基于EKF的虚拟磁链预测模型及其逆变器控制

虚拟磁链具有计算简单,易于数字化操作的优点,在交流检测应用中备受关注。但受其本身计算的缺点,对电网电压进行积分时引起的直流偏置与积分饱和现象,严重影响空间矢量定向的精确性。同时无论如何简化控制环节计算延时与检测误差在所难免,导致控制时刻电压并非检测时刻电压,对控制效果有一定影响。该控制方案在检测电压信号的过程中加入虚拟磁链技术,设计了虚拟磁链观测器取代锁相环技术,有效的消除了积分时引起的直流偏置与积分饱和现象。同时推出利用卡尔曼滤波的优秀跟踪预测特性拟合采样电压的虚拟磁链优化算法。仿真实验表明优化算法可以有效的减小谐波畸变,减少系统单周期控制时间。对观测器与算法的仿真研究,表明优化算法的观测器能消除积分饱和现象,消除直流分量对精确定向的影响,消除控制环的延时对系统输出造成的影响,提高系统控制精度和稳定性。     

基于新颖虚拟电网磁链观测器可控整流器控制

PWM整流器控制中采用类似于交流电机磁链观测的方法构造了一个以虚拟电网磁链作为定向矢量的无电网电压传感器,对谐波和干扰有良好的抑制作用.传统的虚拟电网磁链采用低通滤波器代替纯积分器以克服直流偏移,但会造成一定的幅值和相角误差.在此采用两个一阶低通滤波器代替纯积分环节的新颖虚拟电网磁链观测器.可使得幅值无差且无相移.实验结果验证了观测器的可靠性和控制方案良好的动静态特性.     

带通滤波器法电压积分型定子磁链观测器

针对定子磁链观测的低通滤波器法电压积分模型受电压电流零漂,积分初值和定子电阻误差的影响,使得观测结果存在直流偏置的问题,提出了能消除直流偏置的带通滤波器法电压积分模型。针对电压积分型定子磁链观测器基本模型进行了误差分析,建立了带通滤波器法定子磁链观测器模型,分析了带通滤波器法定子磁链观测器能够消除直流偏置的原理,并给出了幅值和相位的误差补偿方法。对带通滤波器法定子磁链观测器进行仿真和实验表明:带通滤波器法定子磁链观测器解决了低通滤波器法中的直流偏置问题,消除了观测结果的直流偏置,对观测结果进行幅值和相位误差补偿后,观测的定子磁链与参考磁链波形一致。     

基于虚拟磁链定向的PWM整流器控制方法研究

基于电网电压矢量定向(VOC),考虑PWM整流器结构与交流电机电路结构的相似性,采用类似交流电机磁链观测的方法,构造电网的虚拟磁链作为矢量控制的定向,建立通用的虚拟电网磁链定向(VFOC)的双闭环矢量控制系统。与传统的VOC方案相比较,VFOC方案可以省去交流电网电压传感器,既可以节省空间又可以降低成本。为了解决在观测虚拟电网磁链的过程中,初始值偏差对控制效果的影响,提出一种抗积分饱和的初始值观测处理方法,可以有效地解决初始值给虚拟电网磁链观测器带来的误差。试验验证了采用VFOC可以实现单位功率因数PWM整流控制,且控制器具有较好的静态稳定性和动态快速性。     

一种增强型有源电力滤波器直接功率控制方法

针对无谐波检测有源电力滤波器(APF)直流侧电压对负载有功分量随动性强,补偿效果易受负载突变影响这一问题,提出一种具有鲁棒性的双重滑模比例积分(DSM-PI)电压控制器,该控制器能根据直流侧电压误差分布函数在PI控制器和滑模比例积分(SM-PI)控制器间进行快速转换,从而有效对直流侧电压进行控制。同时对传统虚拟磁链观测器进行改进,运用双低通滤波器(LPF)法进行虚拟磁链定向,实现消除积分初值和零漂的目的。实验结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

新型锁相环定子磁链观测器

在交流电机转矩控制系统当中，需要对电机输出电磁转矩进行观测。准确观测定子磁链是实现转矩精确观测、控制的必备条件。传统磁链观测大都采用对电压积分求得磁链的方法，这种方法会因为直流量偏差的引入而导致积分器饱和。近来提出一种基于锁相环原理的电机定子磁链观测器，可以消除积分飘移以及滞后现象。但是这种磁链观测器只能在静止两相坐标系下对交流电压输入进行观测，而且电机低速运行时的磁链位置观测性能很差。该文提出了一种新型的基于锁相原理的磁链观测器，极大地改善了低速时观测器的稳定性，可以在旋转坐标系下对直流旋转电压进行磁链观测。仿真和试验都验证了这种磁链观测模型的稳定性以及对输入电压的快速跟踪能力。     

PWM整流器的改进虚拟磁链定向矢量控制

针对PWM整流器虚拟磁链定向矢量控制(VFOC)策略中存在因积分初始值选取不当造成的直流偏移问题,设计了改进的带饱和限幅反馈环节积分器的虚拟磁链观测器.对基于纯积分器、惯性环节以及所提出改进方法的3种虚拟磁链观测器进行了对比分析,并给出了基于改进VFOC的PWM整流器系统的仿真与实验波形.结果表明,所提出改进方法在任意交流电压初始相位情况下均很好地观测出了虚拟磁链,证明了所提出的改进控制策略的正确性和可行性.     

基于电压电流混合模型的新型磁链观测器

针对传统磁链观测器存在的积分饱和及直流漂移等问题,提出一种改进的电压电流混合模型磁链观测器。通过对定子磁链观测器的理论分析,对传统电压模型积分方法进行改进并结合电流模型磁链观测器,提出了基于电压电流混合模型的磁链观测器,可以在全速范围内观测到精确的定子磁链,解决了在不同转速下,直流偏置、幅值衰减和相位偏移等问题。混合磁链观测器在中速区存在相位误差,引进补偿环节,对混合模型的输出结果进行相位补偿,降低了饱和效应引起的误差影响,提高了磁链观测器的动态性能。通过仿真对比,验证了改进混合模型磁链观测器在永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制中的可行性和优越性。     

基于虚拟电网磁链定向的电压型PWM变换器研究

为了简化电压型PWM变换器采样电路的复杂程度,提高其抗扰动性能及降低成本,研究了一种基于虚拟电网磁链定向的电压型PWM变换器网侧无电网电压传感器控制策略,给出了一种虚拟磁链观测器误差补偿方法。仿真结果表明系统有很好的控制性能,给出的误差补偿方法可以很好地解决虚拟磁链定向时的稳态误差问题。     

新颖虚拟电网磁链在有源滤波器中的应用

传统的虚拟电网磁链观测存在幅值和相位误差,为了克服此缺点文中提出一种新颖的虚拟电网磁链观测.采用两个一阶低通滤波器代替纯积分环节的新颖虚拟电网磁链观测器可使得观测磁链幅值无差,无相移.同时引入具有自适应调节中点电位的简化三电平SVPWM空间矢量调制策略,并在此基础上提出新颖的多电平有源滤波器相电压重构算法.实验结果验证了有源滤波器采用新颖的虚拟电网磁链定向控制策略不但能实现无锁相环控制,而且对干扰有良好的抑制作用.     

神经PID控制在SVPWM整流器VFDPC中的应用研究

分析了PWM整流器虚拟磁链直接功率控制(VFDPC)的工作原理,得出了基于虚拟磁链观测的瞬时功率估算式。设计了2个高通滤波器级联构成的二阶环节代替纯积分器滤除直流分量来解决虚拟磁链观测中存在的因积分初值选取不当造成的直流偏移问题。为提高PWM整流器直流电压稳定性,在电压外环设计了神经PID控制器。仿真结果表明,与传统PID控制相比,基于神经PID控制的SVPWM整流器直接功率控制系统直流侧电压稳定、动态性能更好。     

无电网电压传感器三电平PWM整流器研究

在大功率三电平整流器应用中,为降低成本、提高性能,研究了一种无电网电压传感器三电平PWM整流器。在分析其数学模型的基础上,采用三电平SVPWM简化算法,将传统两电平电压空间矢量控制算法应用于三电平,并结合一种新颖的虚拟磁链观测器,提出了基于虚拟电网磁链定向的三电平PWM整流器矢量控制策略,在双三电平变频器系统中对其进行实验研究。实验结果表明,该三电平PWM整流器可较好地稳定直流母线电压,提高整流器功率因数,并具有良好的动静态特性。     

微型燃气轮机发电系统新型并网控制技术

为了满足微型燃气轮机发电系统的并网要求,降低变换器的成本和提高可靠性,提出一种耦合虚拟磁链观测方案以解决磁链观测的偏置和启动电流突跳问题,获得了无电网电压传感器的虚拟磁链同步旋转坐标系统,设计了基于改进虚拟磁链观测器的直接功率控制策略的新型并网控制器。针对并网过程中的能量传输要求,进一步抑制发电机功率变化导致母线功率的传输波动,采用功率前馈的并网控制方案,改善了系统功率控制能力。仿真和实验结果表明,这种新型并网控制器能够稳定运行,能量传输具有快速性和稳定性。     

基于PR控制和虚拟阻抗的光伏并网逆变器的研究

设计了一种采用准比例谐振控制零稳态误差的光伏并网逆变器控制系统。与常规的PI控制相比,该控制方法可对正弦输入信号进行无静差跟踪,同时克服了常规比例谐振(PR)控制器抗电网频率波动能力差的缺点。此外,结合虚拟阻抗技术,改善了传统LCL输出滤波器的性能,实现对LCL滤波器高频谐振的有效抑制而又不带来系统功率损耗。仿真试验证明,基于准比例谐振控制和虚拟阻抗技术的光伏并网逆变器具有良好的稳态性能和抗干扰能力。     

基于预测虚拟转矩控制的DFIG并网逆变方法

针对双馈风力发电机组(DFIG)高性能并网控制问题,提出一种DFIG并网逆变系统预测虚拟转矩控制方法。虚拟转矩的概念衍生于直接转矩控制中的电磁转矩,是由DFIG的转子磁链和电网虚拟磁链合成产生的。在建立DFIG并网逆变系统数学模型的基础上,分析了不同扇区中电压矢量对系统虚拟转矩、转子磁链的影响趋势,选取一个包含两个有效电压矢量和一个零电压矢量的三矢量序列,并给出功率无差拍跟踪时的矢量作用时间求取方法。最后,基于55 kW双馈风力发电实验样机对所提预测虚拟转矩方法进行性能验证。实验结果表明,该方法可实现DFIG系统平滑、无冲击并网,保证了并网接入点的动、稳态电能品质。     

基于虚拟磁链的PWM整流器解耦控制策略研究

提出一种基于虚拟磁链估计值的电流解耦控制方法,用以对PWM整流器进行虚拟磁链定向矢量控制(Virtual Flux Oriented Vector Control,简称VFOC)。针对传统虚拟磁链观测方法存在初始值选取以及直流偏移等问题,提出一种基于级联型惯性环节的改进型虚拟磁链观测器。对比分析结果表明,所提出磁链观测器能很好地消除传统方法存在的不足。仿真和实验结果证明,所提出的解耦控制方法正确且有效。     

基于自适应虚拟阻抗的新能源微电网功率控制系统

传统新能源微电网功率控制系统因忽略虚拟阻抗而不利于随机位置分布式电源的结合,导致容易发生电网故障,致使微电网整体瘫痪。为了解决上述问题,本文提出基于自适应虚拟阻抗的新能源微电网功率控制系统的研究。引入虚拟阻抗,降低逆变器输出功率的耦合程度。通过逆变器额定容量比值确定虚拟电阻取值范围,计算微电网输出电压,保障微电网输出电能质量。在积分控制器下控制虚拟阻抗电阻数值,使逆变器输出功率趋近于积分控制器计算得到的功率参考值,保障输出功率的稳定性,实现对新能源微电网的功率控制。设计仿真实验,结果显示：本文方法控制的逆变器在同容量逆变器并联条件下,输出的有功功率最为稳定,无功功率保持均分状态;不同容量逆变器并联条件下,输出的有功功率稳定用时最短、无功功率基本与额定容量比匹配,充分说明提出方法对新能源微电网的功率控制及运行具备较好的控制效果。     

基于虚拟磁链的APF准谐振控制研究*

传统基于瞬时无功功率理论检测方法需用到锁相环对电网电压进行锁相,在网侧电压波形畸变、频率波动等恶劣电网环境下会影响检测的准确性,提出了一种改进的控制方案。采用基于虚拟磁链的定向方法来得到与电网电压同频同相的相角信号,通过在低通滤波器的输入端设置交叉补偿环节,避免积分器饱和现象出现,提高磁链观测的准确性。在旋转坐标系下,三相并联有源滤波器数学模型的d轴和q轴之间存在耦合,这里采用状态反馈解耦控制和电网电压前馈的方法实现解耦控制,避免了电网电压扰动影响,采用准谐振控制器有针对地对特征次数谐波进行补偿。仿真结果验证了该控制方案的有效性。