具有低次谐波抑制能力的PIR控制器设计

为了抑制由牵引网网压畸变引起的单相四象限变流器交流电流中的低次谐波,在电流环中引入一种比例积分谐振(PIR)控制器。通过对比研究不同种类的谐振控制器性能差异,选取一种较为合适的准谐振控制器应用于PIR中,并利用根轨迹法设计PIR控制器的参数,以保证系统稳定并具有良好的动态性能。通过Matlab/Simulink仿真及样机实验,验证了所提PIR控制器在谐波抑制及稳定运行方面的优越性。

采用MMC-RPC治理牵引供电系统负序和谐波的PIR控制策略

为综合治理铁路牵引变压器的负序、无功、谐波问题,设计了基于模块化多电平换流器的铁路功率调节器(MMC-RPC)。首先设计了频率自适应功率分离器,并从功率角度分析了Scott牵引变压器(STT)牵引供电系统综合治理的补偿量;然后在构造虚拟正交分量后建立了单相MMC数学模型,在同步旋转坐标系下分析机车谐波电流的特性,指出单相奇次谐波电流在dq坐标系下都以4的倍数次波动;最后提出了需要更少的谐振控制器数量的比例-积分-谐振控制策略。在Matlab中搭建MMC-RPC仿真模型进行仿真,结果证明了所提控制策略有效性。

不平衡电压下双馈风力发电机转子侧PIR控制

传统双闭环PI控制通过正负序分解来消除电网电压不平衡状态下双馈风力发电机内的磁场倍频分量,控制较为复杂。在分析不平衡电压下双馈发电机运行特性的基础上,针对转子电流中的二倍频分量,提出了一种基于比例-积分-谐振(PIR)控制器的矢量控制策略,可以有效地抑制二倍频分量,从而节省了负序控制器,使控制器设计简单。同时,使用Matlab/Simulink对上述控制策略进行仿真验证,仿真结果表明了所提策略可以提高DFIG在电网电压不平衡条件下的稳定性。

基于准PIR的模块化多电平变流器的环流抑制策略

模块化多电平变换器在运行时出现环流问题。环流会对桥臂子模块电容电压产生一定的影响,使系统在运行过程中损耗增加。针对环流问题,提出了一种基于准比例积分谐振控制器(PIR)的抑制策略,利用了比例积分易于控制的优点,同时加入谐振控制减小二次谐波,在提高系统的稳定性的同时改善了系统的运行特性。对控制策略在PSCAD平台进行仿真,验证了策略的可行性。

基于ILADRC的多逆变器并联系统谐振抑制策略

针对由电网阻抗间的耦合作用而引发的多逆变器谐振现象,文章提出一种基于线性自抗扰和比例积分控制相结合的双闭环控制策略。首先,依据多逆变器拓扑,建立多逆变器并联系统的数学模型,并分析谐振产生的机理;其次,建立多逆变器并联系统的等效电路模型,并对3阶系统做分阶处理,2阶系统采用2阶自抗扰,1阶系统采用比例积分控制,从而形成双闭环控制策略;再次,建立李雅普诺夫稳定性函数,对闭环控制系统的稳定性给予了证明;最后,搭建并联逆变器系统的数字仿真模型,同时进行PI、3阶自抗扰、改进线性自抗扰的仿真比较。研究结果表明,文章所提出的双闭环控制策略不仅具有优异的谐振抑制能力,而且可以使系统获得更好的稳定性。

基于PIR控制器的电压不平衡下双馈风力发电机转子侧变流器控制

针对电网电压发生不平衡故障时,并网运行中的双馈风力发电机会出现有功功率、无功功率、电磁转矩震荡及并网电流不对称的现象。在正反转同步旋转坐标系下建立双馈风力发电机数学模型,推导了三种控制目标下正负序电流指令值,并提出一种应用比例-积分-谐振控制器的新型转子侧变流器控制方案,弥补了传统控制策略电压不平衡故障影响系统稳定性的短板,简化了控制系统结构,增强了双馈风力发电机故障穿越能力。通过MATLAB/Simulink仿真验证了控制策略的可行性和有效性。

新型电流单环PIR控制器在中频逆变器中的应用

为提高中频逆变器输出电压质量和稳定性,基于单相H桥逆变器的拓扑结构,提出一种采用电容电流单环的比例积分谐振控制策略PIR(proportional integral resonance)。新策略以电容电流为被控量,将负载电流作为一种扰动,引入电流给定前馈补偿控制,通过设置合适的补偿控制器,补偿加入带来的谐振频率处增益减小的问题。新策略只需单环控制,成本降低,可实现无静差控制。最后利用Matlab/Simulink建立了单相H桥逆变器的仿真模型,通过仿真实验验证了所提策略对中频400 Hz逆变器输出电压控制的有效性。

基于微分平坦理论MMC-RPC的PIR控制策略

为综合治理牵引供电系统的负序、无功、谐波等电能质量问题,分析V/v变压器左右两侧供电臂上的功率关系,通过转移有功功率、补偿无功功率和分离谐波功率等方式综合治理电能质量问题。同时,在对铁路功率调节器(MMC-RPC)采用准比例谐振控制的基础上引入微分平坦控制理论(FBC)。运用微分平坦理论,在MMC-RPC供电臂上的动态数学模型中选取有功电流和无功电流作为系统输出量,使其满足微分平坦系统的条件。对微分平坦系统进行李雅普诺夫稳定性分析,采用比例积分和Quasi-R并联控制,设计出微分平坦控制器。在Matlab/Simulink中搭建仿真系统,模拟几种不同的运行工况进行仿真,并与其他控制方式进行对比,所得波形验证了该控制策略的有效性与优越性。

一种抑制无隔离并网逆变器直流分量的PIR控制策略

无隔离光伏并网系统中存在直流分量,可能导致系统故障和安全问题。IEEE 1547-2003规定注入网侧的直流分量应小于额定电流的0.5%。输出电流中的直流分量会造成输出功率基波频率波动、直流电压纹波、输出电流出现二次谐波。提出采用滑动平均滤波器提取三相交流输出电流的直流分量,电流环采用比例积分谐振控制器调节直流分量和基波分量的方案,实现精确控制直流分量的目的。搭建了50 kVA的原理样机,通过实验证明,该方案使得直流分量降低到额定电流的0.5%以内,同时有效控制输出电流总谐波畸变率、二阶谐波和直流电压纹波。

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。

Proportional integral plus multi-frequency resonant current controller for grid-connected voltage source converter under imbalanced and distorted supply voltage conditions

This paper proposes a current control scheme for a grid-connected pulse width modulator(PWM) voltage source converter(GC-VSC) under imbalanced and distorted supply voltage conditions.The control scheme is implemented in the positive synchronously rotating reference frame and composed of a single proportional integral(PI) regulator and multi-frequency resonant controllers tuned at the frequencies of 2ω and 6ω,respectively.The experimental results,with the target of eliminating the active power oscillations and current harmonics on a prototype GC-VSC system,validate the feasibility of the proposed current control scheme during supply voltage imbalance and distortion.

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。

Z源光伏建筑并网逆变器比例积分+多重比例谐振自动化控制方法

提出Z源光伏建筑并网逆变器比例积分+多重比例谐振自动化控制方法,在提高抗谐波扰动能力的同时,使Z源光伏建筑控制系统具有突出动态响应能力。在Z源光伏建筑并网逆变器数学模型的基础上,基于迭代比例积分控制基本原理,将时间乘绝对误差积分准则视作控制优化目标,根据最小误差积分条件完成参数整定,实现并网参照信号的精准跟踪。通过多重比例谐振控制抑制并网电流中产生的谐波污染,引入解耦环节实现Z源光伏建筑并网逆变器的准确控制。实验结果表明,多重比例谐振控制最佳的比例系数为2、谐振系数为90、截止角频率为3,可实现Z源光伏建筑并网逆变器的自动化控制,控制后的输出电流波形曲线平滑,谐波干扰获得了有效抑制。

基于自抗扰的多VIENNA整流器谐振现象抑制策略

针对VIENNA整流器系统因高频谐振尖峰而引起的谐振现象,设计了一种基于线性自抗扰和比例积分控制相结合的闭环控制策略。根据单个VIENNA整流器的电路拓扑模型,建立单个VIENNA整流器在两相旋转坐标系下的数学模型,并分析引发VIENNA整流器谐振现象的机理,同时设计二自由度的线性自抗扰控制对系统中的二阶环节进行控制,并利用比例积分控制对一阶系统进行控制,从而形成改进线性自抗扰双闭环控制策略;最后,在MATLAB/Simulink平台中搭建多VIENNA整流器的并联系统,并同时对比例积分控制、改进线性自抗扰控制进行试验对比。结果表明:改进线性自抗扰不仅具有较优的谐振现象抑制能力,而且谐波畸变率为0.75%,提高了多VIENNA整流器的稳定性和鲁棒性。

非隔离型H6桥单相光伏逆变器无功补偿调制及并网电流波形改善控制

为满足新的并网标准对单相光伏并网逆变器无功补偿功能的要求,针对非隔离型H6桥单相光伏逆变器,该文提出一种具有无功补偿功能的分段调制策略。分析与讨论了H6桥单相拓扑输出无功功率时,在输出电压过零点及电流过零点,并网电流产生畸变的原因。采用比例–积分–谐振(proportion integration resonance,PIR)控制器来抑制并网电流的直流分量。并通过构造PIR全程滑模面,推导并网电流滑模控制律,平滑了H6桥在两种调制模式的过渡过程,改善了并网电流的波形控制。最后,搭建了5 k V?A单相光伏并网逆变器的实验系统,并通过对实验结果的分析,验证了理论分析的正确性以及所提调制方法与控制方案的有效性。

分布式电源并网逆变器谐波抑制方法

为了解决传统的比例-积分(PI)控制器由于自身缺陷引起的电压、电流谐波问题,提出了两相同步旋转坐标系下基于比例-积分-谐振(PIR)控制器的电压、电流双闭环逆变器控制策略;同时引入了简化三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法,并在此基础上提出相电压重构方法。仿真实验表明,上述控制策略对指定次谐波具有良好的抑制效果,采用该策略的逆变器具有良好的输出特性,进而验证了该控制策略对并网系统的有效性。

谐波电网下基于矢量比例积分电流调节器的双馈异步发电机运行控制技术

在分析谐波电网电压下双馈异步发电机(doubly-fedinduction generator,DFIG)数学模型基础上,以电磁转矩及定子输出无功功率无波动为控制目标,给出了DFIG谐波电流指令。为实现谐波电流的准确跟踪,采用基于同步速旋转坐标系下的矢量比例积分(vector proportional integral,VPI)电流调节器,通过与比例积分谐振电流调节器在谐波频率点处的频谱分析与对比,论证了VPI电流调节器对谐波电流的优良控制性能。构建了DFIG实验机组,对所提理论的正确性与可行性进行了实验验证。

单相光伏并网逆变器电流控制方法研究及分析

针对并网逆变器的电流控制方法进行了分析研究,通过分析,采用了一种带电网电压前馈和准PR控制的双电流环控制方法,并就其关键的比例谐振控制(PR)进行了理论分析和参数设计。为分析该方法对抑制谐波,改善电能质量的作用,建立了并网逆变器控制系统仿真模型,并通过仿真试验,分别研究了在电网正常、电网电压突变、电网含低次谐波3种情况下比例积分(PI)控制和PR控制方法的控制效果,对于研制单相光伏并网逆变器控制系统具有一定参考价值。

注入式混合型有源电力滤波器的控制算法

有源滤波器能否按其工作原理实现预期的谐波抑制效果,在很大程度上还依赖于电流跟踪控制算法的优劣。该文以一种新型注入式混合有源滤波器为例,结合传统滞环控制算法响应速度快和比例谐振积分控制算法无稳态误差的优点,提出采用复合型控制作为该混合有源滤波器的电流跟踪控制算法。通过相关的仿真、实验结果,从跟踪速度、控制精度、开关谐波含量和开关器件损耗4个方面,将复合型控制算法与传统滞环控制算法及单一的比例谐振积分控制算法进行比较研究。相关分析方法和所得结论可为其他类型的混合有源滤波器的电流跟踪控制算法研究提供借鉴。

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。