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。

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。

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。

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。

新能源分布式发电系统并网与离网运行的柔性切换技术

研究了新能源分布式发电系统并网模式下的输出电流控制、离网模式不平衡与非线性负载下的输出电压控制、电网故障下离/并网运行的柔性切换技术,提出了一种实现离/并网柔性切换的控制策略,实验验证了所提方法的技术可行性。

带非线性负载的双馈式风力发电机孤岛控制策略

以孤岛运行的双馈异步发电机(DFIG)系统为研究对象,以实现风力发电系统在带非线性负载时能够输出稳定幅值和频率的电压为目标,分别在转子侧变换器(RSC)和定子侧变换器(SSC)的控制中采用基于正转同步速坐标系下的比例积分谐振(PIR)控制,可解决传统比例积分控制带宽有限导致的控制性能下降问题,同时可减少谐波分量的提取以及谐振控制器的使用数量,简化系统控制。最后,通过仿真验证在非线性负载条件下能获得良好的输出电压、电流特性。

一种适用于模块化多电平换流器的新型环流控制器

模块化多电平换流器(MMC)桥臂环流中的谐波直接影响MMC的工作特性和损耗。文中推导了MMC交流侧电流、桥臂电流和环流之间的内在联系,指出MMC在交流电网对称和不对称情况下桥臂环流中都含有二倍频谐波。为了对MMC谐波环流进行有效抑制,提出了一种基于比例-积分-谐振(PIR)控制的MMC新型环流控制器,无需二倍频负序坐标变换和相间解耦。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了包含该PIR环流控制器的双站MMC仿真模型,并与旋转坐标系下的环流控制器在交流电网对称和不对称情况下进行了对比仿真分析,仿真结果验证了所提出的PIR环流控制器的有效性。

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。

基于比例积分谐振调节的光伏并网逆变器电流控制方法

为解决电网电压畸变影响光伏逆变器电流控制性能的问题,提出一种基于比例积分谐振(PIR)调节器的电流控制方法.首先确定了光伏逆变器含有电流内环、直流电压外环的控制结构,PIR调节器用于对电流内环中电网电压畸变扰动的抑制与基波电流的跟踪.由于光伏逆变器的LCL滤波器与PIR调节器阶数较高,在设计控制参数时面临诸多问题,接着提出一种基于离散系统根轨迹法的PIR调节器参数设计方法,避免了连续域设计的调节器参数直接应用于数字控制器,从而引发调节器性能偏差甚至失稳.分析结果显示,在电网频率以及LCL滤波器参数变化时,设计参数依然可使系统具有较好的适应性.最后在Simulink上搭建仿真模型,验证了基于PIR调节的电流控制方法的可行性以及所设计调节器参数的正确性.

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。

弱电网下LCLLC滤波的并网逆变器电流优化控制策略

弱电网条件下,电网阻抗会影响逆变器控制系统的性能和并网电流波形质量。文章在LCLLC滤波器基础上,采用了准比例积分谐振(PIR)控制的双闭环电流控制方案,分析了电网阻抗对传统的电网电压比例前馈控制系统稳定性的影响,提出了一种加入权重系数的电网电压比例前馈控制策略,该策略可以提高系统在弱电网下的相位裕度,改善并网电流的质量。Matlab/Simulink仿真研究证明,所提出的控制策略对提高并网电流的质量具有较好效果。

基于复合调制及自适应控制的H6逆变器

揭示了一种未加以优化的六开关(H6)并网逆变器存在电流失控区域及不能输出无功电流的内在原因,提出了一种任意功率因数下的复合调制模式,在此基础上针对有功电流及无功电流无静差跟踪问题和传统谐振控制器谐振点偏移问题,提出了新颖的电网频率自适应比例积分谐振控制器,控制器原理明了,易于实现,可确保六开关逆变器对有功电流和无功电流进行自适应调节,提升了逆变器参与有功调频、无功调压的能力及电网适应性。仿真和实验进一步验证了复合调制模式及自适应策略的可行性和优越性。

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。