移相控制技术在串联有源电压质量调节器中的应用

本文首先对采用移相控制技术来抑制直流侧电压泵升时电网过电压倍数、负载功率因数、移相角及补偿电压大小之间的关系进行了理论分析，然后从能量平衡角度对直流侧电压泵升现象进行了讨论，揭示了直流侧电压变化与逆变器能量流动的关系，在此基础上提出了基于直流测电压闭环控制的移相控制策略，并给出了具体的实现方法。实验室3kW单相串联有源电压质量调节器以及容量分别为50kVA和100kVA的三相四线制串联有源电压质量调节器的实验结果表明，装置可以根据电网和负载运行状况自动对负载参考电压进行渐进移相，移相及直流侧电压泵升抑制效果非常好，对谐波、过压、不平衡等电压质量问题有良好的补偿作用，是一种实际可行的控制方法     

一种串联有源电压质量调节器的移相控制技术

对一种串联有源电压质量调节器运行中直流侧存在的电压泵升现象进行了分析,并对采用移相控制技术来抑制直流电压泵升时电网过电压倍数、负载功率因数、移相角及补偿电压大小之间的关系进行了理论分析。以低压配电系统用串联有源电压质量调节器装置为例,对上述各量进行了计算,获得了一组控制直流电压泵升的实用设计曲线。在此基础上,提出了通过对串联有源电压质量调节器直流侧电压进行闭环控制的移相技术实现方法, 达到根据电网和负载运行状况自动对负载参考电压进行渐进移相的目的。3 kW单相串联有源电压质量调节器实验结果表明,移相及直流侧电压泵升抑制效果非常好,是一种实际可行的控制方法。     

基于可控整流的AVQR直流侧电压给定值自调整方法

提出一种串联有源电压质量调节器(AVQR)直流侧电压给定值自调整方法。采用可控整流来实现直流侧电压与系统缺损电压相适应的直流侧电压自适应控制,提高了装置的工作效率。以一台2kVA的AVQR为例,对不控与可控直流侧电压2种情况下装置的损耗和运行效率进行了详细对比分析。实验结果验证了所提出控制方法的正确性。实测表明,在相同的电源和负载情况下,AVQR的工作效率得到了很大提高。     

一种可调直流侧电压的串联有源交流电压质量调节器

提出一种采用晶闸管可控整流代替二极管不可控整流的可调直流侧电压的串联有源交流电压质量调节器拓扑,并对该电压质量调节器的工作原理和控制方法进行了仿真和实验研究,证明所提出拓扑结构和控制方法的正确性。2kVA实验装置测试表明,在相同的电源和负载条件下,典型工况(欠电压210V),不可调直流侧电压拓扑的效率为89.1%,而可调直流侧电压拓扑的效率达到96.1%,效率提高7.0%;电源过电压时,效率提高更多。     

直流侧串联的多VSC-HVDC并联运行系统直流侧电压平衡控制方法

为提高VSC-HVDC系统传输容量,可采用直流侧串联的多VSC-HVDC并联运行系统,但需解决其直流侧电压平衡问题。笔者对其平衡控制方法进行分析,对系统存在自身参数不一致、指令功率突变、交流外部故障情况进行仿真验证。为降低器件开关频率并提高波形质量,采用了载波移相的控制方法。仿真结果证实了所提出的直流侧串联的多VSC-HVDC并联运行系统直流侧电压平衡控制以及载波移相方法用于该系统的有效性。     

基于直流侧电压周期离散控制的单相并联有源滤波器

针对有源滤波器电流谐波分量检测运算复杂,且在负荷电流变化时出现电源电流畸变现象,从直流侧电容电压与交、直流侧功率传递的关系出发,并结合有功电流的周期性特点,提出了基于直流侧电容电压周期离散控制的新型有源滤波器控制方法.该方法以电网电压为同步信号,在电网电压信号的过零点采样直流侧电容电压,并通过周期离散控制可以获得负荷电流有功分量.采用该周期离散控制方法可实现对直流侧电容电压的线性化控制,并使有源滤波器对谐波的补偿是瞬时的.该文给出了单相并联有源滤波器的直流侧模型,基于该模型推导出周期离散控制方法.以该方法研制了10kVA有源滤波器样机,仿真和实验结果表明该方法控制简单,稳定性好,谐波补偿速度快,能够有效地避免负荷变化时的电流畸变现象.     

并联型有源电力滤波器直流侧电压优化控制

直流侧电压的控制是并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)的关键技术之一.直流侧电压的大小将影响到APF的功率损耗和补偿性能.而在复杂的工业应用场合,各种负载的波动将会造成APF公共耦合点的电网电压的波动,进而影响到APF的补偿性能.以三相三线并联型有源电力滤波器为例,分析APF的功率损耗和直流侧电压之间的关系以及补偿性能和直流侧电压、电网电压之间的关系,并提出一种采用下垂调节器来控制直流侧电压指令值的控制策略.当电网电压升高时,提高直流侧电压,从而提高APF的补偿性能;当电网电压降低时,降低直流侧电压,在保证APF的补偿性能的基础上降低功率损耗.仿真和实验结果验证了理论分析,采用下垂调节器能够实现APF功率损耗和补偿性能的综合优化.     

三相四线有源电力滤波器的三闭环控制策略

为解决三桥臂电容中点式三相四线有源电力滤波器存在的上下桥臂直流侧电压不平衡的问题和启动过程中直流侧电压超调的问题,提出一种三闭环控制策略。通过分析直流侧电压对控制系统的影响,纹波产生的原因,提出直流侧电压的控制指标。在分析直流侧电压与能量交换的关系的基础上,提出一种直流侧电压均压控制方法。针对直流侧总电压在启动过程中的超调问题给出解决方案,给出一种软启方案控制超调,并在大负载和小负载两种情况提出不同控制方案。最后通过实验数据,对这些控制方案进行了验证。     

10kV系统动态电压恢复器的仿真研究

动态电压恢复器作为一种新型电能质量调节设备,它能够快速而有效地有效抑制电网电压波动,保护了敏感负载。文章针对10kV系统中的动态电压恢复器进行了仿真分析,利用移相式整流变压器从备用10kV电网获取能量,同时保证电流无谐波。级联式多电平逆变器使用载波移相调制技术串联接入电网,经过仿真分析发现,在电压跌落时刻,动态电压恢复器能及时补偿电压,保证负载电压的稳定。     

基于单周控制的三相四线制APF直流侧电压控制的分析与研究

由于电网中各种非线性负载的增加,谐波问题日益严重.有源电力滤波器(APF)是目前进行谐波抑制的一种有效方法,而直流侧电容电压的稳定是APF控制中一个非常重要的环节,直接影响其补偿性能.传统直流侧电压控制方法是PI比例调节法,其中PI的参数难以实时确定.提出一种新的直流侧电压控制方法,即利用单周控制策略控制三相四桥臂换流电路来给APF直流侧提供电压支撑.该方法不但控制电路简单,而且换流电路实现单位功率因数运行,不会对电网带来附加的谐波危害.最后通过MATLAB/SIMULINK仿真软件建立了系统仿真模型,设计了试验样机.通过仿真与试验验证了该方法的稳定性与可靠性.     

基于舒茨—基布逊法的双馈风机直流侧电压抑制

针对双馈风机故障期间直流侧母线过压的问题,提出一种利用舒茨—基布逊法抑制直流电压的控制方法。首先,建立双馈感应发电机网侧变流器模型,利用小信号法探究了直流侧电压不稳定的机理。在建立网侧变流器状态空间模型的基础上,利用舒茨—基布逊法构建李雅普诺夫函数,得到了基于李雅普诺夫稳定判据的网侧变流器非线性状态反馈器。仿真结果表明所提方法可在电网电压故障期间抑制直流侧电压的振荡,提高双馈风机的故障穿越能力。     

双PWM控制交流励磁电源直流链电压的稳定控制策略

双脉宽调制(PWM)控制的交-直-交电压型变频器适于用做交流励磁发电机的励磁电源,但交流励磁发电机运行状态的改变会引起双PWM交-直-交变频器直流链电压的波动,不利于整个发电系统的稳定运行.文中结合交流励磁发电机的运行特点,深入分析了直流链电压波动的原因,提出了基于转子侧变换器瞬时功率反馈控制的双PWM控制策略.实验结果验证了所提出的改进控制策略的正确性,该方法可有效维持发电机运行状态突变时直流链电压的稳定,大大增强了发电机系统的动态响应能力和稳定性.     

两级三相并网逆变器直流链电压间接控制策略

提出一种可应用于新能源并网发电的两级三相并网逆变器直流链电压间接控制方法,即无直流链电压互感器的控制方法.该方法区别于传统的基于电压互感器直接测量并跟踪控制的方式,利用直流链电压与正弦脉宽调制(SPWM)信号幅值的对应关系,引入直流链电压间接调节参数,从而影响并间接控制直流链电压,不需要对直流链电压值进行直接检测.这种控制方法在不降低逆变器整体性能的基础上,取消了直流链电压互感器,减少了电磁干扰对采样系统的影响,不仅提高了系统的可靠性,而且降低了成本.基于MATLAB下的系统模型仿真证明了所述控制方法的正确性与可行性.     

注入式混合有源滤波器直流侧电压抬升问题研究

分析了一种并联谐振注入式混合有源滤波器,这种新型混合有源电力滤波器能够补偿一定的无功,注入支路采用基波谐振的方法大大降低了有源滤波器的容量,使其适用于高压系统.在介绍了系统滤波原理的基础上,分析了实践过程中发现的直流侧电压抬升现象产生的原因,并分析了直流侧电压的抬升过程,提出了从减小死区时间、针对直流侧电压采用滞环比较器、回灌电流前馈控制以及控制直流侧电容以PWM整流的方式吸收或释放适当功率几个方面采取措施抑制这种现象以保护电路器件的方法,现场应用结果证明了研究结论以及提出解决措施的正确性.     

并联型APF直流侧电压的滑模PI控制策略研究

并联有源滤波器(shunt active power filter, SAPF)在主动配电网系统中应用日益广泛,提升SAPF的补偿性能成为众多学者关注和研究的热点。对直流侧电压精准稳定控制是保证SAPF补偿性能的关键。采用传统PI控制系统在非线性负载突变和电压跳变时无法对直流侧电压进行快速稳定控制,为改善直流侧电压的控制性能,提出电压外环滑模变结构PI复合控制器。仿真与实验结果表明:滑模PI复合控制器提高了直流电压控制的稳态精度和响应速度,降低了直流电压波动对SAPF补偿性能的影响。     

新型三相-单相交流发电系统拓扑结构及其控制策略仿真研究

针对传统三相-单相交流变换器拓扑结构复杂且需要额外的滤波器等的不足,基于永磁同步电机开绕组的特点,提出了一种新型三相-单相交流发电系统拓扑结构。分析了通过对双变换器直流侧电容电压的控制实现单相交流输出的工作原理,并在此基础上提出了一种通过永磁同步电机的正序电流和零序电流分别实现变换器直流侧的电容电压和单相交流输出电压解耦控制的新型控制策略。该策略采用MATLAB构建系统仿真模型,在不同发电机转速和负载情况下对系统进行了仿真分析,验证了该新型三相-单相交流拓扑无需使用额外的滤波电路即可实现高质量的单相交流电压输出,其幅值、频率均可以灵活调节,且具有优异的动态特性。     

增强型Z源逆变器的直流链电压直接控制策略

增强型Z源逆变器与传统Z源逆变器相比不仅具有很强的升压能力,而且很大程度减小Z源网络电容、开关器件电压应力.但Z源逆变器现有控制策略是通过测量电容电压构建闭环间接控制直流链峰值电压,而Z源网络电容电压并不能准确反映直流链电压的动态特性.为了提高增强型Z源逆变器的直流链电压动态响应速度和控制精度,借助于数学建模,提出一种直流链电压直接控制的闭环控制策略,通过直接测量直流链峰值电压来提高系统的控制精度,采用电感内环、直流链峰值电压外环的双闭环控制提高了系统的动态响应速度,有效地抑制非最小相位特性对系统地影响.仿真和实验结果证明控制器对输入和负载扰动具有很好抑制能力.     

电网电压不平衡条件下VIENNA整流器滑模控制策略

三相VIENNA整流器作为新型的三电平拓扑结构,因其功率密度高、电压应力小和实现单位功率因数运行等特点在大功率整流场合中运用广泛。针对电网不平衡时直流侧电压产生的二倍频波动,设计了一种在两相静止坐标系下的改进型不平衡控制策略。首先利用双同步坐标系的解耦软件锁相环实现电网电压正负序分量的分离,然后基于正负序双电流环独立控制结构将滑模控制SMC（sliding mode control）引入到电流控制器中,通过所设跟踪误差选取合适的滑模面及滑模趋近律,有效实现了直流电压纹波抑制以及输入电流谐波含量的最小化。最后在Matlab/Simulink软件中搭建了电网不平衡下VIENNA整流器控制系统的仿真模型,验证了所提控制策略的正确性和可行性。     

多电平直流链电力电子变压器控制策略研究

多电平直流链电力电子变压器(PET)中间级子模块拓扑包括半桥和双有源桥两部分。直流链两端电路不同的结构和控制策略会造成直流链电压的波动和不稳定。传统控制策略需要大量电流传感器,并且控制链路上的低通滤波器影响了系统的动态响应。文中提出了一种多电平直流链PET的控制策略,由串并联功率模块中的半桥电路稳定直流链总输出电压,由双有源桥电路实现直流链不同模块之间的均压。同时,所提控制策略只需要中压直流端口连接电感处的一个电流传感器,所有功率模块均不使用电流传感器,节省了系统的成本。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。