UPQC完全解耦直接控制策略

针对现有的基于同步旋转坐标系dq0的统一电能质量调节器(UPQC)模型中存在双环强耦合特性,在推导了αβ变换和dq0变换之间存在对偶变换关系的基础上,证明了上述耦合问题属于αβ和dq0之间对偶变换关系中的特例,可通过增加1次从dq到αβ的变换实现完全解耦.解耦后的模型可以极大简化控制过程和参数的设计.在此基础上提出了基于两相同步旋转dq坐标系的UPQC完全解耦的新型直接控制策略,该策略中串联有源电力滤波器部分控制设计为受控电流源,使得电网电流被控为正序基波电流;而并联有源电力滤波器被控制为受控电压源,使得负载侧的电压被控为标准正序基波电压.大量EMTDC/PSCAD仿真表明,通过增加1次αβ变换,使得dq两相中的各交叉耦合量实现了完全解耦,控制过程变得更加简捷,也有利于UPQC的参数计算和设定.     

基于状态反馈的LCL型逆变器解耦控制策略

为实现带LCL滤波器的三相电压源型并网逆变器(VSI)的无静差控制,通常采用abc/dq变换将静止坐标系转换为同步坐标系,但这种变换存在dq分量间的耦合问题。因此提出了一种基于双电感电流和电容电压反馈的三闭环解耦控制策略,该策略采用状态反馈实现了多输入多输出(MIMO)线性时不变系统动态解耦,不仅有效解决了dq分量间的耦合问题,而且在保证较高的入网电流质量的条件下改善了系统动态性能。仿真和实验结果均验证了该控制策略的可行性和有效性。     

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。     

基于内模的永磁同步电机滑模电流解耦控制

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)矢量控制的目标是使PMSM具有优良的动态性能和稳态性能,但在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,影响转矩响应性能。传统的PI无法实现解耦,而电压前馈解耦策略对参数敏感,因此提出一种基于内模的滑模电流解耦控制策略。该策略使用内模控制策略控制理想电机解耦模型,保证系统动态响应速度;使用积分滑模控制实现dq轴电流解耦,同时提高系统在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。仿真和实验结果表明该策略能有效实现dq轴电流解耦,提高系统动态性能,并且具有优良的鲁棒性。     

αβ坐标系下统一电能质量调节器直接控制策略的实现

介绍一种αβ两相静止坐标系下统一电能质量调节器(UPQC)直接控制策略,提出将串联变流器控制成正弦电流源,将并联变流器控制成正弦电压源的控制方案。分析了αβ坐标下两轴变量间无耦合项不需要复杂的解耦控制过程。通过Matlab/Simulink仿真,证明了该控制方案的有效性。     

面向主动配电网的统一电能质量控制器补偿策略研究

主动配电网在充分发挥多种清洁能源优势的同时,不得不面对电能质量问题日益突出的困境。统一电能质量控制器(UPQC)可综合治理主动配电网中的电压质量和电流质量问题,是解决该问题的重要突破口。首先对UPQC系统进行解耦控制,将dq坐标下的数学模型转换到αβ坐标系下实现全解耦,得到串联侧和并联侧变流器的传递函数,然后分别设计了串联侧和并联侧的控制器,最后建立了UPQC系统整体的仿真模型。通过仿真验证了在电压跌落/暂升、负载电流畸变和无功电流、及综合电能质量存在的情况下,文中所设计的控制器具有较好的补偿效果。     

同步电动机三自由度内模动态解耦控制

为了解决矢量控制只能实现电机转矩与磁链的静态解耦,不能实现两者的动态解耦的问题,探讨了多自由度内模解耦方案。由于一自由度内模解耦,当电机参数非同步变化时,电机定子电压方程仍存在耦合现象;而二自由度内模解耦,耦合程度虽有所减少,但动态解耦仍不完全;提出了三自由度内模解耦控制方案。该方案中通过前馈控制器、内模控制器、反馈滤波器的设计,从而实现动态全解耦。通过同步电动机内模解耦控制的仿真与实验结果证明了三自由度内模解耦控制方案能够实现动态完全解耦。     

基于电网电流检测的配网静止同步补偿器控制方法的研究

针对配网静止同步补偿器(D-STATCOM)常用的基于负载电流检测方式的dq解耦控制在负载不平衡时补偿效果欠佳的问题,文中提出一种以单位功率因数为控制目标的基于电网电流检测方式的dq解耦控制方法。文中以电网电流为状态变量建立数学模型,并在dq变换的基础上,进行dq解耦PI控制器的设计。该方法省去了负载无功电流检测环节,简化了控制系统,且在负载不平衡的情况下也能取得较好的补偿效果。仿真结果验证了该控制方法的有效性和可行性。     

基于前馈补偿的LCL型并网逆变器解耦控制策略研究北大核心

在同步旋转坐标系下,LCL型并网逆变器dq两轴之间存在复杂的耦合项,传统直接忽略耦合项的建模方案导致建模失真。为此提出了一种基于前馈补偿的新型解耦控制方案,该方案通过相关耦合量的前馈补偿,逐步消除各个耦合项,最终实现逆变器的精确建模。根据解耦结果,设计了电流双闭环控制策略,对提出的解耦控制策略进行了验证。仿真和实验结果表明,所提出方案能有效提高入网电流电能质量。     

基于相位补偿的高频Vienna整流器解耦控制方法

针对三相三线制Vienna整流器控制频率与输入电压频率比值较低时dq轴耦合加剧的问题,采用了基于复系数传递函数的方法,推导了Vienna整流器电流环的开环传递函数。在同步旋转坐标系下,建立了考虑数字控制延时后的电流环复系数控制模型。对该模型的分析与研究表明,考虑数字控制延时后,传统电流前馈解耦方法不能实现完全解耦。为解决此问题,提出了一种带相位补偿的电流前馈解耦控制方法。该方法将输出的控制信号乘上延时对应的相位补偿量后作为新的控制信号,以消除延时对控制环路的影响,有效提高电流环的性能。最后搭建了1000W的Vienna整流器仿真与实验平台进行验证。仿真与实验结果证明了所提控制策略的有效性。     

统一电能质量调节器的谐波检测与补偿策略研究

统一电能质量调节器(UPQC)将串联有源滤波器和并联有源滤波器结合起来,能够同时从整体上补偿系统电流和电压,具备综合的电能质量调节功能。采用dq0谐波检测法作为UPQC的检测方法,并采用空间电压矢量SVPWM作为UPQC串联侧补偿方法,在并联侧引入自抗扰控制器ADRC,将负载电流和电网电压等系统内外部模型不确定性统一视为控制器的未知干扰,通过扩张状态观测器来估计,利用非线性反馈控制律进行补偿。此法不需要精确地测量谐波,并且能很好地适应对于不同的负荷。最后在MATLAB的Simulink软件平台上进行仿真实验,结果表明了本文所采用的检测和补偿方法的正确性和有效性。     

基于有功和无功功率协调分配的统一电能质量调节器控制策略

统一电能质量调节器(UPQC)由串联型有源滤波器和并联型有源滤波器组合而成。在常规功率控制策略中,串、并联变流器与馈线之间存在的有功功率环流增大了串、并联单元的容量负担和损耗,且当电源电压跌落较大时,串、并联单元在补偿电能质量过程中有可能发生容量越限。提出了基于有功和无功功率协调分配的UPQC控制策略,通过合理分配串、并联变流器的功率输出,充分发挥串联变流器的作用,使得串联变流器承担部分负载无功功率以减轻并联变流器的负担,并消除有功功率环流;基于并联变流器补偿容量恒定的原则分配电源与储能单元提供的有功功率,以减小配电网馈线过电流的风险,并保证串、并联单元在补偿电能质量过程中不会发生容量越限。在电源电压完全跌落的极限情况下,负载有功完全由储能提供,实现了不间断电源的功能。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真算例,结果验证了所提策略的正确性和有效性,能够实现UPQC串、并联变流器以及储能单元的协调控制。     

不对称电网电压下MMC-HVDC系统功率波动抑制策略研究

电网电压不对称时,在基于模块化多电平换流器的高压直流输电(Modular Multilevel Converter based High Voltage Direct Current,MMC-HVDC)系统中,针对MMC交流侧输出产生的有功功率和无功功率二倍频波动问题,提出了将电网电压、电流均变换至正序dq坐标系下进行电流参考值计算的控制策略,可同时抑制MMC交流侧输出的有功功率和无功功率的二倍频波动。此外,电网电压不对称时,在正序dq坐标系下,电压d、q轴分量中除直流分量外,还将含有由负序分量引起的二倍频分量。若在锁相环的设计中不考虑此二倍频分量,则电网电压不对称时系统整体控制性能将会受到影响。据此设计了基于二倍频陷波器的频率自适应锁相环,在电网电压不对称情况下可准确锁定正序电压相位,并计算电网正序电压幅值及负序电压在正序d、q轴上的分量值,用于所提控制方法中的dq变换及功率波动抑制环节中电流参考值的计算。最后通过仿真验证了所提方法的可行性和有效性。     

统一电能质量调节器的结构及控制策略综述

统一电能质量调节器（UPQC）能够解决多数电能质量问题,受到国内外电力研究者的广泛关注。对当前UPQC的拓扑结构类型和控制方法进行了综述。一方面,以物理结构为原则从逆变器的功能结构、供电系统方式、装置的系统配置及装置的直流母线电压的提供方式4个方面对UPQC的电路结构进行分类与综述;另一方面,将UPQC的控制部分分为3层:以补偿目标为基础的上层系统级、实施控制目标的中层装置级以及将调制信号产生脉冲的底层器件级,并针对这3层进行综述,最后探讨了UPQC的发展前景及存在的若干问题。     

基于情感智能控制器的统一电能质量调节器

为解决统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner,UPQC)直流侧电压稳定控制问题,提出一种基于大脑情感学习的智能控制器(Brain Emotional Learning Based Intelligent Controller,BELBIC)新型控制策略。基于背靠背脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)变流器结构的UPQC电路系统,采用开关函数描述方法建立并联补偿控制和串联补偿控制电路的数学模型。根据大脑情感学习(Brain Emotional Learning,BEL)计算模型的结构特点和作用机理,提出基于BELBIC智能控制的UPQC系统多目标控制框图。仿真及实验结果表明可以实现电流和电压的补偿输出,直流侧电压稳定,系统具有良好的动静态特性,验证了所提方法的正确性和有效性。     

具有光伏并网发电功能的统一电能质量调节器仿真

统一电能质量调节器因直流侧没有储能设备通常不能对负载进行电力中断补偿，且太阳光的日夜交替变化导致光伏并网发电装置只能间歇工作，这将影响设备的利用效率和电力系统正常运行。针对此不足，提出一种新的统一电能质量调节器结构和控制策略，该系统可同时实现电能质量综合治理、光伏并网发电以及电力中断补偿。详细分析了该系统的工作原理和控制策略，并利用Matlab/Simulink对系统进行仿真，验证了所提系统结构及控制策略的可行性。     

统一电能质量调节器(UPQC)的补偿控制策略研究

针对日本学者Akagi.H提出的补偿控制策略,分析了系统的稳态特性和跟踪特性,发现该补偿控制策略容易引起系统的高频振荡,仿真结果进一步证明分析结果的正确性。为了抑制系统补偿过程中的高频振荡,提出了一种新的补偿控制策略,该控制策略是对Akagi.H的补偿控制策略的改进,对并联有源电力滤波器采用检测安装点电压与检测系统电流复合控制策略,理论分析与仿真结果表明,该控制策略可较好地改善系统的高频特性。     

基于UPQC的电气化铁路同相供电方案的研究

介绍了一种基于统一电能质量调节器(UPQC)的电气化铁路同相供电方案,通过对UPQC的主电路结构、功能和控制方法的详细分析,指出了该控制器相对于现有其他方案的优点,通过仿真结果证明,基于UPQC的同相供电系统能解决电气化铁路存在的三相不平衡,电压波动,谐波污染,功率因数低等问题。