无锁相环的三相电网谐波和无功检测新方法

针对三相电网电压不对称或畸变时存在的缺陷,基于瞬时无功功率理论,本文提出了一种无锁相环的谐波和无功电流检测新方法。该方法利用对称分量法和正余弦变换得到基波正序有功电流,无需对三相电压进行锁相,能准确、实时地检测出不对称三相电网中的基波正序无功电流、负序电流以及谐波电流的和,解决了电网电压畸变和频率发生偏移时锁相环对电流检测准确性的影响。理论分析和仿真结果验证了该方法的可行性。     

复杂电网工况下基于CDSOGI-SPLL的电网电压同步方法

传统锁相环技术在三相电网电压含有直流分量、发生不对称故障以及严重畸变条件下,其检测精度受到直流分量、负序分量及谐波分量的干扰,将不能准确跟踪电网电压频率和相位。针对这一问题,提出一种将相序解耦谐振(SDR)控制器和改进的级联双二阶广义积分器软件锁相环(CDSOGI-SPLL)相结合的锁相方法。该方法首先利用SDR控制器将正负序分量进行分离,然后引入改进的级联双二阶广义积分器(CDSOGI)对正负序分量进行二次分离和谐波抑制,并消除直流分量对CDSOGI输出正交信号的影响。仿真和实验结果表明,在三相电网电压含有直流分量、不平衡和严重畸变情况下,所述方法可以实现电网电压同步信息的准确采集。     

基于复系数-延时信号消除法的锁相环设计

针对电网电压不平衡和谐波污染等复杂工况下传统软件锁相环锁相精度不足等问题,提出一种新型软件锁相环的设计方法。文章分析了传统锁相环的基本原理,对电网频率、锁相环输出频率、相位差对锁相性能的影响进行了研究。通过在两相静止坐标系中施加复系数滤波环节抑制电网高次谐波和负序分量的影响,再利用级联延时信号消除法滤除较低次的特定次谐波。通过仿真结果分析表明所提出锁相环具有良好的动态特性和锁相精度,可以在电网电压不平衡和谐波污染等复杂工况下快速准确完成锁相。     

非理想电网条件下并网逆变器多频耦合抑制及稳定性分析

非理想电网中的负序分量和直流偏置会导致并网逆变器产生多频耦合现象,增加并网电流谐波含量,降低系统稳定裕度。采用二阶复数滤波器结构锁相环(SCF-PLL)控制策略,有效削弱电网负序分量和直流偏置产生的倍频谐波在并网系统中的传输,抑制多频耦合;建立非理想电网下具有SCF-PLL控制策略的并网逆变器降阶导纳模型,并通过广义奈奎斯特判据对并网系统进行稳定性分析。通过RT-LAB硬件在环实验验证了理论分析的正确性以及SCF-PLL对非理想电网条件良好的适应性。     

一种改进的基于瞬时无功功率理论的有功电流检测方法

i_p-i_q法是基于瞬时无功功率理论的一种常用的谐波和无功电流检测方法,能有效地检测电压不对称情况下的谐波含量。但该方法对硬件要求较高,而且需要由锁相环产生准确的正弦和余弦信号,锁相环的锁相结果受到负序分量的影响,与正序分量之间存在相差,使检测结果存在着系统误差,不对称越严重,误差越大。为此,提出了一种不需要锁相环,适用于电网电压和电流均不对称且有畸变情况的有功电流检测方法,并用Matlab进行了仿真,仿真结果证明了此种方法是可行的。     

基于正弦幅值积分器的有源滤波器谐波检测

有源滤波器的谐波检测技术需要分离三相电流的基波分量。在电网非理想工况下,由于电流负序基波分量的影响,传统的谐波检测技术的性能受到一定的影响。文章通过在电网不对称工况下正弦幅值积分器的频域分析,提出一种在电网非理想工况下的谐波检测检测技术,该方法利用在αβ坐标下正弦幅值积分器(SAI)频率的选择作用,提取三相电流基波分量。文章详细介绍了基于正弦幅值积分器的谐波检测技术的工作原理、数学模型、频域分析,理论验证方案的可行性。搭建仿真模型,结果表明文章所提方法可以有效消除非理想工况对谐波检测的影响,准确快速检测到基波分量,给出补偿电流指令。     

非理想电网下三相逆变器的锁相方法研究

在大规模新能源并网发电场合,电网常处于三相不平衡、谐波畸变、频率波动等非理想电网状态.为了改善并网逆变器在非理想电网条件下的控制性能,提出了一种基于新型滑动平均滤波器的锁相环(NMAF-PLL).NMAF可在α-β坐标系下滤除输入信号中的直流分量、谐波分量及基波负序分量,提取基波正序分量.进一步,进行了NMAF频率自适...     

电压不平衡且畸变下基于UHCM模块的锁相环研究

针对传统的基于同步参考坐标系的三相锁相环在非理想电网环境下不能准确跟踪电网电压的相位问题,提出了一种基于不平衡谐波补偿机制模块的三相锁相模型。该模型首先利用UHCM模块估算各次谐波的含量,进而有效地消除谐波分量的影响,把正序基波分量和负序分量提取出来;然后通过αβ坐标变换,可以准确获得基波正序电压分量频率和相位等基本参数。仿真结果表明,该方法具有较强的谐波抑制能力和动态响应速度快的特点,满足电网信号同步跟踪要求。     

电网严重畸变情况下的锁相策略研究

针对传统三相软件锁相环PLL(phase-locked loop)在电网电压同时含有较低次谐波分量和负序分量等严重畸变情况下不能完成精准锁相的问题,提出基于滑动离散傅里叶变换DFT(discrete Fourier transform)滤波原理的新型三相软件PLL。滑动DFT算法可以准确地从含有各次谐波的电网电压中提取单位基波信息,再结合基于延时信号对消的基波正负序分量分离方法提取出基波中的正序分量,最后采用同步参考坐标系锁相环SRF-PLL(synchronous reference frame phase locked loop)得到基波正序相位信息。结果表明,新型锁相环在电网电压同时处于不平衡、含有高次谐波和低次谐波以及直流分量的情况下均能够完成精准的锁相。     

电网电压不平衡及谐波畸变时基波电压同步信号的检测

提出了一种电网电压不平衡及谐波畸变时基波电压同步信号的检测方法。通过采用一种新颖的谐振式锁相环技术,快速补偿锁相过程中各类电网故障引起的相位跟踪误差,有效地抑制了电网电压中负序及谐波分量引起的频率波动、相位抖动。该方法不仅适用于理想电网条件,更可在各种电压跌落、三相不平衡和谐波畸变等严重瞬态、稳态电网故障下,实现基波电...     

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。     

电网电压不平衡下燃料电池并网逆变器功率控制

基于参考指令变更的三相并网逆变器功率控制方法,通过调节影响功率波动的参考指令内的谐波分量可以实现逆变器电流质量和功率波动间协调控制,但不能实现三相电压不平衡下负序交流分量的无静差调整。针对此问题,提出了三相电压不平衡下燃料电池三相并网逆变器功率控制方法,构建了燃料电池三相并网逆变器电路拓扑结构。在此基础上采用无锁相环直接功率控制方法,采用全通滤波器对并网逆变器电路中的电压和电流基波分量进行90°相移,消除2倍频的负序交流分量,实现并网逆变器有功功率和无功功率的有效控制。仿真结果证明,所提方法控制的并网逆变器进网电流谐波含量为0.33%,输出电流正弦度较高,电网电压不平衡状态下仍能坚持对电流进行控制。该方法功率控制效果好,具有较强的安全性。     

级联式电力电子变压器的电压平衡控制策略

针对中压配电网中普遍存在的三相不对称现象,采用级联H桥分离直流母线结构的电力电子变压器,为了解决直流侧电压平衡问题,在输入电压和输出负载不对称时,提出了一种新的负序电压注入法控制相间直流电容电压平衡,建立了每相平均功率与负序电压之间的关系,在dq坐标系中对负序电压进行了计算,避免了复杂的三角函数求解。计算结果中不含电网电流,无需对电流进行正负序分离,只需采用单电流内环控制。另外,在输出级采用调节占空比的方法实现相内直流电容电压的平衡控制。仿真结果表明了所提控制策略的有效性。     

新型牵引供电系统直流侧二次波动分析与抑制

为解决传统牵引供电系统中存在的电能质量和过分相问题,介绍了一种基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电系统(MMC-MTDC)的新型牵引供电系统。分析了新型牵引供电系统中出现的直流电压、电流二倍频波动问题,主要有两方面原因:一是受端单相H桥型模块化多电平换流器(SPH-MMC)正常工作时内部环流将流入直流侧引起直流电压、电流二倍频波动;二是送端三相MMC因电网电压不平衡时桥臂中存在的零序电压分量造成直流电压、电流二倍频波动。为此,对于SPHMMC基于准比例谐振控制器和二阶广义积分器设计环流抑制控制器;对于三相MMC设计无需锁相环和无需电流正、负序分解的电网不对称故障控制器,利用电压补偿技术设计直流侧二倍频波动抑制器。最后,以三端单相-三相MMC-MTDC仿真模型为例验证该文的分析结果和所提出的控制策略。     

Microgrid Fault Detection Method Coordinated with a Sequence Component Current-Based Fault Control Strategy

The fault characteristics of microgrids are affected by the penetration of inverter-interfaced distributed generators (IIDGs). It makes conventional protection schemes no longer applicable. With different grid codes in different countries, IIDGs need to adopt different positive-sequence low-voltage ride-through (LVRT) control strategies during LVRT. Therefore, conventional protection schemes have to be modified according to the specific microgrid structure and the IIDGs'' LVRT strategy. In order to adapt to different grid codes, a sequence component current-based fault control strategy and a coordinated microgrid fault detection method are proposed in this paper. The fault control strategy of IIDGs comprehensively considers the coordination between voltage support and fault characteristics generation, where the sequence currents are controlled separately. The positive-sequence current control strategy aims at supporting the microgrid voltage, whereas the negative-sequence current control strategy aims at generating or enhancing specific fault characteristics. Based on the proposed fault control strategy, the grid-feeding IIDGs can be equivalent to current sources and generate or enhance the negative-sequence fault characteristics in the equivalent additional networks of negative-sequence components. The fault feeder can then be accurately located by analyzing the phase relationship between the negative-sequence fault components of voltage and current phasors. A coordinated microgrid fault detection method based on the fault control strategy of IIDGs is proposed. The proposed fault control method makes the fault component protection principle applicable to all types of faults under any operational modes of microgrids. Finally, the correctness and effectiveness of the proposed coordinated fault control and protection strategy are verified in PSCAD/EMTDC.     

静止无功发生器负载不平衡补偿范围研究

三相全桥静止无功发生器SVG(static var generator)应用于低压小功率中无功与负序电流的补偿。本系统采用d-q双序同步旋转的分序控制策略,从稳定系统直流侧电压出发,分析了SVG补偿的无功电流与负序电流之间的关系,推导出负序电流的补偿范围不受正序分量的限制。在补偿额定正序无功电流时,利用三相中输出的最大电压来衡量系统补偿负序电流的最大范围。当并网系统电抗取值5 m H时,计算出电流正负序比例最高不超过43%。最后在Matlab/Simulink中搭建系统仿真模型。仿真结果验证了系统的控制策略与不平衡补偿范围计算方法的正确性。     

电气化铁路牵引供电用光伏发电系统的接入拓扑及其电流控制策略

提出了电气化铁路牵引供电用光伏发电系统的接入拓扑及其电流控制策略。首先,利用V/V变压器将两相牵引电压转换为与电网电压幅值、相位相同的三相电压,为光伏发电系统的接入提供三相平衡电网环境。然后,提出实施于三相静止坐标系中的分相电流控制策略。该策略利用相电流替代正、负序电流作为被控对象,通过对相电流的闭环控制,可在无需正、负序分离提取的条件下完成不对称与三相对称电流的注入,实现光伏发电为牵引负荷供电的自发自用运行和为电网输送功率的全额上网双模式运行。最后,仿真结果验证了所提出接入拓扑与电流控制策略的有效性。     

电网电压不平衡下直接功率矢量控制

基于三电平PWM整流器的数学模型,结合瞬时功率理论得到了三电平PWM整流器的功率数学模型。通过对电网电压不平衡时整流器进行分析得到了功率表达式。根据功率数学模型提出了用于电网电压不平衡抑制交流侧三相电流负序分量的DPC-SVM控制策略。仿真和实验结果表明,此处提出的控制策略能有效抑制交流侧负序电流。     

基于补偿原理的MMC-HVDC系统不对称故障控制策略

为提高模块化多电平换流器型高压直流输电(MMC-HVDC)系统交流侧发生不对称故障时控制系统的运行特性,研究了电网发生不对称故障下的负序电流抑制和直流电压稳定的控制策略。针对双序内环电流控制系统需要进行电压电流的旋转变换且d轴和q轴之间存在耦合的问题,设计了二阶复数滤波器对电网电压的正负序分量进行提取,并采用电压补偿原理对提取出来的负序分量设计了负序内环电压控制器,对双序内环电流控制器进行了有效的改进,简化了控制系统的结构。为实现不对称故障下直流电压的稳定,基于模块化多电平换流器(MMC)低频连续模型,在不对称故障下推导出桥臂功率和子模块电容电压中均含有二倍频的负序波动分量和二倍频的零序波动分量,进而设计了二倍频零序补偿控制器。在PSCAD/EMTDC中搭建了上述控制器,仿真结果表明所提出的控制策略可以有效抑制负序电流、稳定直流母线电压。     

基于瞬时对称分量法的三相四线制D-STATCOM控制研究

配电网中三相负载不对称,会导致三相电流电压不对称。基于瞬时对称分量法对三相电压和电流量进行分解,提出了一种新的正序、负序和零序电流直接控制方法,应用于三相四线制配电网并联型D-STATCOM(配电网静止同步无功发生器)。正序电流控制使D-STATCOM发出电网中需要补偿的无功电流和谐波电流;负序、零序电流由abc坐标系转换到dq0同步旋转坐标系与期望值0做差进行控制,用以补偿三相负荷不平衡。仿真结果表明,所提出的控制方法可以使D-STATCOM有效补偿配电网三相负荷不平衡,提高配电网功率因数,同时消除非线性负荷引起的电流畸变。