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。     

基于改进型重复控制器的永磁同步电机电流谐波抑制方法研究

重复控制技术由于具有极低的总谐波失真,在谐波抑制领域得到了广泛的应用。然而在电机控制系统中,系统采样频率与电流谐波频率的比值不为整数时,将导致重复控制器的谐振频率偏离电机电流实际的谐波频率,从而造成传统重复控制器的电流谐波抑制能力显著降低。该文提出一种基于拉格朗日插值法的改进型重复控制器,采用基于拉格朗日插值法的分数阶延时环节,对频率比值小数部分构成的延时环节进行逼近,从而使重复控制器的谐振频率和电机电流实际谐波频率相吻合;为进一步减小电流谐波的跟踪误差,将低通滤波器移出传统重复控制内模,并通过加入相位补偿器保证了系统的稳定性。仿真与实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

基于H_∞和重复控制的三相四线制PV-AF系统

为了提高具有有源滤波功能的光伏并网(photovoltaicpower generation and active filter,PV-AF)系统的动态和静态性能以及稳定性,提出了一种基于H∞和重复控制的PV-AF系统双闭环控制策略。电压外环采用比例积分控制器控制变流器直流侧电压并生成逆变有功电流指令;电流内环采用重复H∞控制器用于跟随逆变指令电流和并联负载谐波补偿电流指令。与传统的电流环PI控制和PR控制方法相比,重复H∞控制器的内模环节提高了电流环跟踪性能,H∞控制环节增强了系统的鲁棒性,使PV-AF系统实现光伏并网逆变的同时,有效地补偿并联负载谐波电流。实验结果表明通过使用该方法,减小系统稳态误差的同时,提高了系统的鲁棒性,有效改善了系统的动静态性能。     

基于H_∞和重复控制的三相四线制PV-AF系统EI北大核心CSCD

为了提高具有有源滤波功能的光伏并网(photovoltaicpower generation and active filter,PV-AF)系统的动态和静态性能以及稳定性,提出了一种基于H∞和重复控制的PV-AF系统双闭环控制策略。电压外环采用比例积分控制器控制变流器直流侧电压并生成逆变有功电流指令;电流内环采用重复H∞控制器用于跟随逆变指令电流和并联负载谐波补偿电流指令。与传统的电流环PI控制和PR控制方法相比,重复H∞控制器的内模环节提高了电流环跟踪性能,H∞控制环节增强了系统的鲁棒性,使PV-AF系统实现光伏并网逆变的同时,有效地补偿并联负载谐波电流。实验结果表明通过使用该方法,减小系统稳态误差的同时,提高了系统的鲁棒性,有效改善了系统的动静态性能。     

采用并联通用内模的三相APF重复控制策略

为了在高精度电流跟踪的前提下,提高三相并联型有源电力滤波器电流跟踪控制的适应性和动态性能,提出了一种基于并联通用内模的复合重复控制策略。并联通用内模能依据指令电流谐波成份的变化调节内模参数,改变内模的补偿范围,而且能将延迟时间缩短至同等补偿范围内模的一半,显著提高了重复控制器应对负载或谐波源变动的能力和动态性能。设计了基于并联通用内模的重复控制器,并采用插入式结构将其与比例控制组成了复合重复控制系统。详细分析了复合控制系统的稳定性、稳态误差和收敛性。将提出的复合重复控制策略应用到三相四线制电网并联APF系统中,并与其他控制策略进行了比较。仿真和实验结果证明了基于并联通用内模的复合重复控制策略的有效性和优越性。     

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。     

一种具有频率适应性的nk±m次谐波重复控制策略及其在四桥臂APF中的应用

针对重复控制动态性能和频率适应性差的缺点,提出一种具有频率适应性的nk±m次谐波重复控制器,采用该重复控制器的有源电力滤波器可以选择性地补偿nk±m次谐波,满足不同应用场合的需求;与传统重复控制CRC(conventional repetitive controller)相比,该重复控制器具有延时时间小、动态响应速度快等优点。当电网电压频率波动时,该重复控制器通过采用新型有限冲激响应FIR(finite impulse response)滤波器逼近CRC内模无法实现的小数延时部分z~(-F),并根据电网实际频率快速调整FIR滤波器的系数,实现其对电网频率变化的适应。仿真结果验证了该重复控制器的有效性和优越性。     

一种基于内模控制的三相电压型PWM整流器控制方法

三相电压型PWM整流器可以减小用电设备对电网的谐波污染并具有比较高的功率因数,因而应用越来越广泛。PWM整流器一般采用双闭环控制,电流内环使用电压前馈解耦型比例积分调节控制。但该方法对整流器准数学模型和参数准确性依赖较强,同时调节器参数繁多导致调试困难。本文将内模控制应用到PWM整流器电流内环控制中,用内模控制器代替传统PI调节器,不需要整流器准确的模型和参数,并能减少系统调节参数,避免重复试验。仿真和实验结果表明,该整流器系统能够保证很高的功率因数和输入电流较好的正弦度,能适应负载和直流母线电压的扰动,电流内环具有很好的跟随和动态性能。     

基于FIR滤波器及分数阶重复控制的变频空调压缩机电流谐波抑制方法

变频空调压缩机在低频运行时存在着较大的电流谐波。当采用普通重复控制器时,由于采样频率与电流谐波基频的比值不一定为整数,使得重复控制器内模与电流谐波基频存在偏差,导致普通重复控制器电流谐波抑制能力下降。针对该问题,采用基于固定采样频率的分数阶重复控制策略。首先,采用Lagrange插值定理去逼近分数延时环节;其次,采用FIR滤波器替代低通滤波器减小相位引起的误差;最后,针对分数阶重复控制器的相位滞后特性,分别进行低、中、高频段相位补偿。试验结果表明,提出的控制策略能够有效地抑制变频空调压缩机低频运行时的电流谐波。     

基于误差迭代PI和改进重复控制的APF补偿电流控制

针对电网谐波污染日益严重的情况,为提高有源电力滤波器(APF)的稳态补偿精度和动态响应性能,从谐振控制器的角度出发,对传统重复控制进行改进,并针对控制对象优化得到最优重复控制参数。同时,为了克服重复控制延时一个周波响应的动态性能缺陷,提出了一种误差迭代比例—积分(PI)控制法,在提高系统动态响应速度的基础上尽可能保证稳态精度。最后,对重复控制的嵌入形式加以改进,通过设置指令前馈通道优化控制结构,得到了改进复合控制的优化结构,实验和仿真结果验证了所提出控制策略的准确性和有效性。     

基于复合控制的永磁同步电机电流谐波抑制策略

当电机转速发生变化时,重复控制(RC)器控制的谐振频率将偏离电流谐波的频率,系统的谐波抑制能力会降低。针对该问题,分析了永磁同步电机（PMSM）的电流谐波数学模型和谐波产生原因,介绍了传统RC原理,并在传统RC的基础上,引入Fal函数,构建了一种基于Fal函数的复合控制策略,使传统RC在稳态过程中具有更好的效果。同时,对传统RC的内模进行改进,并将其嵌入电流环,进一步提高复合控制器的谐波抑制能力。最后以一台5.5 kW PMSM作为研究对象进行仿真分析和试验验证,结果表明了该方法的有效性。     

三相并联型有源电力滤波器补偿电流性能分析与改进

三相有源电力滤波器通常用来补偿非线性负载所引起的谐波和无功电流。在有源电力滤波装置中，其补偿性能的好坏，很大程度上取决于控制器的设计。但由于非理想因素的影响，例如输出电流环路带宽有限、检测电路的延时、指令电流的产生等，都会影响补偿效果，而传统的PI控制由于带宽有限不能实现无静差输出。为了提高三相并联型有源电力滤波器的补偿性能，该文在同步旋转坐标系下提出了一种理想的电流控制策略即基于PI控制和重复控制并联结构的电流控制方法，利用重复控制对于周期扰动信号无差跟踪的特点来提高有源滤波的稳态精度，PI控制保证有源电力滤波器的动态性能。实验结果和理论分析充分证明了所提并联结构电流控制器的可行性。     

基于复合控制的改进型级联STATCOM控制策略

作为当前广泛应用的无功补偿装置,静止同步补偿器(STATCOM)在进行无功补偿的同时,还可以实现对谐波及不对称分量的补偿功能。STATCOM进行多目标补偿时,比例积分(Proportion-Integral,PI)控制难以实现对谐波及不对称分量的无静差控制。为此,提出将一种改进型重复控制技术引入谐波及不对称分量的跟踪控制中,建立了基于重复控制和PI控制的复合控制器的模型,该控制器既可实现对直流信号的快速跟踪控制,又能显著加快对交流信号的响应速度。针对特征谐波的选择性补偿,采用dq坐标变换及递归傅立叶变换(DFT)相结合的电流检测方法。最后,基于多FPGA控制架构搭建了基于H桥的级联STATCOM仿真与实验平台,并通过仿真及实验来验证控制策略的合理性。     

三电平静止同步补偿器内模控制研究

静止同步补偿器(STATCOM)用于电网动态补偿时,无功电流检测环节及电流控制器的设计对其补偿性能起着决定性的影响。在传统的FBD功率理论的基础上,对传统FBD检测法做出改进,引入电网虚拟磁链模观测器代替原有的锁相环对电网电压进行重构,提高了电网电压存在畸变时无功电流的检测能力,同时采用惯性环节代替了低通滤波器降低了检测系统的时延。在此基础上针对静止同步补偿器存在着非线性和强耦合的特性,提出一种基于内模控制原理和三电平空间矢量算法相结合的电流解耦控制方法,根据内模控制基本原理,设计了静止同步补偿器的双闭环内模控制器。基于Matlab/Simulink仿真平台,对改进型FBD无功电流检测方法和电流环内模解耦控制器进行了系统仿真分析,最后通过实验验证了控制方法的正确性和有效性。     

基于重复和PR复合控制的单相PWM整流器的研究

如何减少交流侧电流谐波对电网的影响,是PWM整流器控制的关键问题。针对谐波产生的主要原因,提出了基于重复和PR的复合控制策略。PR控制实现了对正弦电流的无静差跟踪,重复控制利用其内模实现了对谐波扰动的记忆和修正。并基于MATLAB对单相PWM整流器进行了仿真,对比了PR控制、重复控制和基于重复和PR复合控制三种方案的仿真和实验结果,复合控制策略使得交流侧电流谐波少、动态响应快,对电网谐波扰动有更好的抑制效果。     

基于小信号稳定性分析的含VSG微电网电能质量主动控制

为提高分布式电源电力电子变换装置的利用率,实现变流器的功率控制,提高电能质量,文中提出一种基于小信号稳定性分析的含虚拟同步发电机(VSG)微电网的电能质量主动控制策略,在原有双闭环控制器基础上,设计参数化控制器进行谐波抑制,实现控制性能指标的改进。首先,建立基于微电网拓扑的VSG小信号模型,并分析VSG控制过程的稳定性。其次,设计了基于鲁棒观测器的控制器,以电能质量性能指标跟踪误差最小为目标函数,利用优化方法对跟踪误差进行逐步最优求解。通过MATLAB/Simulink对所提控制策略进行仿真,结果表明:所提出的方法实现了变流器鲁棒控制和电能质量治理,性能改善作用明显。     

基于复合控制的有源电力滤波器电流控制策略

大量电力电子设备的使用,导致电网中产生了一系列的谐波。针对谐波抑制方法,提出了一种集无差拍控制和改进型重复控制于一体的复合控制策略,实现对pk±1次谐波的高效补偿。依据有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)的数学模型,推导出应用于有源电力滤波器的无差拍控制算法;提出一种改进型重复控制,缩短工频延时,通过调节内模p的值,抑制pk±1次谐波;详细研究了复合控制的设计方法。将无差拍控制和复合控制进行仿真对比和实验验证,经滤波后网侧电流畸变率分别降至7.8%和2.8%。该结果表明,复合控制可以效地补偿谐波,改善波形质量,同时满足稳态精度和动态性能的要求。     

带LCL滤波并网逆变器改进PR控制策略

针对同步旋转d-q坐标系下的矢量控制需要复杂的坐标变换,又很难消除系统稳态误差的问题。本文为并网逆变器的控制提出了一种基于两相静止坐标系下带LCL滤波的改进PR控制器的新控制策略,减少了一些复杂的旋转坐标变换,简化了控制算法。该控制策略能够实现电网电流无稳态误差跟踪交流指令信号,同时实现了静止坐标系下有功无功(PQ)的解耦控制。最后经过仿真表明,采用改进PR控制器的并网逆变器具有优良的动静态控制性能,实现了电流无稳态误差跟踪,对低次谐波以及指定次谐波具有很强的抑制能力,具有重要的实用价值。