基于分离拓扑结构的直流电压平衡控制策略

针对严重不平衡条件导致的级联H桥电力电子变压器(PET)中高压侧和低压侧直流电压不平衡问题,提出了一种基于分离拓扑结构的级联H桥PET独立直流电压平衡控制.该策略通过调节流经隔离级和输出级有功功率来分别平衡高压直流链路和低压直流链路.首先,详细讨论了不同PET调整策略的最大调整有功功率,并与所提策略进行电压平衡能力对比.然后详细描述了所提策略的控制框图,最后通过实验对在严重不平衡条件下各策略的电压平衡能力进行比较.实验验证了所提策略的有效性,结果表明:该策略具备最大调整有功功率以及在严重不平衡条件下优良的电压平衡能力,此外所提策略具备通用性.     

单相CHBR改进型无网压传感器直接功率控制

以降低单相级联H桥整流器(CHBR)系统硬件成本、改善控制系统性能为目的,提出一种改进型无网压传感器直接功率控制方法。首先,建立单相CHBR的数学模型,并通过混合逻辑动态方法估算出网侧输入电压。针对已有虚拟磁链观测器存在的缺点,提出改进型的虚拟磁链观测器,并给出详细的频域分析过程。所提观测器可以有效地解决幅、值相位误差和直流偏置问题,并且能够有效地抑制谐波。此外,提出一种基于比例积分(PI)控制器的CHBR改进型直接功率控制(DPC)方法。相较于传统DPC方法,改进型DPC取消了旋转坐标变换,不需要网压相位信息,改善了系统动态响应速度。最后,在实验样机上对已有的虚拟磁链观测器方法、直接功率控制方法以及所提改进型控制方法展开对比实验研究,结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制

为了减小电网中非线性负载带来的谐波电流对电网质量的影响,针对基于H桥的有源滤波器装置中直流电容电压问题,提出一种新的控制方法。将控制模块分成模块均值电压控制器和直流母线电压控制器两个部分,通过调节每个H桥之间的有功功率交换和有源滤波器同电网间有功功率的交换来实现直流电容电压的平衡控制。利用该方法对八个单元H桥级联的并联型有源滤波装置进行Matlab/Simulink仿真,并基于FPGA+DSP实验平台搭建了三单元H桥级联样机。仿真和实验结果表明,基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制方法是有效和实用的。     

级联H桥SVG直流侧电容电压平衡控制方法

直流侧各模块电容电压的稳定控制是保证级联H桥静止无功发生器(static var generator,SVG)正常运行的重要条件。推导了级联H桥SVG与电网交换的有功功率数学模型,得出了相间与相内各模块吸收有功功率的关系,总结了相内各模块直流侧电容电压不均衡的原因。为解决由脉冲延时造成的级联H桥SVG直流侧电容电压不平衡,提出了在全局调制信号的基础上叠加一个与补偿电流同向的有功电压来动态调节各模块有功功率的方法,并运用有功–无功解耦全局控制策略保证SVG设备实时无功补偿。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于重复控制和状态反馈的三相逆变器最优预见控制

针对离网逆变器带非线性负载时输出电压存在畸变问题,该文提出一种基于六倍频重复控制器与最优预见控制的复合控制策略,将六倍频重复控制器具有的无差调节和快速调节的优势与最优控制的线性二次型设计方法相结合,仅给定控制加权矩阵和输出加权系数就可求解出状态变量、重复控制器和指令的反馈系数,并保证系统稳定。根据被控对象的状态空间方程和六倍频重复控制器,设计扩大误差方程,将重复控制器参数设计问题转化为线性二次型问题,并通过黎卡提方程对控制参数进行最优整定。最后,搭建一台容量为10kV·A的样机,验证该文所提方法的有效性。     

基于有限时间一致性的微网分布式二次控制

针对孤岛运行模式下的微电网一次控制采用下垂控制易受到线路阻抗特性、微网拓扑结构等因素的干扰,造成频率与电压的波动以及功率难以比例分配的问题,提出一种基于有限时间一致性的微电网分布式二次控制策略来实现频率与电压无静差调节以及功率按比例分配的控制目标。所提控制策略结合多智能体理论来构建微电网的分布式控制结构,各分布式电源仅需通过通信网络与相邻节点进行各类电气信息交换,消除一次控制中频率与电压的偏差。同时引入自适应虚拟阻抗使系统输出阻抗呈感性来削弱线路阻抗不匹配的影响,从而实现无功功率的按比例分配。理论分析和仿真结果验证所提控制策略的有效性。     

谐波电压下的并网逆变器电流与功率协调控制

通过对电网电压中的高次谐波进行分析,其对并网逆变器功率波动与电流谐波影响较大.首先分析高次谐波电压对电流和功率产生的影响,进而提出一种电流与功率协同控制策略,设计级联低通滤波器滤除指令电流中的高次谐波分量,采用加权思想实现电流/功率协同控制,根据系统控制频率设计准比例谐振(QPR)控制器实现并网电流无谐波.避免了锁相环对系统的干扰,不必提取正负序变量,简化了控制结构.最后实验验证了所提控制策略的有效性.     

基于分布式多代理系统的孤岛微电网二次电压控制策略

微电网是实现分布式电源灵活管理和控制的有效手段,相比传统集中式二次控制方式,分布式协调二次控制策略具有更高的灵活性和可靠性。提出一种基于分布式多代理系统的孤岛微电网二次电压控制策略,将分布式电源看作系统中的代理,二次电压控制等效为多代理系统的追踪同步问题。基于线性状态反馈设计了分布式控制器,其中采用状态估计器输出代替系统实际状态,进而利用事件触发控制器更新系统状态。利用一定的通信网络,各代理利用本地及相邻代理的信息相互协调保证微电网电压恢复额定值,避免了对集中控制器的依赖。该控制策略允许各代理仅在事件触发时刻交换信息而非实时连续交换,减少了交换数据的信息量,降低了对通信网络的要求。利用一个孤岛微电网测试系统对所提控制策略的有效性进行了验证。     

基于滑模观测器的孤岛风柴混合电力系统SVC滑模补偿控制器设计

针对独立风柴混合电力系统中风能和无功负荷变化所引起的电压波动问题,提出了利用静止无功补偿器(static var compensator,SVC)稳定电压的控制策略。实际SVC存在模型参数不确定及状态变量不完全可测的问题,故利用滑模控制算法,设计基于鲁棒观测器的SVC附加滑模电压控制器。为此,首先建立孤岛情况下包含SVC的风柴混合电力系统的数学模型;然后选择适当的比例切换面和趋近律到达条件,并基于观测器估计值来构造SVC鲁棒电压控制器;最后基于Matlab仿真平台搭建算例模型,对所设计SVC滑模电压控制器的鲁棒性进行验证。仿真结果表明,所设计的SVC滑模电压控制器与传统的SVC控制策略相比,可有效抑制电压波动。     

H桥级联STATCOM直流侧电压控制新方法

针对H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)各模块不一致工作状态下容易导致直流侧电压不平衡的问题,提出了一种新的直流侧电压分级控制方法。分析H桥模块(HBI)级联电平叠加方式,建立起H桥级联STATCOM动态工作特性及电流内环前馈解耦控制策略的数学模型,深入研究了H桥级联STATCOM与电力系统的功率交换机理和正负序电流的特征,在此基础上,运用正序电流控制STATCOM总体电压平衡、负序电流实现STATCOM各相变流电路直流侧间的电压平衡控制,通过调节HBI的交流输出电压幅值和与电流的相位差使各HBI直流侧电容电压维持在设定值。仿真结果验证了所提方法的可行性与正确性。     

三相电压型PWM整流器的级联式非线性PI控制

该文以同步旋转坐标系模型为基础，设计了三相电压型PWM整流器的级联式非线性PI控制器。采用双环结构，用三个非线性PI环节实现了对整流器直流电压与功率因数的高性能控制。以误差的非线性函数与传统PI环节构成的级联式控制器，既提高了系统响应的快速性，又增强了抗扰能力，同时计算简单易于实现。与传统PI控制器的仿真对比表明该方法能够明显改善系统的动态性能，而实验结果也验证了非线性PI控制器的优良性能。     

基于级联型扩张状态观测器的直流微电网低压负载接口变换器自抗扰稳压研究

直流微电网负载侧供压稳定是实现新能源电力高水平消纳的重要前提。为维持低压负载侧电压稳定,利用级联型扩张状态观测器提高扰动的估计重构精度与速度,将二阶自抗扰控制技术引入低压侧稳压控制。首先,在考虑扰动存在的低压接口变换器动态模型基础上实现对于稳压控制策略的系统设计。之后,在时域上分析级联型扩张状态观测器对于扰动重估精度的提升效果,利用线性等效框架在复频域上分析系统对于总扰动的抑制性能,以及系统模型不确定下对于动态性能的影响。此外,将Lyapunov理论运用于分析所提稳压控制策略的稳定性,表明该系统在工程上稳定。最后仿真实验验证了所提出稳压策略的正确性与有效性,且对于扰动具有较好的抑制性。     

基于级联式整流电源的恒流均压控制方法

针对电磁探测的大功率电磁场激发需要,本文采用输入并联输出串联的级联式整流电源,提高输出电压等级,保证激发功率。为了满足电磁探测过程中输出电流的稳定性,提出了基于双闭环的恒流均压控制算法。分析了级联式直流电源恒流均压输出的原理,建立了电源的数学模型,设计了电压电流环的控制器,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型并通过控制器参数优化从而降低误差。级联式直流电源由于上下两部分可能存在器件参数不同的情况,这就导致在恒流控制下两级电源输出电压不同,在动态情况下的偏差会更大从而引起器件不均压而损坏,因此在考虑控制恒流输出的同时需要加入控制均压输出。通过对输出电流电压进行采样,经控制器转换为相应的脉冲触发对应的开关器件从而实现恒流均压输出。仿真结果显示输出电流控制在2 A,电流变化在5%以下。     

动态电压恢复器数字矢量控制方法的性能分析及改进

动态电压调节器(dynamic voltage restorer,DVR)是解决暂态电能质量问题的有效手段。根据DVR在dq同步旋转坐标系下的状态空间模型,采用前向欧拉法和无差拍控制原理推导得出包含内环电流控制器和外环电压控制器的数字双矢量控制算法。利用闭环模型进行稳定性分析和频率响应分析,研究参数变化对数字控制系统的影响。为补偿数字控制系统的采样延迟和计算时间,采用状态观测器对输出电流进行预估,并反馈至内环矢量电流控制器。仿真结果表明算法具有良好的动态和静态性能。提出2种改进的双矢量控制算法,实现对不对称电压跌落的无差补偿,并通过仿真和实验进行初步验证。     

Framework and implementation of secondary voltage regulation strategy based on multi-agent technology

Treating voltage controllers as autonomous control agents, a novel secondary voltage regulation (SVR) strategy based on multi-agent theory is presented for improving the performance of secondary voltage control actions under different system operating states. According to the principle of the multi-agent technology, the framework of this new type of control scheme is described and the optimal coordination methods are investigated in the paper. Under normal conditions, secondary voltage controller (treated as Coordination Agent) is responsible for coordinating primary voltage controller (treated as Execution Agent) based on the optimization of the quadratic programming objective. In system contingencies, the agent-based cooperation methods are presented for enhancing the ability of fast and coordinated voltage and reactive power control. The concept of virtual control agency is proposed to adapt the emergency dynamic control environment. Contract net protocol (CNP), a widely used protocol in multi-agent system, is introduced to realize optimal coordination and cooperation among control agents in the agency. The simulation results show that the proposed scheme is very effective for maintaining an appropriate voltage profile under normal operating conditions and settling voltage violation problems in system contingencies, which is helpful in keeping voltage stability in case of large disturbances.     

中立型时滞系统基于观测器的控制器设计

针对一类线性不确定中立型时滞系统的状态观测器和基于观测器的鲁棒控制器设计问题,通过构造增广系统,基于线性矩阵不等式的方法,椎导了此类不确定系统状态观测器和基于观测器的鲁棒控制器存在的时滞相关充分条件,同时给出了相应的状态观测器和基于观测器的鲁棒控制器的求解。数值实例证明了该设计方案的可行性。     

模块化多电平换流器的三轴解耦控制策略

通过对采用传统dq两轴解耦控制器的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的分析,揭示了直流端口电压和子模块电容电压的耦合效应,及其所引起的直流端口等效电容效应和子模块电容电压偏差效应.将上、下桥臂电压之和作为可变的直流内电势,并将直流电流作为新的内环状态量,提出了具有三个...     

Implementation method of loss observer to power controller for overhead line and supercapacitor hybrid electric railway vehicle

In order to absorb the regenerative power and to reduce the peak input power of a train—in other words, to smooth the input power of the train—in this paper we repot a frequency‐domain‐based power controlling strategy for energy storage of hybrid electric railway vehicles. Applying a loss‐compensating method by using a disturbance observer improves the energy while keeping ability of this controller. However, that loss compensating method requires precise voltage–energy characteristics of the supercapacitor (SC) to estimate the correct loss. Hence, nonlinearity of the capacitance of the SC becomes a problem because it causes an error in the estimated loss. Therefore, this paper presents a method to measure the voltage–energy characteristics precisely of the SC that has a voltage dependence on the capacitance. A method to implement those characteristics into controllers is also proposed. The loss compensating method is applied to a controller by using the proposed method, and its effectiveness is verified by a small‐scale experimental system. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

VSC-HVDC系统H￥控制器设计

通过对dq0坐标系下电压源换流器模型的分析,得到了电压源换流器增广被控对象的状态空间方程。利用H￥控制理论,设计了基于电压源换流器的高压直流输电系统的定直流电压、定直流功率、定无功功率控制器。根据MATLAB建立的仿真模型,对上述控制器进行了仿真实验。仿真结果表明,所设计的H￥控制器具有良好的控制性能,达到了设计要求。