谐波电网电压下基于矢量谐振控制的双馈异步发电机集成控制策略

通过建立5次、7次谐波电网电压下双馈异步风力发电机(DFIG)的数学模型,分析了DFIG风电机组运行于谐波电网下所产生的性能恶化。为改进DFIG在谐波电网下的运行性能,以DFIG定子电流正弦或定子输出有功/无功功率平稳为谐波控制目标,在转子电流PI闭环调节的基础上,加入定子电流矢量谐振控制或定子功率矢量谐振控制,以达到上述DFIG在谐波电网下的控制目标。为了有效实现控制目标,深入分析和对比了普通谐振控制器和矢量谐振控制器在DFIG运行于谐波电网下的300Hz交流信号调节性能。矢量谐振控制器由于其更为精确的300Hz交流信号调节能力以及充裕的相位裕度以确保闭环工作稳定性,因而更有助于DFIG在谐波电网下控制目标的实现。通过构建的风电机组,实验结果验证了本文所提出的谐波电网电压下的集成控制策略的正确性及有效性。     

永磁同步电机基于双积分器模型实现的改进离散准谐振控制器设计EI北大核心CSCD

因逆变器非线性和电机本体设计缺陷所带来的电流谐波会导致转矩脉动和损耗增加,影响电机控制性能甚至缩短使用寿命。基于双积分模型实现的准谐振控制器能较好地抑制电流谐波,但因积分器采用欧拉离散会带来谐振点的偏移和相位滞后等问题,影响谐波抑制效果。针对此问题,该文改进传统的基于双积分模型实现的准谐振控制器,提出双积分器零极点解耦校正模型,以达到谐振点准确跟踪、控制器稳定裕度高的目的,且计算量较小;为避免因加入准谐振控制器导致电流控制系统失稳,将所提出的改进离散准谐振控制器放入整个电流控制系统中,分析其稳定性并给出控制参数选择依据,并考虑到电流控制系统的采样和更新延迟。最后,通过台架实验对比验证所提出的改进离散准谐振控制器在谐波抑制性能上的有效性。     

基于重复控制的DSTATCOM补偿电流控制

针对配电网负载多样、谐波污染严重的情况,为提高配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)的无功补偿性能以及低次谐波抑制能力,提出比例积分(PI)与重复控制相结合的电流控制策略,利用PI控制器低频段优越的动态性能和鲁棒性,快速补偿基波无功,并利用重复控制器对周期信号的高跟踪精度,修正PI的谐波跟踪误差。频率特性分析表明,该控制策略可以有效消除传统PI控制在中频段的相位滞后,提高谐波补偿精度。为了提高装置补偿的灵活性和稳定性,通过谐振控制器构造带通滤波器,进行指令选择性提取,针对性补偿危害严重的特征次谐波,并避开系统谐振频率。实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

基于反馈型重复控制的STATCOM电流控制策略

在新能源及工矿等诸多应用领域,无功补偿和谐波抑制的需求往往同时存在,常规静止同步补偿器(STATCOM)+FC的补偿方式在经济性和技术性上难以满足要求。基于比例积分(PI)控制对直流量的零静差跟踪和重复控制器对周期性信号的高增益控制,提出了一种PI+反馈型重复控制的电流控制策略,实现了PI控制内环和重复控制外环在控制指令、控制量和响应时间上的解耦,获得了良好的阶跃响应和谐波补偿性能。该控制策略可通过准谐振型滤波器灵活提取网侧电流中的谐波,实现特定次谐波抑制。实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

双谐振注入式混合有源电力滤波器及控制方法

提出了一种新型双谐振注入式混合有源电力滤波器(DIHAPF),注入支路由基波串联谐振支路和并联谐振支路组成,在保证补偿谐波电流注入能力的同时,避免了单谐振注入式混合有源电力滤波器(SIHAPF)高压配电网应用时容易无功过补的问题;建立了适用于高压配电网的注入式混合有源电力滤波器(IHAPF)的通用电气模型.给出了注入支路参数设计依据;此外,提出了一种适用于DIHAPF的基于广义积分预处理的比例积分(PI)控制方法,通过对负荷侧电流进行广义积分预处理获得电压参考信号,对有源部分交流侧输出电压进行闭环控制.实验及仿真结果证明了所提出的新型双谐振注入支路有效提高了IHAPF的应用电压等级,该控制方法在保证谐波电流控制精度与动态响应速度的同时,大大简化了控制计算过程,易于工程实现.     

基于中点电位平衡的三相Vienna整流器控制策略研究

针对传统控制策略中存在的问题,分析了Vienna整流器数学模型,提出了一种电压外环比例积分电流内环比例积分谐振(PIR)控制策略来改善系统性能,并介绍了中点电位平衡控制策略。将PI控制器与PR控制器组合成PIR控制器,该控制器同时具有PI控制器稳态性能良好以及PR控制器抑制交流谐波分量的特点。所提比例积分PIR控制具有无静差跟随交流信号、抑制输入侧电流谐波、直流侧电压稳定快且上下电容电压近乎相等等优点。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略优越性。     

考虑系统稳定性的级联H桥有源滤波器控制策略研究

系统内的无功补偿电容器会改变电网的阻抗特性,从而和有源滤波器的阻抗在某些频率下相匹配,引发谐振,导致系统失稳.论文针对这一问题,以基于级联H桥拓扑的有源滤波器为应用对象,提出了兼顾滤波和无功补偿的协同控制策略,在滤波的同时取代并联电容器进行无功补偿,以确保系统的稳定运行.该控制策略为了补偿谐波电流,在旋转坐标系解耦控制中的电流内环引入准比例谐振控制器;为补偿无功,采用PI控制器产生q轴基波电流,叠加在q轴谐波电流上来实现.最后,基于考虑并联电容器的电网阻抗和滤波器阻抗进行了系统稳定性分析,根据阻抗稳定性理论论证了为确保系统稳定,让有源滤波器取代并联电容器进行无功补偿的必要性.基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明了所提控制策略的有效性和可行性.     

单相并联型有源电力滤波器研究

针对在传统电流PI控制方式下,单相并联型APF不能充分补偿3次谐波的问题,在不影响系统控制性能及补偿效果的前提下,加入适当的比例-谐振(PR)控制器对原电流PI控制器进行改进,针对性地补偿3次谐波电流。利用LCL型滤波器的优越性在APF的交流侧替代了L型滤波器与电网相连;采用了适用于单相电路的SDFT谐波电流检测方法,从负载电流中提取基波和3次谐波;针对3次谐波电流进行了PR控制器设计,并分析了改进后整个电流闭环系统的控制性能。最后通过Matlab/Simulink验证了改进后控制方法的可行性。     

三相LCL并网逆变器的单电流双环控制策略

为了抑制LCL并网逆变器系统的谐振尖峰,提出了一种单电流双环控制策略。该策略只对并网电流进行采样：内环采用并网电流的二次微分反馈,以配置系统开环传递函数极点,增加系统阻尼;外环对并网电流直接反馈,以跟踪输出电流,提高系统精度。同时,外环采用准比例谐振（QPR）控制器来补偿电流,以减小稳态误差,消除特定次谐波。通过该单电流策略与传统的电容电流内环,并网电流外环策略的对比,以及采用QPR与比例积分（PI）控制器的对比,结果表明本文所采用方法的性能较优。仿真结果验证了该策略能有效抑制并网电流谐波,提高系统的动态性能和稳定性。     

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.     

单独注入式混合型有源电力滤波器复合控制策略的研究

本文建立了单独注入式混合型有源电力滤波器的电气模型。根据此模型综合比较了混合型有源电力滤波器的两种常用控制策略,提出了一种基于检测电网谐波电压与谐波电流的混合有源电力滤波器复合控制方案,并对其补偿性能和抑制电网频率和系统阻抗变化的影响进行了分析。为了实现系统的无差控制,提出了基于递推积分的PI算法,并且由模糊推理在线整定比例系数和积分系数,该算法能有效地提高系统的动态和稳态性能。仿真和实验结果表明采用这种复合控制的注入式混合有源电力滤波器能达到较好的滤波效果。     

基于复合控制的并联有源滤波器的仿真研究

并联有源滤波器是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段。针对PI控制器在并联有源滤波器中的局限性,将重复控制和PI控制器并联用于并联有源滤波器输出电流波形的控制。笔者在给出并联有源滤波器主电路结构的基础上,介绍了一种基于瞬时无功功率法的谐波检测方法及基于重复控制和PI控制的复合控制策略。最后,通过MATLAB/Simulink对所提控制策略进行了仿真验证。仿真结果证明了该控制策略的有效性。     

神经网络算法的改进及其在有源电力滤波器中的应用

针对有源电力滤波器的电流跟踪控制问题,设计了一种基于改进梯度算法的BP神经网络自适应PI控制器。该控制器将神经网络技术与PI参数设计相结合,与传统的PI控制器相比,该控制器具有结构简单、易于在线调整等优点。同时,为了克服采用神经网络算法修正权值系数时,会存在局部极小、收敛速度慢的问题,对BP神经网络采用的梯度算法进行改进。利用代数法代替梯度下降法,从而解决了易出现局部极小问题,且使收敛速度更快。仿真实验表明,改进后的神经网络自适应PI控制器较传统的PI控制器有更快的响应速度和更高的补偿精度,从而使系统更稳定,而且电网电流的谐波畸变率更低。     

人工神经网络在电能质量调节器中的应用仿真研究

运用人工神经网络控制模式和一种新型控制算法,设计了一种可同时补偿无功和抑制谐波的并联有源电力滤波器.经MATLAB仿真,结果证明,所提出的有源电力滤波器控制技术及其控制算法,对消除谐波和补偿无功电流起到了更好的作用.     

新型注入式HAPF谐波电流及直流侧电压控制新方法

针对注入式混合有源滤波器中无源与有源部分补偿效果叠加、补偿谐波电流在经过注入支路和输出滤波器之后会产生一定的相位和幅值偏差,以及基波谐振支路的存在使得必须通过添加整流桥的方式获取直流侧电压从而难以保持直流侧电压的稳定等问题,提出了一种改进结构的新型谐振注入式混合型有源滤波器(hybrid active power filter,HAPF),使直流侧电容能够与电网产生能量交换。在此基础上结合提出的基于基波无功电流闭环调节的直流侧电压控制方法,保证了直流侧电压的稳定;提出了采用递推积分将无源滤波器作用后电网谐波电流与注入支路补偿电流进行闭环比较控制以获得参考电流的方法,减小了误差,提高了系统的控制精度。实验及仿真结果证明了所提出控制方法计算量较小,在响应时间和控制精度上都具有一定优势,能够满足系统的要求。     

改进多通道注入式HAPF与TCR联合系统

针对多通道注入式混合有源电力滤波器(HAPF)无法动态补偿无功功率的问题,在对比两种不同结构多通道注入式HAPF的基础上,提出一种改进多通道注入式HAPF与晶闸管控制电抗器(TCR)联合运行系统,实现中高压配电网谐波与无功的综合动态治理.在提出的谐波电流分频控制方法中,采用改进的ip-iq算法对电网中的各次谐波进行分频检测,各次谐波电流在注入电网过程中产生的相角偏移可在相应的sin - cos函数表中进行校正,直流侧电压实时值与给定值的误差通过PI控制后送入有功通道经d-q变换转化为三相交流值后与谐波电流控制信号叠加形成最终的控制信号.仿真及实验结果证明了所提出的控制方法的有效性.     

新型混合有源滤波器控制策略研究

笔者针对谐波抑制的同时需要补偿大容量的无功功率的要求,分析和比较了目前常用的混合型有源电力滤波器的拓扑结构,采用了一种新颖的结构即新型串联谐振注入式混合有源滤波器,分析了其工作原理和传递函数。针对有源电力滤波器系统参考信号是以20ms为公倍周期的各次谐波的合成量这一特点,在传统PI算法的基础上根据参考电流是周期量这一特点提出了递推积分PI算法。利用PSIM仿真软件建立了仿真模型,理论和仿真实验都证明采用该控制算法可使注入型有源电力滤波器实现更精确的控制、更快的响应速度和更理想的补偿效果。     

主动电力滤波器高性能补偿控制策略分析

天津海河开启桥是一座集机械、液压、电气智能控制及监控、景观与一体的综合性桥梁,它开辟了我国桥梁史的先河,其技术在亚洲乃至世界上都是较先进的。由于该桥供电部分存在非线负载,由此产生大量谐波电流及无功电流,需要主动滤波器滤除谐波,提高功率因数。本文对主动电力滤波器传统电流环PI控制器进行了详细的理论分析,指出了检测负载侧谐波电流的局限性,提出了一种电源侧电流前馈补偿的控制器,克服了检测负载侧谐波电流时传统PI控制器的缺陷,即使负载谐波电流高于主动电力滤波器的容量,也能够无静差输出,理论分析和仿真验证了此种新型控制策略的正确性和有效性。     

一种高性能单相电网有源滤波器的设计

设计了一种高性能的单相电网有源滤波器。该有源滤波器主功率回路采用电压源型H桥逆变器,逆变器开关驱动信号为特定消谐PWM开关信号。控制回路采用PI电压跟踪控制,不需实时检测计算负载的无功电流和高次谐波电流,就可以实现同时补偿负载无功及高次谐波电流的需求。分析了滤波器的补偿特性和各主要单元电路的设计方法,实验结果证明该有源滤波器的有效性。     

SHPF-TCR联合控制补偿系统的研究

针对有源电力滤波器无法动态补偿无功功率,无源滤波器补偿产生相移的问题,提出一种晶闸管控制电抗器与并联混合电力滤波器(SHPF-TCR)联合补偿控制系统。SHPF由小容量有源电力滤波器和五次LC单调谐滤波器构成以补偿系统谐波,调谐滤波器和TCR形成并联型无源滤波器以补偿系统无功。将解耦控制用于电流跟踪和电压调节,引入PI控制器消除系统稳态误差。该SHPF-TCR联合控制能够有效的降低APF容量,消除系统谐振,稳定性好,动态响应速度快。实验及仿真结果证明了所提出结构和控制方法可以很好地进行谐波和无功的综合补偿。