建立dq坐标系下的数学模型,并根据微分平坦理论验证系统的平坦性;设计包括基于微分平坦理论的前馈控制和误差反馈补偿准比例谐振控制的电流内环控制器,以及功率外环微分平坦控制器;在MATLAB/Simulink中搭建系统仿真模型.仿真结果表明:在给定有功功率与电网电压突变工况下,该控制策略具有优越性和有效性,可在提高系统动态性和鲁棒性的同时降低并网电流谐波含量.

基于dSPACE的单相并网逆变器控制策略研究

针对电压畸变导致并网电流谐波含量较高的问题,文中提出准比例谐振控制与电压前馈相结合的控制策略。结合准比例谐振控制器在谐振频率处增益无穷大的特点,减小并网电流稳态误差,并引入电压前馈消除电压对系统影响,达到了改善并网电流质量的目的。文中分析了单相并网逆变器数学模型,通过闭环控制来抑制因电压畸变产生的并网电流谐波分量,同时采用控制变量法设定准比例谐振控制器参数,分析准比例谐振控制器参数对系统性能的影响。最后建立MATLAB/Simulink仿真模型并搭建dSPACE-DS1104半实物仿真平台,通过不同策略下的仿真与实验验证了所提策略的有效性。

基于虚拟阻抗准PR控制的MMC环流抑制策略

针对环流中存在二倍频分量及高频谐波分量问题,提出了基于虚拟阻抗准比例谐振控制(QPR)的抑制策略。首先建立了模块化多电平变换器(MMC)的数学模型,分析了内部环流;其次通过陷波器精准提取环流中的二倍频分量,并利用QPR控制器抑制该分量;最后设计了虚拟阻抗,抑制环流中的高频谐波分量。利用Matlab/Simulink搭建三相MMC仿真实验模型并进行了仿真实验,验证了环流抑制策略的有效性。

三相三电平逆变器输出电压谐波抑制控制研究

以二极管箝位型三电平逆变器为研究对象,分析了其工作原理,建立了数学模型,设计了控制策略。针对控制系统工作在低频段出现若干奇数次谐波问题,采用适用于三电平逆变器的准比例谐振控制方法对输出电压谐波进行抑制。通过MATLAB/Simulink仿真分析得出,二极管箝位型三电平并网逆变器系统在准比例谐振控制下拥有高质量的输出电压波形和较好的负载切换动态特性。