一种新型电网三相不平衡时VIENNA整流器的控制方法

三相/电平/开关中点嵌位VIENNA整流拓扑因为良好的谐波性能和较低的管子电压应力而在AC-DC单向整流器中得到广泛的应用。以抑制直流电压纹波和单位功率因素校正为控制目标,该文给出一种新型的abc自然坐标系下电网三相不平衡时VIENNA整流器的控制方法。首先通过已经提出的直接解耦同步法(direct decoupled synchronization method,DDSM),得到三相不平衡电网电压的正负序分量和参数,然后结合对电网三相不平衡时VIENNA整流器的数学建模和分析,得到了abc坐标系下电流环三相参考电流的给定方案。这些给定参考电流仍然是基波频率的正弦信号并可以很方便地进行跟踪。与传统的双坐标变换法相比,该方法通过有效结合直接解耦同步法并直接在abc自然坐标系下给定三相参考电流,大大简化了控制方法的复杂程度。通过DSPACE半实物仿真实验,验证了该方法的工作性能。     

单周控制VIENNA高功率因数整流器的研究

本文分析了新颖的单周控制三相三开关三电平(VIENNA)整流器的基本原理,它可以实现单位功率因数校正和低电流畸变。该控制器不需要乘法器和采样三相输入电压,开关管承受电压应力为输出电压的一半,控制方法简单、可靠。当VIENNA整流器接成三相四线制输入时,可以物理解耦成输出并联的三路单相三电平PFC,在三相电网不对称(包括缺相状态),整流器仍能正常工作,提高了VIENNA整流器的环境适应性     

基于SVPWM的VIENNA整流器研究

分析了三相三开关三电平(VIENNA)整流器的工作原理,研究了其空间矢量脉宽调制(SVPWM)的实现方法,提出了此整流器的矢量控制策略.采用电压外环和电流内环的双闭环控制,实现了VIENNA整流器的高性能特性.基于Matlab仿真平台,搭建了VIENNA整流器的仿真模型,仿真结果表明,该整流器能实现良好的动态性能和稳态性能.     

基于滞环控制的高功率因数VIENNA整流电路的研究

针对三相VIENNA整流器谐波畸变率高、功率因数低等问题,本研究以三相VIENNA整流器为研究对象,研究了拓扑结构、基本工作模态、功率因数、控制方法、仿真等。采用电压外环电流内环的滞环控制策略,并通过MATLAB/Simulink仿真软件进行开环以及闭环的模拟仿真,通过仿真的对比和试验,结果表明:使用滞环控制策略的三相VIENNA整流器可以满足直流侧稳压输出和功率因数校正等要求,同时也降低了交流侧输入电流的谐波含量。     

基于平均电流算法的VIENNA整流技术的研究

为了提高三相PFC的稳定性和高效性,降低系统成本,设计了基于平均电流控制算法的三相VIENNA整流器,该整流器利用平均电流控制算法和VIENNA整流结构相结合,采用数字控制方式。为了保证系统在输出正负母线正负电压平衡,系统引入母线电压均衡控制。实验结果表明,基于该设计方法的6,2kW三相PFC整流器,可靠稳定,功率因数可达到99%,效率可达到96%。     

双载波移相调制的三相整流关键技术研究

通过分析三相VIENNA整流器的工作原理,提出了基于载波移相的控制策略,并将直流母线电压偏差引入电流参考,通过调节电流参考的直流偏移实现中性点电压平衡。最后,在Matlab中搭建了VIENNA整流器的仿真模型,进行仿真分析,并设计了一台6 k W的试验样机。仿真和实验结果表明了该控制策略的正确性,稳态时网侧功率因数能达到0.99,THD为3.78%,满足了THD5%的要求。     

单周控制单相VIENNA整流器小信号建模与环路设计

分析了一种新型通用的单周期控制技术(OCC)在一种用于功率因数校正领域的新型单相三相三开关三电平(VIENNA)整流器中的应用。对基于单周期控制的单相VIENNA整流器进行小信号建模分析,参考峰值电流控制模式,将单周期控制电流环与主电路功率级合并为新功率级,并对此新功率级使用电压补偿环进行校正,设计合理补偿环校正参数,最后用Matlab仿真验证了其正确性。     

VIENNA整流器的指令电压辅助区间判断SVPWM控制

针对三相三开关三电平整流器(VIENNA整流器)的空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制问题,提出了一种指令电压辅助区间判断的SVPWM控制方法。依据VIENNA整流器的拓扑结构和数学模型,研究了传统SVPWM控制方法的实现流程。分析了单位功率因数工况下的交流侧相量关系,给出了电流矢量和电压矢量的固定关系。通过对电压空间矢量平面进行扇区划分,给出了指令电压辅助区间判断SVPWM控制方法的实现流程。实验结果验证了该方法的正确性和有效性。该方法不需要进行电流区间判断,简化了控制算法实现过程,并且该方法提高了电压空间矢量平面扇区的划分数量,提高了电流控制分辨率。该方法可广泛应用于开关电源的输入整流模块中。     

VIENNA整流器网侧电流过零点波形畸变抑制方法

VIENNA三电平整流器广泛用于风力发电、不间断电源等场合。为提高网侧电能质量,在d-q旋转坐标系下建立其数学模型及多环控制结构,根据单位功率因数工作情况下电网各相电流与同相整流器电压所需满足的重要限制条件,深入分析了d-q旋转坐标系下由多环控制及常规基于载波PWM调制方法所引起的电网电流过零点处波形畸变的原因,为减小电网电流总谐波畸变率,采用在三相参考调制电压中增加补偿分量的方法消除不满足VIENNA整流器重要限制条件的区域,使电网电流在各过零点处的畸变得到抑制,电能质量得到大大改善。利用Saber仿真系统建立了整流器模型,分析对比了增加补偿分量前后基于载波PWM调制方法下电网电流波形畸变率变化情况,验证了理论分析的正确性。     

分流式三相VIENNA软开关整流器研究

三相VIENNA整流器具有谐波小、功率因数高、开关应力低和无桥臂直通风险等优点.但是,三相VIENNA整流电路的基本PFC结构采用的是Boost单元,存在升压二极管的反向恢复问题,且开关损耗大、电磁干扰大、电能传输效率低,对整流器的性能提升造成了一定限制.基于此,文中提出了一种分流式三相VIENNA软开关整流器,该整流器解决了升压二极管的反向恢复问题,实现了开关器件全范围内的零电流开通与零电压关断,具有结构简单、高效率的优良特性.文中详细分析了该整流器的基本工作原理、软开关实现条件以及器件应力等,给出了该电路参数的设计方法,搭建了分流式三相VIENNA软开关整流器的实验平台,验证了所研究整流器的有效性和优越性.     

不对称故障条件下并网光伏逆变器峰值电流抑制策略

不对称故障在电网实际运行过程中时有发生,其导致的输出电流峰值较大的问题严重影响了光伏发电系统的可靠运行。首先对不对称故障条件下并网光伏逆变器输出电流峰值过大的机理进行了分析,进而提出了一种考虑输出电流峰值的参考电流算法,在已有参考电流算法中加入多个调节参数,能够对输出电流峰值和功率波动进行调节。在所提出改进参考电流算法基础上,提出了一种有功无功协调控制策略,有效解决了不对称故障条件下并网光伏逆变器的过流问题,拓展了光伏系统的有功输出能力。通过在PSCAD/EMTDC中建立仿真模型验证了所提出控制策略的正确性。     

不平衡电网下逆变器功率波动/电流质量协调控制

电网电压不平衡条件下系统的输出功率和电流质量是并网逆变器的主要关注指标。首先对两种控制目标下对应的参考电流进行量化分析。在此分析的基础上,提出一种功率波动抑制与电流平衡协调控制策略。该控制策略采用降阶谐振器提取参考电流中的谐波信号,利用一个权重系数调节参考电流中谐波分量的大小,基于无差拍电流控制实现提出的策略。该方法无需使用锁相环和正负序分离模块,利用瞬时电压计算电流参考值,简化了控制结构。通过Matlab/Simulink仿真和RT-LAB半实物实验平台,验证了控制策略的有效性和可行性。     

基于LCCL滤波器的三相并网逆变器前馈控制策略

在dq旋转坐标系下提出了基于LCCL滤波的三相并网逆变器前馈控制策略,该控制策略可以有效抑制电网电压畸变造成的并网电流谐波。首先在dq坐标系下分析了基于LCCL滤波的三相并网逆变器控制策略的优点,但在该控制策略下,网侧电流没有直接受控导致其对于电网电压畸变的抑制能力较差,这将造成网侧电流较大的谐波。通过推导闭环系统中网侧电压与给定量之间的关系,完全前馈电网电压以减小电网电压畸变对网侧电流的影响,同时分解前馈量,分别前馈至电流给定以及控制量上从而增加了该前馈策略的可行性。最后,仿真以及100kW样机的实验结果验证了该方法的有效性。     

电压源换流器高压直流输电不平衡控制策略研究

针对常规控制下电压源换流器(voltage source converter, VSC)对交流系统电压不平衡敏感特性,避免电网不平衡引起的直流侧电压二次脉动通过直流线路传播到相邻换流站,该文对VSC进行功率分析并研究其不平衡控制策略。在对换流站进行功率特性分析的基础上,采用了网侧与VSC侧复合功率控制策略,推导了不平衡条件下功率外环指令电流模型,设计了ab静止坐标下离散滑模内环控制器。基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了VSC-HVDC模型及其离散化内环滑模控制器,两侧换流站分别发生电网不平衡故障,仿真结论验证了该控制策略的有效性。     

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。     

Load compensation using DSTATCOM in three-phase,three-wire distribution system under various source voltage and delta connected load conditions

This paper deals with a Distribution STATic COMpensator (DSTATCOM) for balancing of source currents, power factor correction and harmonic mitigation in three-phase, three-wire distribution system supplying delta connected load under various source voltage conditions. The control strategy applied to the DSTATCOM play a major role in its performance. A novel approach based on an improved instantaneous active and reactive current component (IARCC) theory is proposed for generation of three-phase reference currents for DSTATCOM. A three-phase voltage source converter with a dc bus capacitor is employed as DSTACOM which will track the reference currents in a hysteresis band scheme. The performance of DSTATCOM is evaluated under sinusoidal, unbalanced sinusoidal and unbalanced distorted source voltage conditions. Variation in load current, variation in magnitude and harmonic content in source voltage has been considered. Delta connected linear as well as non-linear load conditions have been considered. The performance of the DSTATCOM using the proposed control strategy is demonstrated using simulation results in MATLAB/SIMULINK software. Simulation results demonstrate the feasibility of proposed scheme for the control of DSTACOM.     

VSC-HVDC输电系统模式切换控制策略

分析了基于电压源换流器的高压直流(VSC-HVDC)输电系统在定直流电压控制端交流电网故障下的模式切换控制策略,提出了基于滞环和本地直流电压检测的模式切换控制,并给出了该控制的实现方法。推导了正常运行时VSC-HVDC输电系统直流功率与两侧换流器直流电压的关系式,给出了定有功功率控制端的直流电压正常工作范围的计算方法,提出了模式切换控制策略中直流电压阈值和故障穿越期间直流电压参考值的确定方法。最后,PSCAD/EMTDC仿真验证了在不同故障类型和不同运行方式下VSC-HVDC输电系统模式切换控制策略的有效性;仿真结果表明,该直流电压阈值和参考值的确定方法能够为模式切换控制策略的指令值整定与配合提供可靠参考。     

分布式发电系统中并网逆变器比例谐振控制

比例谐振(PR)控制器能够在静止坐标系下对交流信号实现无静差控制,将此控制器应用于分布式发电系统中并网逆变器.采用电网电压定向的矢量控制和PR控制,实现了d轴和q轴电流的解耦控制以及功率任意可调.对静止坐标系下的PR控制器进行了静态和动态实验.最后,对电网电压不平衡时PR控制器的三相并网逆变器进行了实验,并与同步旋转坐...     

不对称电压跌落下虚拟同步机改进低电压穿越控制策略

虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator, VSG)是提高以新能源为主体的新型电力系统稳定性的有效途径。应用于逆变型新能源(Inverter-Interfaced Renewable Generation, IIRG)并网的虚拟同步机在不对称电压跌落情况下可能丧失VSG特性,并因低压穿越能力不足或电压电流越限而导致切机,危害电力系统安全稳定运行。对此,提出了一种新型VSG控制策略。该方法在不对称电压跌落情况下,既能持续提供系统惯性和阻尼,又能提供主动电压支撑,有效提高VSG低压穿越能力,并保证扰动下的系统稳定性。首先,分析了传统VSG在不平衡电压跌落情况下的响应特性。然后,提出了一种基于平衡电流的改进VSG控制结构,将传统VSG单电流环控制改为双电流环控制,维持VSG在电压跌落条件下的惯性阻尼特性,并实现对正负序分量的精准控制。接着,基于改进的双电流环控制拓扑,在逆变器安全运行条件下,对正负序参考电流整定方法进行优化,以实现VSG主动电压支撑和电流限幅。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台,验证了所提控制策略在多种系统运行条件下的响应特性及有效性。     

谐波电网电压下PWM整流器增强运行控制技术

在推导考虑5、7次谐波电网电压下脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器瞬时有功和无功功率数学模型基础上,以实现输入电流无谐波或输入功率无波动为控制目标,提出两种谐波电压下PWM整流器增强运行控制方案,进而讨论不同控制目标下PWM整流器基波和谐波电流指令计算原则。为实现谐波电压下基波和谐波电流的准确控制,设计在基频同步旋转坐标系、5倍频同步旋转坐标和7倍频同步旋转坐标系下的多PI电流控制方案。最后通过1 kW PWM整流器的实验系统搭建和实验结果分析,验证理论分析的正确性以及多PI电流控制方案的有效性。