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。

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。

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。

一种改进型的有源阻尼方法与谐振抑制机理分析

针对弱电网环境下光伏并网系统容易出现谐振现象,提出一种基于PIR电流控制器的改进型有源阻尼抑制策略,推导出改进型抑制策略下逆变器并网系统受控源等效电路模型;基于该等效模型,运用电路分析理论中的叠加原理分析逆变侧和网侧引起的谐振及其抑制机理,并与常规PI控制策略进行对比,从理论上得出改进型有源阻尼方法对系统谐振抑制的有效性。最后,不同控制策略下的并网仿真实验结果进一步验证所提方法的正确性和有效性。

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。

一种T型NPC三电平三相四桥臂中点电位控制策略

T型中点箝位三电平(TNPC)逆变器因其损耗低、效率高已被广泛应用,但中点电位平衡是关键问题之一。针对中点电位偏移,采用直流侧并联半桥模块并且中线串接电感构成第四桥臂的结构,分析了第4桥臂数学模型及在三相负载平衡和不平衡工况下中点偏移电压谐波次含量,根据中点偏移电压谐波次含量不同提出基于PIR比例积分谐振的电压电流双环控制。该方法能够实现第4桥臂与TNPC独立控制,仿真和实验结果表明该方法能够保证直流侧中点电位平衡。

不平衡负载下双定子无刷双馈发电机独立运行控制策略

该文以运行于独立发电工况下的一种新型双定子无刷双馈发电机为研究对象。为解决三相负载不均衡情形下负载对公共节点电压质量的影响,提出了一种基于控制绕组变换器的负序电压抑制策略。该策略在负同步坐标系下对负序电压分量进行提取和补偿控制,再经过坐标变换加入到正同步坐标系下进行统一的正、负序电流闭环调节。由于控制量中二倍频分量的存在,该方法采用比例积分谐振控制器(PIR)替代传统的比例积分(PI)环节,克服了增益不足的问题。建立了双定子无刷双馈独立发电系统的实验平台,实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

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。

不平衡传输线阻抗下的永磁同步电机矢量控制策略

忽略定子阻抗温漂等因素的影响,常规的同步电机是一个三相参数对称的系统,且不考虑变频器与电机之间的接线阻抗。在一种新型石油钻井平台中:钻井电机位于深井下,变频器与电机之间有较长的传输线,由于工程条件限制造成了三相传输线阻抗不平衡。由于线路阻抗的不平衡,会使得电机电流也不平衡,即在电机电流中会出现负序分量。电机电流的负序分量将影响电机控制性能。该文提出了一种基于比例积分谐振控制器(PIR)的电流控制策略,有效的实现了不平衡阻抗条件下的永磁同步电机矢量控制。最后,通过搭建Matlab/Simulink仿真及实验样机,验证了所提控制策略的正确性和可靠性。

双馈风机转子侧变流器不平衡控制策略

根据双馈发电机在正反向同步旋转坐标系下的数学模型,提出一种以电磁转矩恒定为控制目标的不对称控制策略,对转子电流控制器进行改进,采用比例—积分—谐振(PIR)控制器以控制2倍同步频率的交流分量,并分析了转子侧变流器不对称受控范围。该方案不需要增加负序控制器,也无需对转子电流进行正负序分离,易于工程实现。仿真验证了该控制方法的有效性。

一种应用于动车组牵引变流器控制的变压器直流偏磁抑制方法

动车组(EMU)牵引供电系统采用25 kV单相牵引变压器从接触网取电,EMU运行过程中的弓网离线、功率器件的非线性特性、硬件电路和控制系统的不对称性等,均会引起直流分量通过电气回路注入车载牵引变压器,引起变压器的直流偏磁。通过将比例-积分-谐振(PIR)控制应用于电流内环控制器,同时实现正弦信号的稳定跟踪和直流分量的抑制。仿真和硬件在环的半实物仿真结果验证了该控制策略的有效性。

弱电网下负序控制对变流器并网系统稳定性影响分析

变流器并网运行时,因实现负序控制目标带来的变流器控制结构改变可能会存在恶化系统小干扰稳定性问题,该问题在弱电网背景下更加突出。首先介绍了不平衡电网下基于比例积分-准谐振(proportional-integrational quasi-resonant,PIR)控制的负序控制策略,然后建立平衡电网下考虑负序控制策略的变流器并网系统幅相阻抗模型和原-对偶复电路。其次,通过分析因负序控制带来的变流器侧幅相阻抗模型中导纳元素阻抗特性的变化,判断负序控制对系统稳定性的影响,进一步基于广义阻抗判据分析了负序控制如何影响系统稳定。研究结果表明弱电网下负序控制可能会使变流器并网系统存在次同步和100 Hz左右的振荡失稳风险。最后,通过仿真验证了理论分析结果的有效性。