一种基波电流补偿高次谐波电流的LCCL谐振结构参数设计方法

针对现有对称型LCL谐振结构引起电磁感应式无线电能传输(ICPT)系统逆变器功率管非零电流关断问题,提出了一种LCCL谐振结构基波电流补偿高次谐波电流的方法。摒弃了传统对称型LCL谐振结构保持输入、输出阻抗呈现纯电阻特性的思路,通过采用基波无功电流的超前输入电压相位来补偿高次谐波电流落后输入电压相位的方法,提出了一种四阶LCCL谐振结构参数设计方法。所提出的方法可以实现ICPT系统逆变环节的零电流关断。针对所提出的LCCL谐振结构参数设计约束条件较多、设计过程较为困难的问题,提出了非线性规划求解LCCL谐振结构参数方法。对所提出的方法进行了仿真与实验分析。仿真和实验表明,采用所提LCCL谐振结构参数设计方法,在ICPT系统逆变器关断瞬间,功率管进入反并联二极管续流状态,通过功率管的电流瞬时值为0,实现了ICPT系统逆变模块的零电流关断。     

基于临界导通模式的单位功率因数感应式非接触电能传输系统接收端参数设计方法

现有电磁感应式非接触电能传输(ICPT)系统单位功率因数电能接收端参数设计过程需要反复仿真迭代、设计过程较为繁琐。为解决上述问题,提出一种近似解析法求解单位功率因数ICPT系统接收端参数设计方法。在分析临界导通模式(CRM)LCL谐振变换器激励下整流桥工作状态的基础上,采用微分方程建立了LCL谐振变换器的输入电压、电流的数学模型。并利用LCL谐振变换器并联谐振电容的基波电压对其实际电压进行近似处理,给出交流侧接CRM LCL谐振变换器的整流电路等效电感和等效电阻计算方法。进而提出CRM LCL谐振变换器的参数设计方法,使得CRM LCL谐振变换器工作在接近单位功率因数状态。最后,搭建2k W ICPT系统原理样机,通过实验验证了所提方法的可行性和正确性。     

有源电力滤波器中LCL滤波器的设计

与传统L滤波器相比,LCL滤波器具有更高的高频阻抗,可更好地滤除开关纹波电流。但LCL滤波器是一个三阶系统,参数设计更复杂,不仅要考虑其开关纹波电流抑制能力和谐振频率处谐波电流引起的谐振问题,还要考虑LCL滤波器对有源电力滤波器(APF)跟踪性能的影响。通过绘制LCL滤波器波特图,进一步简化LCL滤波器的传递函数,得出一种简便的LCL滤波器设计方法。最后通过仿真和实验验证了所提LCL滤波器设计方法的正确性和有效性。     

基于误差信号反馈的单相LCL型逆变器谐振抑制方法

LCL滤波器可对逆变器输出电流所包含的高频谐波产生显著的衰减效果,但其本身的三阶谐振特性容易影响系统的稳定性。针对该问题,在传统单相LCL型并网逆变器并网电流反馈控制方法和电网电压比例前馈控制策略的基础上,提出了一种基于误差信号反馈的新型控制策略,首先根据L滤波器和LCL滤波器在低中频范围内频率特性基本一致的特点,估计出LCL滤波器谐振峰被抑制后的输出电流,而后将实际电流与估计值之差反馈到控制回路中以抑制谐振。从理论上分析了该方法对系统稳定性的影响,并给出相应参数的设计方法,最后通过仿真和实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

三相光伏并网逆变器电网高阻抗谐振抑制方法

针对电网电压高阻抗LCL滤波器谐振问题,提出一种虚拟电阻+电容有源阻尼方法。该方法将虚拟电阻和电容串联之后与三相光伏并网逆变器的滤波电容并联。通过滤波电容电压得到虚拟电阻和电容支路的电流,将虚拟电阻和电容支路的电流作为LCL滤波器谐振抑制有源阻尼电流给定。通过逆变侧电流闭环控制,实现对三相光伏并网逆变器电网高阻抗LCL滤波器谐振抑制。建立15 k W的T型三电平三相光伏逆变器平台,对所提有源阻尼方法进行稳态实验,实验结果验证所提方法的可行性和正确性。     

弱电网下LCL换流器谐振的自适应抑制研究

LCL型换流器因其体积小,滤波性能好等优点广泛地应用于并网系统中。但其自身的谐振问题不可忽略,电容电流反馈的有源阻尼方法是常用的谐振抑制方法。在实际应用中,电网阻抗能够对LCL滤波器谐振产生影响。基于此,本文提出一种基于遗传算法优化RBF神经网络的自适应谐振抑制方法,该方法首先依据遗传算法对RBF神经网络进行初始参数的优化;利用RBF神经网络自身的辨识能力对PI控制器的参数进行识别,实时修正PI控制参数和有源阻尼系数,从而实现了LCL型换流器在电网阻抗变化时保持系统稳定。最后分别采用传统无参数优化方法、RBF神经网络优化方法以及本文所提方法进行实验,通过仿真结果的分析,验证了该方法的有效性。     

带有LC正弦波滤波器的内置式永磁同步电机电流控制器谐振抑制参数设计

带有LC正弦波滤波器的内置式永磁同步电机系统形成了一个LCL电路，矢量控制系统的稳定性会受到LCL电路固有谐振现象的影响。通过在电流控制器中引入有源阻尼可从理论上实现谐振抑制，为了获得满意的谐振抑制效果，必须对电流控制器的参数进行合理设计。该文研究带有LC正弦波滤波器的内置式永磁同步电机电流控制器谐振抑制参数设计方法，分析了带有电容电流反馈有源阻尼（CCFAD）的电流控制器的频率特性，通过频域稳定判据分析了电流比例积分调节器参数、有源阻尼系数、LC正弦波滤波器参数与电机参数对系统谐振现象的影响机理，给出了电流控制器谐振抑制参数设计方法。通过实验验证了所提方法的有效性。     

适用于并网逆变器的新型LCL滤波器

针对LCL滤波器应用于并网逆变器过程中,存在谐振问题和滤波电容在5、7次谐波的作用下过流损毁的现象,首次提出了一种新型的LCL滤波器。在传统滤波支路中引入一个并联谐振和一个串联谐振,并联谐振实现滤波电容的保护,串联谐振实现开关频率谐波的滤除。首先推导了该方案下系统电压和滤波支路电流的传递函数,接着分析了滤波电容参数变化对滤波支路谐振点的影响,合理选取了本方案各元件的参数。最后对两种滤波结构进行仿真和实验,证明了所提方案在具有相似滤波效果的条件下,保护了滤波电容,降低了无源阻尼的损耗。     

基于双LCL变补偿参数的磁耦合谐振式无线充电系统研究

为了简化磁耦合谐振式无线充电系统电路设计和控制的复杂性,提出一种双LCL变补偿参数的磁耦合谐振式无线充电系统,只需对部分补偿元件进行投切操作,即可实现恒流和恒压充电。首先利用二端口网络对系统原边、副边建模得到双LCL数学模型,分析实现恒流或恒压输出的参数配置条件;然后根据恒流和恒压参数配置特点,设计变补偿参数的电路结构;再根据仿真方法得出的关键参数与系统传输特性之间的关系,合理设计参数配置,使得磁耦合谐振式无线充电系统无复杂电路环节而且控制简单,还可实现原边电流和频率恒定;最后搭建实验平台,验证设计的系统输出的电压或电流波动较小,可以满足恒压和恒流充电的要求。     

单相LCL型并网逆变器功率控制及有源阻尼优化方法

针对分布于电网末梢的单相LCL型光伏并网发电单元,提出了一种单电流反馈有源阻尼优化方法抑制LCL的谐振尖峰,并采用SRFPI控制方法零稳态调节单相逆变器的瞬时并网电流,使系统具有低谐波失真的并网电流及无功补偿功能。对于LCL谐振抑制,通过对并网电流的高频分量反馈增加了系统阻尼,减少了额外的传感器,提高了系统稳定性;将该单电流反馈系数中多变量降为单一变量,在响应速度和阻尼系数中择优选取参数值,降低参数设计复杂度,提高系统性能。给出了单相逆变器并网系统的设计,分析了SRFPI控制策略以及单电流反馈中不同参数对系统性能的影响,并给出了最优参数的选择方法,确定反馈参数的取值。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于LCL参数优化的新能源微电网并网逆变器控制方法

由于谐振尖峰的存在,谐波抑制效果差,从而影响并网逆变器输出的电能质量。针对此问题,提出基于LCL参数优化的新能源微电网并网逆变器控制方法。首先建立新能源微电网并网逆变器数学模型;设置LCL滤波器总电感、滤波电容和谐振频率3个参数,以此优化LCL滤波器滤波性能;最后结合有源阻尼法和无源阻尼法,提出基于LCL滤波器的并网逆变器协同控制策略。结果表明:所提方法应用下,THD仅为0.51%,要远远小于单一有源阻尼法和单一无源阻尼法的控制效果,说明本方法能有效消除LCL滤波器的高频谐振尖峰,降低并网电流总谐波畸变率,提高电能质量。     

LCL型有源电力滤波器的强鲁棒性控制器优化设计

LCL型有源电力滤波器能有效补偿电网谐波,但LCL型滤波器存在谐振问题,电容电流比例反馈有源阻尼是抑制LCL谐振的主要方式。然而,在数字控制下,谐振频率会随电网阻抗变化,导致反馈系数选取困难。针对该问题,研究了适应电网阻抗宽范围变化的反馈系数选取方法,推导不同反馈系数和谐振频率下的系统稳定条件,优化设计适应电网阻抗变化的反馈系数。此外,随着电网阻抗增加,LCL谐振频率减小,系统带宽变窄,有源电力滤波器采用传统准PR控制补偿高次谐波时,系统相频曲线在控制器谐振点容易穿越-180o线,导致系统不稳定。提出加入相位补偿环节以提升控制器增益处相角,并给出详细设计方法。理论分析表明,所提强鲁棒性控制器优化设计方法,可使有源电力滤波器在保证良好谐波补偿能力的同时具有更宽的稳定运行范围。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

配电网STATCOM输出LCL滤波器特性分析及参数设计

配电网STATCOM(D-STATCOM)输出滤波器参数的选择影响到开关谐波的滤除和系统的工作性能。本文主要从电感基波压降、STATCOM无功调节能力、开关谐波电流衰减度、滤波器谐振频率等方面分析了LCL滤波器的特性,提出基于这些条件的滤波器参数设计方法。另外,本文在滤波器阻尼电阻上并联一个小电感,大大减小了滤波器的功率损耗。通过仿真验证,表明所设计LCL滤波器参数具有很好的滤波效果,同时滤波器具有较大的通带宽度,使得D-STATCOM具有一定的谐波补偿能力。     

A solution method using neural networks for the generator commitment problem

This paper studies the feasibility of applying the Hopfield-type neural network to unit commitment problems in a large power system. The unit commitment problem is to determine an optimal schedule of what thermal generation units must be started or shut off to meet the anticipated demand; it can be formulated as a complicated mixed integer programming problem with a number of equality and inequality constraints. In our approach, the neural network gives the on/off states of thermal units at each period and then the output power of each unit is adjusted to meet the total demand. Another feature of our approach is that an ad hoc neural network is installed to satisfy inequality constraints which take into account standby reserve constraints and minimum up/down time constraints. The proposed neural network approach has been applied to solve a generator scheduling problem involving 30 units and 24 time periods; results obtained were close to those obtained using the Lagrange relaxation method.     

LCL型并网逆变器分裂电容电流控制方法稳定性分析与优化

LCL型并网逆变器是储能变流器完成交直流双向转化的重要组成部分,功率损耗和控制复杂是其阻尼控制策略两大主要问题。首先提出了一种基于分裂电容中间电流控制无源阻尼优化方法,通过改变电流反馈点来改变传递函数使系统降阶,并对其稳定性进行了分析,以阻尼电阻功耗最小为标的,对阻尼电阻取值和电容分裂比例进行了优化,进一步抑制了谐振,同时优化了控制器参数设计,提高系统稳定性。该方法可在不增加控制环路的基础上实现系统降阶,确定使系统稳定的更小阻尼电阻取值,降低阻尼损耗。在研制的储能变流器样机上,对所提方法与传统方法进行了对比验证。实验结果表明,所提方法可有效抑制LCL谐振,获得良好的并网电能质量,同时在简化控制基础上也降低了阻尼损耗,提高了系统效率。     

基于节点不平衡功率的粒子群潮流转移控制算法

通过将潮流转移的校正控制转化为非线性规划问题,提出了基于节点不平衡功率的潮流转移控制算法。首先将常规优化问题中的功率平衡等式转化为节点不平衡功率,作为优化目标处理,避免了常规人工智能优化算法中必须先满足潮流等式后再优化求解的弊端,提高了计算速度;然后应用信息充分交流的粒子群优化方法求解该模型。为了克服粒子群算法的早熟,采用混沌序列初始化粒子位置,发生早熟停滞时进行混沌寻优,以增强搜索多样性。该方法可同时计及实施过程中的各种约束。系统负荷较重时,常规方法无法使用,但文中所述算法依然有效。利用新英格兰39节点系统验证了该方法的有效性。     

满足静态电压稳定增强要求的发电机最佳调整方法

为增强电力系统的静态电压稳定性,同时最大限度地减小运行人员的操作工作量,提出了一种综合经济性和静态电压稳定性的发电机最佳调整模型。该模型以发电机参与调整台数最少和发电成本最小为目标,约束条件包括系统负荷裕度满足设定提升要求和电力系统安全运行要求。该问题的数学本质是一个多目标非线性混合整数规划问题。为实现上述问题的求解,首先以线性灵敏度方法快速估算所需调整出力的发电机,求解控制数量最少的整数规划问题。然后以发电成本最小为目标,利用线性规划法求解各台发电机的调整出力值。最后在IEEE39节点算例和IEEE118节点算例进行仿真验证,结果表明所提模型与求解方法能很好地解决系统的静态电压稳定性增强控制问题。     

Non-linear optimization with constraints: A cook-book approach

Based on the stationary co-content theorem in non-linear circuit theory and the penalty function approach in non-linear programming theory, a canonical circuit for simulating general non-linear programming problems with equality and/or inequality constraints has been developed. the task of solving a non-linear optimization problem with constraints reduces to that of finding the solution of the associated canonical circuit using a circuit simulation program, such as SPICE. A catalogue of canonical circuits is given for each class of non-linear programming problem. Using this catalogue, an engineer can solve non-linear optimization problems by a cook-book approach without learning any theory on non-linear programming. Several examples are given which demonstrate how SPICE can be used, without modification, for solving linear programming problems, quadratic programming problems, and polynomial programming problems.     

一种新型的PWM变换器LCL滤波器有源阻尼控制策略

本文提出了一种新型的PWM变换器LCL滤波器有源阻尼控制方法。针对LCL滤波器的谐振问题,传统的方法是在滤波电容上串联电阻来抑制谐振,但这种方法会带来功率损耗。通过有源阻尼控制,可以有效地抑制LCL可能带来的谐振。在有源阻尼方法基础上提出了滤波电容电流反馈的设计方法,同时结合滤波电容电流估算的方法,实现了无附加电流传感器的LCL滤波器的有源阻尼控制。这种方法可以有效地抑制系统谐振,改善变换器输出电流波形,同时不需要增加额外的传感器。实验结果验证了这种方法的有效性和实用性。