基于滤波电容电流补偿的并网逆变器控制

在并网逆变器中,LC滤波器因容易控制和具有良好的高频衰减特性而应用广泛。分析了输出滤波电容对采用LC滤波的并网逆变器并网电流幅值、相位和低次谐波的影响,提出一种采用滤波电容电流补偿和电网电压前馈的数字PI控制策略,给出了离散时间域下控制器参数的设计方法,并从电网谐波阻抗角度分析了控制器抑制电网电压扰动的能力。理论分析和实验证明,该方案能有效降低并网电流的谐波畸变率(THD),提高并网逆变器输出电能质量。     

基于干扰对消原理设计应用于高压直流系统的有源直流滤波器

有源直流滤波器是高压直流输电系统谐波抑制的主要装置之一.针对现有控制方案的缺点,提出一种基于干扰对消原理的控制策略.新的控制策略中,选取传输线电流作为反馈信号,把整流站谐波电流视为系统干扰源,由多个滤波器构建补偿控制器去消除系统干扰.在不改变系统特征方程的条件下,可以有效地改善系统稳态误差,并进一步简化主控制器的设计,从而提高系统的响应速度,增加系统稳定裕量.仿真和实验的结果验证了该控制方案的优越性.     

近似逆系统方法应用于HVDC的有源直流滤波器

谐波治理是高压直流(HVDC)输电的关键技术之一。文中分析了应用在HVDC直流侧的有源直流滤波器的工作原理，从跟踪控制的角度出发，选取谐波源电流作为检测对象，把补偿电流作为反馈信号，构建了基于近似逆系统控制的复合控制；在控制器实现中，提出了以滤波器组构建近似逆系统的方法。PSCAD仿真和样机实验结果验证，因避开了弱信号提取问题，加之近似逆系统控制的快速稳定性，有源直流滤波器系统稳定、滤波效果优良，为下一步工业实施奠定了基础。     

并联型直流有源电力滤波器的控制系统设计

并联型直流有源电力滤波器可以有效抑制高压直流输电线路谐波,但该滤波器对其控制系统的性能要求也较高。文中采用输电电流高增益反馈控制方法作为控制策略,并依此方法确定了各项设计参数。同时,针对该控制方法的要求基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)设计了一套控制器装置。该装置通过锁相环实现了同步采样和控制。该方法既提高了谐波检测准确度,又能使数字滤波处理的通带频率自动跟踪系统频率变化。该装置实现了一种具有较小相移的脉宽调制模块,保证了谐波抑制性能和滤波系统的稳定。基于该控制系统的样机实验获得了良好的谐波抑制效果。     

基于近似逆系统设计方法的直流有源滤波器

谐波治理是高压直流(High Voltage Direct Current,HVDC)系统的关键技术之一。本文分析了应用在HVDC直流侧的直流有源滤波器工作原理,提出了近似逆系统的控制策略。并在PSCAD／EMTDC软件平台和实际装置中进行了实践。仿真和实验样机验证了逆系统控制的可行性和有效性。控制系统稳定,滤波效果优良。     

基于近似逆系统设计方法的直流有源滤波器

谐波治理是高压直流(High Voltage Direct Current,HVDC)系统的关键技术之一。本文分析了应用在HVDC直流侧的直流有源滤波器工作原理,提出了近似逆系统的控制策略。并在PSCAD／EMTDC软件平台和实际装置中进行了实践。仿真和实验样机验证了逆系统控制的可行性和有效性。控制系统稳定,滤波效果优良。     

基于R_d阻尼型LCLLC滤波器的永磁同步发电机绕组谐波抑制

在永磁风力发电系统中,为了减轻机侧变流器产生的脉宽调制(PWM)高频脉冲波对定子绕组的绝缘损害,降低谐波电流造成的发电机损耗,在分析传统PI控制策略的基础上,提出了一种新的策略。将谐振控制器与二自由度(2DOF)PID控制器相结合,设计谐振二自由度PID(R-2DOF PID)控制器,并通过粒子群(PSO)算法优化控制器参数,获得较强的电流跟踪能力、稳定的控制和良好的谐波电流抑制效果。同时,在机侧变流器端设计Rd阻尼型(滤波器电容支路串联电阻)LCLLC滤波器衰减PWM高频脉冲中的高次谐波,与传统PI控制结合Rd阻尼型LCL滤波器的谐波抑制策略相比,提出的控制器不仅能抑制电流谐波,实现电流环的无差拍控制,而且能减小外界扰动带来的影响,增强控制器的动态稳定性。使用MATLAB/Simulink对永磁同步发电机进行仿真试验,仿真结果表明,LCLLC滤波器对于滤除PWM高频脉冲的谐波成分效果较好,R-2DOF PID控制器可对周期信号进行无误差跟踪,达到抑制谐波的目的。     

Development of a hybrid margin angle controller for HVDC continuousoperation

The objective of this paper is to present a new hybrid margin angle control method for HVDC continuous operation under AC system fault conditions. For stable continuous operation of HVDC systems, the margin angle controller must be designed to maintain the necessary margin angle to avoid commutation failures. The proposed method uses the open loop margin angle controller (MAC) as the basic controller, and adds output from the closed loop MAC to correct the control angle. A fast voltage detection algorithm is used for open loop control, and margin angle reference correction using harmonics detection for closed loop control are also developed. The combination of open and closed loop control provides quick responses when faults occur with stable and speedy recovery after fault clearance. The effectiveness of the developed controller is confirmed through EMTP digital simulations and also with the experiments using an analogue simulator     

基于重复控制的有源电力滤波器6k±1次谐波补偿

采用重复控制(RC)有利于提高有源电力滤波器(APF)的补偿性能。针对三相整流电路产生的6k+1次谐波为正序量,6k-1次谐波为负序量的特点,提出了dq旋转坐标系下的选择性RC内核,用于补偿6k±1次谐波。为消除该RC内核存在的N/6拍延时不为整数的影响,引入基于Thiran近似法的无限脉冲响应(IIR)滤波器来逼近所需的分数延时特性,提高系统补偿性能。采用重复控制器串联比例—积分(PI)控制器的复合控制结构,并对该复合控制系统进行了理论推导及稳定性分析,进而给出了控制器的详细设计方法。最后通过仿真验证了所提方法的有效性和优越性。     

基于DSP的混合有源电力滤波系统数字控制器的设计

对并联混合型有源电力滤波系统的构成和工作原理作了分析研究,它是由小容量有源滤波器通过变压器和无源滤波器串联构成的,并与被补偿的谐波负载并联连接。基于。TMS320F240 DSP的开发套件,采用脉宽调制(PWM)定时器下溢中断工作方式,设计了数字控制器主程序和中断服务子程序。设计的一套实验系统用来消除谐波负载产生的谐波影响。实验结果表明,有源电力滤波器投入后,电网谐波电流得到了有效的抑制。     

LCL滤波的三相并网逆变器电流双环控制策略

对于LCL滤波的三相并网型逆变器系统,电网电压畸变会增加网侧电流总谐波。针对该问题,分析了传统逆变侧电流单环控制策略无法有效抑制电网电压畸变对网侧电流的影响。为了增加网侧电流对电网电压畸变的抗扰性,提出了电流双环的控制策略。内环通过PI控制器实现对逆变侧电流的控制,外环通过PI+PR的控制方案完成对网侧电流的控制。通过推导系统的输出导纳的频率响应,分析了在提出方案下,网侧电流能够更有效地抑制网侧电压畸变的影响。仿真以及100kW样机的实验结果验证了该控制策略的有效性。     

高压直流输电模拟系统的微机控制

论述了用16位单片微机MCS-96实现的高压直流输电(HVDC) 模拟系统换流桥的全数字控制方案。在研究过程中力求充分利用微机本身资源 和尽可能通过软件来达到目的，以减少外围设备电路。介绍了微机控制器的硬 件、软件结构和功能，HVDC控制特性以及包括低电压电流限制(VDCL )、PI调节及定触发角控制在内的各种控制方式的控制原理。最后还给出了 在该控制器作用下HVDC模拟系统的部分运行结果。     

轻型高压直流输电系统的动态建模及非线性解耦控制

轻型高压直流输电是基于脉宽调制电压源型换流器的新一代直流输电,具有功率控制灵活、可向有源和无源网络输电、产生的谐波含量小等优点。建立了基于同步旋转坐标系下的轻型高压直流输电系统的动态模型,采用反馈线性化方法设计了非线性解耦控制器,实现输送有功、无功功率的独立控制。应用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对轻型直流输电系统的功率调节控制原理进行了仿真分析,对模型和控制器的有效性进行了多角度验证。     

基于优化设计数字滤波器在伺服控制中的应用

在高精确度伺服控制系统中,通常采用零相位误差跟踪控制器ZPETC作为前馈控制器, 作用是消除相位误差,但是,ZPETC将导致很小的增益误差。为改善ZPETC对系统增益性能的影响,提出一种基于L2范数优化的前馈控制器设计方案,通过选取适当的目标函数,设计出最优的数字滤波器,将此滤波器与ZPETC串联组成新的前馈控制器,此滤波器在保持系统零相位误差的同时,改善了系统的增益性能,提高了跟踪精确度。仿真实验表明,采用本文提出的优化设计方案,能够改善系统的运动跟踪性能。     

多重采样在APF数字控制中的应用研究

有源电力滤波器(APF)控制器的主要功能是跟踪谐波电流指令,对控制器的稳态误差在较大频率范围内都有很高的要求.通常在采用数字控制的系统中,提高采样频率有助于提高系统的性能,采样频率越高,离散控制器与模拟控制器的性能越接近.多重采样在提高采样频率的同时,并不要求提高载波频率和开关频率,可以应用在高带宽场合.实验结果表明,采用多重采样后,相比于传统采样方式,APF的补偿性能有了明显提高.     

一种新的优化协调控制在轻型直流输电中的应用

轻型直流输电是一种新型的直流传输技术，采用电压源型(VSC)换流站以及PWM控制技术。建立了轻型直流输电系统模型，提出一种在发电机励磁和轻型直流输电之间优化协调控制方法，用于改善系统暂态稳定和抑制系统故障后振荡。作为算例，该协调控制方法被用于含有轻型直流输电的多机系统，并将该优化协调控制与发电机励磁、轻型直流输电系统相互独立的控制做一比较，仿真结果表明，在系统大小扰动下，该控制能够给系统提供更好的阻尼特性。     

基于UPFC抑制HVDC换相失败的控制方法研究

针对高压直流输电(high-voltage direct current,HVDC)系统发生换相失败的问题,运用统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)减小HVDC系统发生换相失败的概率,并对UPFC的原有控制策略进行改善。当系统交流侧发生故障,UPFC并联侧控制策略采用交流侧母线电压参考值调节方法抑制换相失败的发生。引入故障水平FL来表征HVDC系统的故障严重程度,通过理论分析和PSCAD/EMTDC仿真验证:当故障水平FL为18.7%时,UPFC原有控制策略与改善后的控制策略均可抑制换相失败的发生;故障水平FL为23.1%时,只有改善后的控制策略可有效抑制换相失败的发生;故障更为严重,当故障水平达到FL为93.56%时,改善后的控制策略可有效降低连续换相失败的发生概率。运用UPFC动态无功补偿能力可增强HVDC系统受端交流系统强度,提高换相失败的抵御能力,从而有效改善了HVDC系统的运行特性。     

有源滤波器控制延时的新型补偿方法

有源滤波器的控制对实时性要求很高,控制延时情况的存在对谐波治理效果影响较大,其中可控器件的死区效应和数字化控制器存在是延时的两个主要方面。本文首先分析延时对系统控制的影响,然后根据重复控制能够消除稳定闭环内所有周期性误差的特点,提出采用改进的重复控制技术进行补偿的方法来有效减小延时以提高系统整体性能的方案。仿真和实验结果验证了延时对控制的影响以及补偿方法的有效性。     

A New Design of Wide-Area MIMO Coupling Robust HVDC Supplementary Controller

A new multi-input multi-output (MIMO) robust coordination approach for the controller design of multi-infeed high voltage direct current (HVDC) system is proposed. This design will enhance the damping of certain low frequency oscillation mode. The dominant mode ratio (DMR) is applied to choose the appropriate feedback signals, while time delay of wide-area signals is considered. The Total Least Squares-Estimation on Signal Parameters via Rotational Technique (TLS-ESPRIT) algorithm serves in identifying the MIMO system model. To reach the best control effect and disturbance suppression level, the mixed H₂/H_∞ robust theory with regional poles placement is introduced to design the controller. The new MIMO design approach avoids system decoupling in complex situation, and it uses the interactions of different control loops to enhance the system's stability when most MIMO HVDC controllers are designed by decoupling strategy. Simulation results of a multi-infeed HVDC system validate the control effect and robustness of the proposed method.     

A robust adaptive control with unmodeled dynamic for HVDC transmission systems

Utilizing the feature of quick response of HVDC to improve the performance of AC/DC system has become the emphasis to be researched. This paper introduces firstly the principle of the robust adaptive control of nonlinear systems with unmodeled dynamics, then developed the robust adaptive additional control of HVDC with unmodeled dynamics of generator in order to improve stability of power system. The additional control of HVDC with unmodeled dynamics only uses the local signals and its design is simple, furthermore it can obviously improve the stability of power system in different operational conditions. Experimental results using the presented concepts obtained on single machine infinite bus model are also included. These results prove the efficiency of the control scheme. The design process of controller provided a new idea to design controller by use of simplified model. __________ Translated from Journal of Sichuan University (Engineering Science Edition), 2005, 37(5): 154–158 (in Chinese)