多同步旋转坐标系下指定次谐波电流控制

为提高有源电力滤波器(active power filter,APF)的补偿性能和动态响应,提出一种基于多同步旋转坐标的谐波电流控制策略,采用通过与某指定次正序或负序谐波角速度同步的旋转坐标变换,将该指定次谐波变为直流量,实现指定次谐波的检测和PI控制,从而实现对某指定次谐波电流的无静差补偿。完整的谐波电流控制器由多个独立不同角速度的谐波电流控制器叠加组成。建立了APF在谐波旋转坐标系下的数学模型,提出一种简单的电流耦合解耦策略。对指定次谐波电流控制器进行分析,从理论上证明了与传统的电流环控制方法相比,指定次谐波控制可提高补偿精度,并利用零极点对消方法对控制器参数进行了设计。实验结果验证了所提控制策略的优越性。     

重复控制下指定次谐波电流控制方法

随着电网负载的多样性,对补偿装置提出了更高的要求,研发一种功能完备、性能优良的补偿装置是十分必要的。本文在传统静止同步补偿器无功补偿控制策略基础上,增加了谐波抑制和不平衡治理功能。指定次谐波的补偿精度和动态响应取决于电流调节器的性能,本文以多同步旋转坐标系为基础,提出一种新的控制方法,该控制方法将重复控制器通过一个相加环节叠加到PI控制器中形成复合电流调节器。复合电流调节器在实现谐波电流独立控制的同时,又提高了整个系统的稳态精度。仿真结果验证了新的控制方法的优越性。     

改进型STATCOM控制策略研究

非线性负载与不平衡负载广泛存在于配电网中,一般补偿装置无法满足补偿需求,为此提出一种改进型STATCOM的控制策略。该策略以无功补偿为主、指定次谐波电流和基波负序补偿为辅,对负载电流进行检测,将检测到的电流通过PI控制器,使得STATCOM的补偿电流能够精确跟踪无功、谐波和基波负序指令电流。通过电压空间矢量调制实现对无功电流、指定次谐波电流、基波负序电流的补偿。PSCAD仿真结果表明,该策略完成了对配电网电能质量问题综合治理的目标。     

三相四线制APF改进型矢量谐振控制策略

提出一种基于改进型矢量谐振控制(VRC)的三相四线制有源电力滤波器(APF)新型非谐波检测控制策略。利用网侧电流和逆变器直流母线电压作为状态变量,建立具有分裂电容结构的数学模型。该控制策略无需谐波探测器,可直接对网侧电流进行检测和补偿,既可保证补偿精度又能改善系统动态响应特性。通过对电流环进行改进,使其具有更好的频率响应和稳定裕度。最后,对数学模型进行仿真,并成功搭建样机进行实验。     

基于LQR的静止同步补偿器滑模控制研究

在低压配电网中,通常使用静止同步补偿器(STATCOM)补偿无功功率,提出一种综合滑模控制、线性二次型调节器(LQR)方法和空间矢量脉宽调制(SVPWM)的配电网STATCOM(DSTATCOM)新型控制策略,电压外环采用滑模控制来调节和稳定直流电压,同时改变系统动态性能,电流内环采用LQR方法进行设计。搭建了低压DSTATCOM实验平台,实验结果表明采用新型控制策略的DSTATCOM直流电压动态响应快,稳态误差小,系统鲁棒性好,能有效补偿电网无功功率,实现了单位功率因数,电网电流的总谐波畸变率(THD)低于5%。     

运用于新能源并网的变流器控制策略研究

基于瞬时功率理论,采用改进型直接功率的控制方法,分析并建立了广泛运用于新能源逆变并网的三相电压型变流器d-q坐标系下的线性化数学模型,在此基础上,研究了采用无功内环和直流电压平方外环的电压型变流器改进型控制策略。由于瞬时功率理论建立在瞬时值的基础之上,因此不仅适用于正弦稳态,还适用于暂态情况。改进型直接功率控制策略也使控制器设计直观精确,提高了系统动态和稳态的响应能力,改善了电流、电压波形,并可有效地减少网侧电流总谐波含量(THD),减小了对电网的谐波污染。给出了系统控制器的设计方法,并建立了仿真模型和实验平台。仿真、实验结果表明:该控制系统具有优良的稳态性能和快速的动态响应,且参数整定简单,THD小,具有较好的研究价值和实用价值。     

并联有源滤波器的一种高可靠性控制策略

为了提高有源电力滤波器的可靠性,针对负载电流波动和负载突停等工况时导致直流侧电压波动过大而无法正常补偿谐波等问题,研究了一种基于多同步坐标旋转的直接谐波提取方法,并将d-q谐波提取方法和直接谐波提取方法对直流侧电压控制的影响进行了分析和对比。提出了把直接谐波提取方法和复合重复控制相结合的指定次补偿控制策略,该策略不仅由于采用直接谐波提取保证了系统的可靠性,与复合重复控制结合也保证了系统的动态性能和稳态精度,而且可以指定次谐波补偿,补偿灵活。仿真和实验结果证明了研究内容的有效性。     

三相四桥臂并网逆变器的无差拍比例谐振控制

在三相并网逆变器中,无差拍控制简单实用、动态响应速度快,但是难以实现零稳态误差控制,并且会导致并网电流谐波含量增大。针对以上问题,利用比例谐振(PR)控制器对于特定频率谐波抑制能力强的优势,采用无差拍控制器复合PR控制器控制并网电流,可以在保证动态响应速度的前提下大大减小系统稳态误差。首先建立三相四桥臂并网逆变器模型,然后利用电流权重控制方法将系统降为一阶系统。根据内模原理设计了PR控制器,对高次谐波进行谐振补偿,降低了并网电流总谐波畸变率(THD)含量。实验结果表明所提控制策略可以取得较快的动态响应速度和较好的稳态性能。     

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.     

单同步旋转坐标系下APF的谐波快速重复控制

输出补偿电流的控制精度直接影响有源电力滤波器(APF)的补偿效果。为提高APF的稳态补偿精度和动态响应速度,提出一种基于单同步旋转坐标的谐波电流快速重复控制(FRC)策略。在建立APF在基波旋转坐标系下数学模型的基础上,通过电网正序角速度的同步旋转坐标变换,可将输出指令电流中的基波分量转化为直流量,同时将6k±1次谐波分量转化为6k次交流量。随后提出比例积分(PI)控制结合FRC的复合控制方法,PI控制实现对直流量进行无差跟踪,同时抑制低频扰动,短延时的FRC实现对6k次交流量的准确跟踪和快速响应。该方法兼顾了APF对稳态补偿性能和动态响应速度的需求,实验结果验证了该控制策略有效。     

适于电气化铁路的三相四开关型有源滤波器选择性谐波补偿的控制策略

为提高有源电力滤波器(active power filter,APF)的补偿性能和动态响应,提出采用选择性谐波补偿控制策略对待补偿谐波分量进行跟踪。针对普速和高速电力机车负荷特性,采用基于同步基波旋转坐标系的谐波电流检测方法及矢量比例积分(vector proportional-integral,VPI)调节器的选择谐波补偿方式,以减少电流控制环节的运算量,在补偿装置容量有限时可以选择补偿危害最大的谐波成分并提高待补偿谐波分量的跟踪精度。最后通过MATLAB仿真研究,电流总畸变率(total harmonic distortion,THD)由33.9%降至2.99%,负序与无功问题均得到解决,验证了VPI控制方法可以有效提高补偿精度,指令电流为混合谐波指令时,可以对其中主要次数谐波进行有效选择及跟踪,跟踪误差小,动态响应快,能够解决电气化铁路中的电能质量问题。     

基于谐波阻尼的双馈感应发电机定子谐波电流抑制改进策略

通过建立电网电压谐波下双馈感应发电机(DFIG)的数学模型,分析了电网电压谐波对DFIG性能的影响,以抑制定子电流5次和7次谐波为目标,在转子电流内环采用比例—积分—谐振(PIR)调节器的基础上,引入定子谐波电流闭环控制策略,避免了常规谐波抑制策略转子电流指令计算对发电机参数的依赖。随着定子谐波电流环R调节器增益系数的增大,对定子电流中的谐波抑制越明显,但是抗扰动能力下降,通过引入谐波阻尼控制,在最大限度抑制定子电流谐波的基础上增强了系统的抗扰动能力,提高了系统的鲁棒性,加快了系统的动态响应。并从稳态特性和动态特性角度分析了参数变化对系统的影响。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

降低直流磁铁电源纹波用有源滤波器研究

有源滤波器常用于降低磁铁电源输出电流纹波,但是存在响应延时和补偿精度不足的问题。采用改进电流平均值法代替低通滤波器进行谐波分量的提取,仿真表明提高了谐波检测速度;分析了PI控制跟踪正弦信号存在稳态误差的物理本质,提出采用PI与重复控制相结合的新型复合控制策略,仿真表明该控制策略减小了系统稳态误差。通过仿真分析,验证了所提方案具有较高的动态性能和补偿精度。     

基于APF和磁阀式可控电抗器的电能质量综合补偿系统

提出一种磁阀式可控电抗器与APF综合补偿系统,可有效解决磁阀式可控电抗器(MCR)动态响应速度慢、谐波含量较高等问题,介绍了系统的拓扑结构。该系统中,APF补偿负载谐波和MCR产生的谐波由MCR补偿无功电流,同时在MCR动态响应过程中,将APF直流侧电容所产生的直流电流作为MCR的直流激励源,提升MCR的动态响应速度。仿真结果表明该综合补偿系统能有效补偿负载的无功和谐波电流,同时可解决MCR动态响应慢的问题。     

动态电压恢复器的谐波补偿数字控制技术

为了使动态电压恢复器(DVR)可以补偿低次谐波电压,克服数字控制对系统性能的影响,提高其电压补偿效果,提出了一种电压外环基波比例谐振(PR)控制和电感电流内环指定次谐波PR控制的双闭环数字控制策略。重点分析了虚拟LC法和阶跃响应不变法对PR控制器的离散化效果,采用了更为直接的数字设计方法,并对离散域下基波PR控制器和指定次谐波PR控制器进行了详细的参数设计,避免了采样、计算延时等对稳态误差和动态响应特性的影响。在理论分析的基础上开发了11k V·A的DVR样机,并进行了相应的测试,实验结果表明,DVR样机能够满足敏感负载对电压质量的要求,数字控制系统也具有良好的动态响应特性。     

基于改进PI+PR控制的有源电力滤波器研究

电流跟踪控制策略是决定并联型有源电力滤波器(active power filter,APF)补偿性能的关键。针对并联APF常规电流比例积分(proportional integral,PI)控制方法对负载主要次谐波分量补偿不充分的问题,提出一种适用于APF的新型指定次谐波电流控制策略。控制策略在常规电流PI控制基础上,对负载电流主要次谐波(5、7、11、13次)进行比例谐振(proportional resonant,PR)控制,而对其余次谐波采用常规PI控制。仿真结果证明了控制方法的有效性和正确性。     

基于VPI控制器选择性谐波电流控制策略

为提高有源电力滤波器(APF)的补偿性能,提出一种基于同步旋转坐标系的矢量比例积分(VPI)控制器的电流控制策略。在旋转坐标系下,对指定次谐波分别设置对应的VPI控制器,利用其无穷大开环增益和频率选择特性,实现谐波电流的无静差和选择性跟踪补偿。通过对VPI控制器在谐波频率点处的频谱分析,论证了VPI控制器在谐波补偿中对谐波电流的优良控制性能。实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

T型三电平储能变流器控制策略的研究

大功率、轻量化、小型化是未来储能变流器系统(PCS)的发展方向,T型三电平拓扑结构在这方面有巨大优势。在分析T型三电平拓扑的基础上,采用比例积分(PI)控制与重复控制相结合的复合电流控制策略控制LCL滤波器,有效抑制了低次电流谐波的含量,提高了交流侧稳态电流质量。实验结果表明,系统稳定可靠,电流谐波得到抑制且电流动态响应速度快。     

复合控制算法在LCL型SVG中的应用研究

重复控制与比例积分(PI)控制相结合可以获得更好的稳态补偿精度与动态响应性能。有源阻尼技术是实现LCL型滤波器谐振峰值抑制的有效方法。为了抑制LCL滤波器的谐振尖峰,提出一种复合重复控制与电容电流反馈相结合的有源阻尼控制策略。该控制策略在d,q坐标系下实现逆变器电流反馈与电容电流反馈电流双环控制;应用于无功、负序、零序、谐波补偿时具有高鲁棒性、动态响应快、稳态精度高、阻尼特性好等优点。仿真与实验结果证明了所提控制策略的有效性与实用性。     

有源电力滤波器指定次谐波补偿优化限流策略研究

为保障有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)在超过其额定容量的工况下稳定运行,提出了一种基于负载谐波电流重构的限流策略,实现有源滤波器输出指定次谐波电流的精确限流。根据补偿后电网电流总谐波畸变率(THD)最小原则构建补偿结果的评价体系,通过对电流重构波形中各次谐波含量的调整,提出了一种有源滤波器的最优补偿方案。最后利用半实物平台进行了相关实验,对比分析了负载电流在稳态和动态下,谐波电流重构与传统方法的限流与补偿效果,验证了所提重构补偿方案的正确性与优越性。