基于矢量解耦与预测电流控制相结合的APF的研究

由于基于瞬时无功理论的ip-iq谐波检测算法在非理想电网电压下不能准确地检测无功电流,介绍一种解耦控制与预测谐波电流控制相结合的控制算法。为克服解耦控制回路和预测谐波电流回路受电感参数变化的影响,提出一种基于合成矢量的无电感参数的解耦控制器,对解耦控制和预测控制回路进行改进,引入参数可自动调节的PI控制器,使控制回路适应电感参数的变化,增强控制系统的抗干扰性。最后,在Matlab/Simulink环境下,对其分别进行了仿真分析并进行比较,证明了改进之后控制算法的正确性与可行性。     

应用于VSC-HVDC解耦和谐波抑制的控制策略

常规内模控制下的柔性直流输电(VSC-HVDC)系统存在有功、无功功率解耦效果不理想,动态性能有待提高等问题,文章在原有内模控制基础上添加前馈控制器,构成一种二自由度内模对系统进行解耦控制。针对VSC-HVDC交流系统5、7、11、13次谐波含量比较高,本文采用二自由度内模控制与改进重复控制相结合的控制方式对系统谐波进行补偿和抑制。为验证该方法的正确性和有效性,在PSCAD/EMTDC中的一个两端VSCHVDC系统模型进行仿真分析,结果表明该控制策略可以改善系统的跟随性能,实现对有功和无功功率较好的解耦,较大程度地抑制低次谐波,提高VSC-HVDC系统的电能质量。     

无锁相环模块化多电平换流器直接功率控制器设计

在采用传统双闭环控制策略的模块化多电平换流器(MMC)中,电感参数变化可能对设备造成不良影响。为此,利用αβ坐标系中电压和功率之间的数学模型,设计了一种无锁相环的直接功率控制(DPC)策略。该DPC中,通过一种无需使用系统角频率和电感参数的功率解耦控制器,将传统的双闭环简化为αβ坐标系中的单个功率环,避免系统频率偏移和电感参数变化对控制系统的不良影响。同时,该DPC还能实现有功功率和无功功率的独立解耦控制。仿真结果表明,与传统控制策略相比,所提DPC具有更小的功率波动、较好的谐波抑制能力以及较快的系统动态响应,适用于与强电网联接的换流站。     

三相电压型PWM逆变器无电感参数控制策略研究

三相电压型PWM逆变器常采用基于电流前馈解耦的电压电流双闭环控制策略。采用该控制策略,电流内环控制器设计时包含交流侧电感值,当电感测量值出现误差时,系统将不能彻底解耦,会影响系统的控制性能。提出一种改进型电压电流双闭环控制策略,其中电流内环基于合成矢量的思想,实现在同步旋转d、q坐标系下三相电压型PWM逆变器无电感参数L的电流解耦控制,采用MATLAB/Simulink仿真验证了该方法的有效性。     

表贴式永磁同步电机伺服系统电流环设计

电流环直接影响表贴式永磁同步电机(surfacepermanent magnet synchronous motor,SPMSM)伺服系统的电流波形和电磁转矩,使系统的动、静态性能变差。当系统运行工况变化使得电机电感饱和时,电流环中含有电感参数的解耦项就会失效。从合成矢量的角度出发,提出了一种同步dq旋转坐标系下无需电感参数的电流解耦调节器,实现了无电感参数解耦控制,改善了SPMSM系统的动态性能。另外,由于死区、电机制造工艺、磁场饱和等原因,电机电流中含有影响系统性能的5、7、11、13等低次谐波。提出了同步旋转dq坐标系下比例积分+比例谐振(proportionalintegral+proportional resonance,PI+PR)的电流复合调节器,对低次电流谐波进行闭环调节,从而显著减小了谐波电流,改善了系统性能。仿真分析和实验结果均验证了该方案的可行性。     

采用扰动观测器的偏差解耦控制方法EI北大核心CSCD

为解决dq坐标系下传统解耦方法在电感参数变化时动态解耦效果不佳的问题,提出一种基于扰动观测器的偏差解耦控制方法。该方法将电感参数变化和电流耦合引起的电压误差视为系统扰动,利用扰动观测器对其进行观测,并将观测值作为补偿信号反馈到输入端以抵消扰动对系统的影响。借助扰动观测器的频率特性调整被控对象的幅、相频响应,即便电感参数变化也能使被控对象标称化。该方法不仅能实现dq轴间的电流解耦,还对干扰起抑制作用,在保证系统对电感参数摄动有较强鲁棒性的同时,提高系统的动态性能。通过对传统解耦方法与新方法的仿真分析和实验比较,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于克拉克变换的VSC-HVDC系统控制器设计及其PI参数整定

在电压源换流器的高压直流输电技术(VSC-HVDC)控制系统中,利用解耦方法设计的传统dq坐标系控制器,其dq轴在实际运行中交叉耦合不能完全被消除从而影响控制器的控制效果,为此提出了一种基于克拉克变换的非解耦方法新型柔性直流输电系统比例积分(PI)控制器结构,并利用状态空间平均法进行PI参数整定,通过MATLAB仿真软件对设计的PI控制器进行仿真,验证了其可靠性和准确性。     

基于电流解耦控制的三相电压型PWM整流系统分析与设计

建立了三相电压型PWM整流器电流控制数学模型,输入电流在静止坐标系下实现了固定开关频率的解耦控制.得到了系统交流侧滤波电感,直流侧电压值以及系统结构和控制器的设计方法.同时,分析了系统关键参数对交流电流谐波含量的影响.最后,设计了一台基于固定开关频率电流控制方案的三相电压型PWM整流装置样机.实验研究表明所设计的系统可以实现整流和逆变两种运行状态双向可逆,动态特性好,交流侧功率因数接近1,所提出的设计方法是可行的.     

含VSC-HVDC交直流混合系统机电暂态仿真研究

对含基于电压源型变流器的高压直流输电(VSC-HVDC)交直流混合系统进行机电暂态仿真研究。VSC-HVDC系统的外环功率、电压控制器采用PI控制,以产生内环电流参考值。针对dq同步旋转坐标系下VSC-HVDC交流侧数学模型不能精确解耦的问题,建立基于αβ静止坐标系的VSC-HVDC数学模型,引入比例谐振(PR)控制改进了内环电流控制器,可以无静差跟踪内环电流信号。采用以上控制策略实现VSCHVDC系统的精确解耦控制,并采用双时步仿真方法对VSC-HVDC系统的动态响应进行准确模拟。通过在新英格兰系统上进行仿真实验,验证了所提VSC-HVDC机电暂态控制模型的正确性和双时步混合仿真方法的有效性。     

多相交错Buck变换器的解耦均流控制方法

对于多相交错Buck变换器,通常采用双闭环控制器调控输出电压,采用均流控制器平衡电感电流。然而,均流环与双闭环往往存在耦合,平衡电感电流的过程会影响输出电压。为此,提出了一种解耦的平均电流均流控制方法,使输出电压调节和电感电流平衡互不影响。首先,介绍了n相交错Buck变换器的工作原理,建立了状态空间平均模型,并推导了传递函数的表达式;其次,在电路参数一致的情况下,阐述了实现控制环解耦的条件,并以此为基础提出了一种解耦的平均电流均流控制方法,可实现双闭环和均流环之间的解耦;然后,考虑电路参数不一致的情况,采用数值计算的方法,分析了参数差异对控制环耦合程度的影响;最后,实验结果验证了所提控制方法的有效性。     

基于逆系统理论的VSC-HVDC新型控制

在讨论电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)的控制策略中,根据所给出的拓扑结构,建立三相静止系统下的数学模型;再根据控制需要,通过派克矩阵,将VSC-HVDC转换为dq0旋转坐标下的数学模型;通过逆系统理论,将非线性VSC-HVDC系统强制线性化。同时,为了实现直流输电系统有功和无功的解耦控制,选择直流电流和换流站交流输入输出电流作为反馈来设计相应的控制器,并采用李亚普诺夫间接法证明了所提出的控制策略下VSC-HVDC闭环非线性系统的稳定性。计算机数值仿真显示,大扰动下的系统动态响应特性较好,可实现无功、有功的解耦控制,且具有一定的鲁棒性。     

基于偏差解耦扰动观测器的Fuzzy-PI 逆变器电流环控制策略

当电感参数发生变化时,L型逆变器在两相旋转坐标系下存在dq轴电流耦合问题。本文将偏差解耦扰动观测器用于L型逆变器流环控制,该控制方案可以有效抑制电感参数变化引起的dq轴电流耦合现象;为了提高控制器的动态响应速度,对逆变器电流环控制中的PI进行优化改进,提出一种基于偏差解耦扰动观测器的Fuzzy-PI逆变器电流环控制策略。最后,通过实验验证了该方案既不仅可以有效抑制dq轴间的电流耦合,又保证了系统的动态特性。     

VSC-HVDC的谐波分析

基于电压源换流器的高压直流输电技术（VSC-HVDC）已经在电力系统中得到了应用。针对采用双闭环解耦控制的VSC-HVDC,对其谐波产生机理进行了详细的理论分析和数学推导,并针对分析结果提出了变调制度的谐波抑制措施：通过Matlab／Simulink建立了VSC-HVDC供电有源系统的仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性和谐波抑制措施的有效性。     

基于混合型多电平换流器的柔性直流输电系统

针对一种混合型多电平换流器（Hybrid Multilevel Converters, HMC）在柔性直流输电系统（VSC-HVDC）中的应用进行了研究。阐述HMC的电路拓扑和工作原理,从功率角度分析子模块电容电压均衡条件,介绍了换流器的基本控制策略,提出了一种改进控制策略和HMC子模块串的均压控制策略。提出了基于HMC的前馈交叉解耦控制策略,包括有功无功解耦控制器,以及直流侧电压控制器。利用PSCAD/EMTDC建立了基于HMC双端三相35 kV,240子模块的VSC-HVDC详细仿真模型,验证了所提出的主电路拓扑和控制策略。     

单相400 Hz逆变器双环控制技术研究

对于单相400 Hz 逆变器,提出了一种电感电流反馈的双环控制方案。通过把负载电流处理成扰动,建立了单相逆变器的数学模型。双环控制利用输出电压解耦和输出电流回馈来消除扰动,通过对内外环的比例参数整定来得到理想的输出波形。受开关频率的影响,系统带宽有限,双环控制器主要用于减小低次谐波畸变。仿真结果显示双环控制器能够使400Hz逆变器产生较好的稳态输出电压。     

一种适用于机车PWM整流器的比例积分-谐振电流控制器设计

随着宽禁带开关器件的发展,机车中PWM整流器的开关频率逐渐提高,并网滤波器的电感和体积可随之减小,此时PWM整流器的电流控制不仅要对基波电流快速响应,也需要快速抑制直流偏置和由牵引网谐波电压造成的谐波电流.该文选用比例积分(PI)和多个矢量比例积分(VPI)控制器分别控制直流信号和基波、各次谐波交流信号.但是由于各控制器的增益相互耦合,共同影响系统的动态性能,传统增益设计方法很难应用.因此基于Nichols图提出一种增益设计方法,将增益设计转变成最小幅值裕度和相位穿越频率设计,实现增益的解耦;通过优化调整时间和超调选取最终参数,优化动态响应,并通过实验验证,使用该设计方法调优后的系统拥有良好的稳定性、动态性和鲁棒性.     

柔性直流输电系统的自适应下垂反馈控制方法

提出一种柔性直流输电系统的自适应下垂反馈控制方法,通过利用柔性直流(VSC-HVDC)的灵活可控性为弱交流电网的频率和电压提供辅助支撑能力。首先,分析了柔性直流控制系统的工作原理,建立了VSC双环解耦控制的数学模型;在此基础上,提出了一种改进的双环PI解耦控制系统,分别设计了带有频率附加控制的有功功率控制器和带有电压附加控制的无功功率控制器,能够有效改善弱交流系统频率和电压的稳定性;采用了带功率偏差补偿的下垂反馈控制,改善了系统的动态响应,扩大了柔性直流的稳定运行范围。时域仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

并联混合有源滤波器复合控制策略

将广义积分PI控制器与基于虚拟电感的指定消谐前馈控制算法结合提出了一种新的复合电流控制策略.其中,前馈控制器的基本思想是:在指定谐波频率处将有源滤波器(APF)控制成一个"虚拟电感",与无源滤波器(PF)发生串联谐振,为谐波电流提供一个低阻抗通路,动态性能良好.前馈控制对PF参数依赖性强,控制精度难以保证;而广义积分PI控制器能够无稳态误差地对特定频率谐波进行补偿,但是对于变化的负载,广义积分PI控制器需要数个周期才能实现谐波电流的精确跟踪.因此,该复合控制策略保证了混合有源滤波器(HAPF)既具有良好的动态性能又有较小的稳态误差,而且能对谐波进行分次补偿.实验结果证明所提控制策略是可行的和有效的.     

单相400 Hz逆变器双环控制技术研究

对于单相400 Hz 逆变器,提出了一种电感电流反馈的双环控制方案.通过把负载电流处理成扰动,建立了单相逆变器的数学模型.双环控制利用输出电压解耦和输出电流回馈来消除扰动,通过对内外环的比例参数整定来得到理想的输出波形.受开关频率的影响,系统带宽有限,双环控制器主要用于减小低次谐波畸变.仿真结果显示双环控制器能够使400Hz逆变器产生较好的稳态输出电压.     

基于电压源换流器的高压直流输电系统离散化建模与仿真研究

基于电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)的工业控制系统通常为微机控制器,该控制器的控制对象是系统的离散化模型。为此提出了一种在dq0同步旋转坐标系下的VSC-HVDC离散化状态空间模型。在此基础上建立了VSC电流内环离散化控制器和外环控制器,并实现了有功电流和无功电流的解耦控制;为提高VSC-HVDC的外环控制器响应速度,在外环控制器中引入了前馈控制。基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了VSC-HVDC模型及其离散化控制器模型。仿真结果验证了离散模型的正确性以及控制策略的有效性。