基于复矢量电流调节器的指定次谐波电流控制方法研究

三相并联型有源电力滤波器可以补偿电力系统中非线性负载引起的谐波与无功电流,其补偿性能取决于电流调节器的控制精度与动态响应。本文采用复矢量分析法,提出一种复矢量PI调节器控制方法,该方法对系统参数变化的鲁棒性较好;针对数字控制系统的固有延时,在离散域下,采用电压指令相位延迟补偿方法,消除延时对系统稳定性的影响;通过增加虚拟电阻,提高控制器的抗干扰性能,提高谐波补偿精度。仿真结果验证了上述方法的有效性。     

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。     

重复控制在链式SVG中的应用

作为当前最先进的无功补偿装置,静止无功发生器（Static Var Generator,SVG）在补偿无功的同时,还可以同时实现谐波补偿功能。SVG进行综合补偿时,传统的PI控制很难消除稳态误差,为此,将重复控制技术应用于SVG的指令电流跟踪控制,提出一种包含重复控制器和PI控制器的复合控制器。这种复合控制器兼具PI控制器和重复控制器的优点,具有很好的动态效果及稳态跟踪精度。仿真和实验验证证明了该方法的有效性。     

配电静止同步补偿器补偿电流优化重复控制策略

比例—积分与重复控制相结合的电流控制策略可以有效地提高配电静止同步补偿器的无功功率和谐波补偿精度,并抑制装置自身由于死区、电网畸变等影响在输出电流中产生的低次谐波,由于传统重复控制器设计引入周期延时环节,导致装置动态时性能不佳,稳定性差。针对这一问题进行改进,提出基于误差调节及改进内模的优化重复控制,利用滞环比较器和衰减器构成误差调节器,在指令或负载切换等动态过程中,根据无功轴电流误差幅值对重复控制器输入信号进行动态调节,减小重复控制对比例—积分前馈通路的影响,并根据三相电网在同步旋转坐标系下谐波电流特性,采用改进内模减小周期延时,提高装置动态性能和稳定性。仿真和实验结果验证了提出方法的可行性和实用性。     

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。     

指定次补偿型并联有源滤波器的控制策略研究

为提高有源电力滤波器补偿的灵活性和补偿精度,提出了一种以传统PI为内环,重复控制为外环的双环复合电流控制器。给出了设计方法和动态性能、稳态性能分析。并提出了将基于多同步旋转坐标的指定次谐波提取与双环复合控制相结合实现无静差指定次谐波补偿的复合控制策略。仿真和实验结果证明了研究内容的有效性和正确性。     

基于电流状态反馈的串联电压质量调节器比例谐振和谐波补偿控制

提出了一种基于电流状态反馈的比例谐振和谐波补偿的串联有源电压质量调节器控制方法。外环采用比例谐振控制器,并与谐波补偿器相结合,使系统具有谐波补偿能力;内环采用电感电流状态反馈,降低系统的谐振峰,并且增强系统的稳定性;同时,引入了负载电流前馈来增强系统对负载扰动的抑制能力。论文对所提出的控制方法进行了详细的理论和仿真分析,并在单相2kVA串联有源电压质量调节器实验装置上进行了验证。仿真和实验结果均证明了所提控制方法的正确性和有效性。     

一种改进复合重复控制在级联STATCOM中的应用

比例控制与重复控制相结合的电流控制策略能使静止同步补偿器(STATCOM)在实现无功补偿的同时,提高对谐波的跟踪精度。然而在动态过程中,由于重复控制器存在延迟环节,控制器输出滞后1个工频周期,STATCOM输出补偿电流畸变。为此,本文研究了以LCL滤波器为被控对象的复合重复控制策略,在分析复合控制原理的基础上,给出控制器的设计方法。然后提出一种改进重复控制策略,利用重复内模以工频周期为单位调节的特点,采样当前给定电流和1个周期前给定值,在负载波动时,根据指令值调节重复控制器输入,消除补偿电流畸变,提升动态性能。仿真结果验证了控制系统的有效性。     

一种基于指令修正的有源电力滤波器控制方法

对于有源电力滤波器,稳态谐波补偿精度是衡量其性能的重要指标。提出一种基于指令修正的有源电力滤波器控制方法。在电流环仅采取50 Hz比例谐振调节器的基础上,根据有源电力滤波器电流指令和实际电流的偏差,对电流指令进行慢速校正。利用线性控制系统的特点修正实际输出电流,从而提高各次谐波稳态补偿精度。最后,通过功率实验对该控制方法进行有效性验证。     

有源电力滤波器多特征谐波电流调节器复合控制策略研究

正介绍了一种多特征谐波电流调节器复合控制策略来提高并联型有源电力滤波器(APF)的稳态补偿准确度。首先,分析了输出电流的相位延时对稳态补偿准确度的影响,抑制这种相位延时可以通过对电流调节器进行相位补偿来实现,单个电流调节器只能对所有特征频率的谐波相位延时进行统一的补偿。然后提出了多特征谐波电流调节器复合控制策略,采用多个PI调节器加重复控制器并联使用的复合调节器,可以对每次谐波进行单独的控制调节和相位补偿,得到较好的稳态补偿准确度。最后通过仿真和实验验证了该控制策略能够很好的达到抑制50次以内各次特征频率谐波的目的。     

双Y移30°六相永磁同步电机谐波电流抑制技术

为了解决双Y移30°六相永磁同步电机定子谐波电流显著问题,结合同步旋转坐标变换理论与准比例谐振(PR)调节器提出了一种谐波抑制方法。采用矢量空间解耦的方法建立双Y移30°六相永磁同步电机的数学模型,分析谐波电流原因,提出一种新的同步旋转坐标变换矩阵,将z1-z2子平面上的5、7次谐波电流转化为6次交流分量,通过6倍基波频率的准PR调节器同时对5、7次谐波电流进行抑制。理论分析和仿真结果表明:采用坐标变换与准PR控制器相结合的谐波抑制方法能有效降低电流谐波含量,提高电机控制性能。     

并联型有源滤波器双馈复合谐波检测控制方法

基于单次谐波电流提取提出用于并联型有源滤波器的网侧电流和负载侧电流双馈复合检测控制方法。在同步旋转坐标系下,通过对网侧电流的I调节反馈和负载电流P调节反馈检测结果进行综合,提取电流中的谐波成分作为有源电力滤波器的补偿指令。通过构建等效电路和传递函数分析该控制方法的动态性能与稳态性能,证明该方法在保证系统响应速度的同时,极大地减小了控制延迟、硬件延迟及采样精度对补偿效果的影响,达到无静差补偿效果。文中给出了模块化的算法实施方案,并研制了380 V/200 A有源滤波器样机对双馈复合谐波检测控制方法进行实验验证。     

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。     

综合电能质量补偿器直流侧电压波动控制研究

综合电能质量补偿(PQ)逆变器是一种具备谐波抑制、无功补偿和三相不平衡补偿等多种功能的电能质量补偿装置。其输出电流成分复杂,包含谐波电流、负序电流、零序电流和无功电流,这也导致了逆变器直流侧母线电压存在交流波动。此处推导了逆变器输出电流与直流侧母线电压间的内在联系。在此基础上,提出一种新的直流侧电压控制方法,实现了电流跟踪精度与直流侧电压稳定性之间的平衡,并很好地抑制了直流侧电压波动。最后,实验结果验证了该方法的有效性。     

基于极点配置和重复控制的电流型单相动态电压调节器

首先提出了一种动态电压调节器(DVR)的直接负载电流控制策略。通过直接控制流经串联变压器的负载电流,间接实现了负载电压的动态补偿。根据变压器的τ型等效电路,得到DVR的系统控制模型,为改善负载端电压的稳态与动态补偿性能,对LCL型滤波器结构采用状态反馈极点配置和重复控制相结合的复合控制器;于此同时,考虑到变压器励磁支路对本文控制策略的影响,结合励磁电流补偿的方法,进一步提高负载端电压的补偿精度。仿真和实验结果表明,本文所提控制方案在电网电压波动和负载投切时,能够对负载端电压进行快速、有效的补偿。     

基于频率自适应谐振控制器的静止无功发生器电流控制

为了提高静止无功发生器(SVG)的补偿性能、增强谐波抑制能力、拓宽补偿带宽,提出一种基于谐振控制器(RC)的电流控制策略。通过对基波无功和特定次谐波分别设置对应的RC,利用控制器在谐振频率点的无穷大开环增益,实现基波和谐波电流的无静差跟踪。通过数字信号处理芯片(DSP)实现控制功能,为了避免数字化过程引入的控制器性能偏差,直接在离散域进行控制器设计,并针对RC开环增益对电网频率敏感的特性,利用固定基波周期采样点数,实时调节采样周期的数字锁相环,保证控制器谐振频率实时跟踪电网频率变化,提高装置鲁棒性。实验结果验证了本文提出控制策略的有效性。     

一种新颖的铁路静止功率调节器双环控制方法

为治理由电力机车而引起的牵引供电系统的负序、谐波等电能质量问题,研究了一种先进的铁路静止功率调节器,同时为了改善功率调节器的治理效果与控制性能,本文构建了一种新颖的电压电流双环控制框图。考虑到内环电流跟踪的重要性,提出了一种基于递推积分的双滞环复合控制方法,有机结合了两种控制方法的特性,实现了两种控制方法的优缺点互补,提高了电流跟踪的速度和精度。为了稳定直流侧电压以保证调节器的正常稳定工作,根据功率调节器的结构和能量平衡原理,提出了一种直流侧电压的复合准PI控制方法,从而实现了对电压的平滑、稳定控制。最后,通过仿真和实验验证了本文所提出的控制方法的正确性,有效地改善了牵引网的电能质量问题。     

低压动态补偿装置的检测与控制优化

针对现在投运的低压动态补偿装置,以优化低压动态补偿装置的补偿性能为目的,就低压动态补偿装置的检测环节,和控制环节提出了新的优化方案.以瞬时无功功率理论为基础,推导得出了针对单次谐波检测的改进型ip-iq算法并扩展为分频检测方法,结合电流电压双闭环模糊PI控制策略,优化了低压动态补偿装置的补偿精度,增加了谐波跟踪能力和动态补偿能力.     

一种无谐波检测的三相并网逆变器谐波灵活控制方法

为了简化三相并网逆变器的谐波补偿控制,同时提高并网逆变器对电网背景谐波电压的抗干扰性能,提出一种无谐波检测的三相并网逆变器谐波灵活控制方法,该方法将本地谐波补偿和抗电网背景谐波电压扰动在三相并网逆变器控制中予以统一考虑。所提控制方法可根据控制目标的不同,在谐波抑制和谐波补偿两种模式下灵活切换。谐波补偿模式,在不需要进行谐波电流检测的前提下,可实现对本地负载谐波电流的有效补偿,简化了谐波补偿时并网逆变器的控制操作;谐波抑制模式,可抑制电网背景谐波电压对逆变器输出电流的负面影响,从而提高并网逆变器的抗干扰能力。通过对同步旋转坐标系下控制器到静止坐标系的等效变换,建立了整个控制系统在静止坐标系的频域模型,分析了系统的频域跟踪特性和稳定性。仿真与实验结果证明了所提方法的有效性。