基于虚拟磁链的STATCOM定频直接功率控制

提出一种基于虚拟磁链的无电网电压传感器瞬时功率检测方法,用以对STATCOM进行直接功率控制（DPC）。针对传统开关表DPC因PWM变流器开关频率变化造成的滤波器设计困难等问题,采用电压空间矢量调制（SVPWM）方式实现定频控制。理论分析及仿真结果表明,基于虚拟磁链的STATCOM定频DPC系统具有结构简单、抗干扰能力强、动静态特性好等优点,实现了无功功率的快速检测和动态补偿。     

STATCOM直接功率控制仿真研究

基于H桥级联的STATCOM具备易拓展、体积小、可模块化实现等突出优点,现已成为国内外电力领域的热点。本文首先研究并分析了它的拓扑结构、补偿原理及开关状态,并在此基础上分别建立了STATCOM和H桥模块的数学模型。然后,分析STATCOM数学模型,引入线性PI控制器对其解耦,并建立了功率解耦控制策略。另外,根据虚拟磁链理论和功率估算方法,建立了基于虚拟磁链的直接功率控制。最后,利用MATLAB进行仿真,论证了方法的可行性,并得出了基于虚拟磁链的直接功率控制方法具有响应速度快,能够快速跟踪电压矢量角,但电流谐波含量高,PI参数难设计;功率解耦控制策略实现简单,电流谐波含量低等结论。     

基于虚拟磁链的STATCOM直接功率控制研究

对基于H桥级联的静止同步补偿器(STATCOM)进行了研究,分析了虚拟磁链观测器的原理和基于虚拟磁链的直接功率控制算法,对虚拟磁链观测器中的纯积分环节进行了改进,应用级联惯性环节代替纯积分环节来消除纯积分环节带来的稳态误差,从功率守恒的角度分析了直流侧电压不平衡的因素,引入了分布式直流侧电压控制算法。在MATLAB仿真软件中对功率解耦控制算法与基于虚拟磁链的直接功率控制算法进行了仿真分析,结果表明基于虚拟磁链的直接功率控制算法有更好的动态性能,且验证了直流侧控制算法的正确性。最后,在一台以VME控制箱为核心控制器的3级链式STATCOM系统上对控制策略进行了验证,实验结果表明了算法的有效性、可行性。     

STATCOM的虚拟磁链定向矢量控制策略

针对传统电流控制方法在静止同步补偿器(STATCOM)无功补偿方面存在的问题,提出了一种新的基于虚拟磁链定向的矢量控制(VFOC),将其基本思想应用在电网电压控制中。详细论述了VFOC的控制原理,将STATCOM的各状态方程在虚拟磁链定向矢量坐标系中体现出来,通过算法实现对并网逆变器输出无功和有功功率的控制。仿真和实验结果表明基于VFOC的STATCOM具有良好的动态性和实用性,无功补偿效果良好,使得以空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制为代表的电流控制方式的缺陷得到了很好的弥补。     

基于虚拟磁链的PWM整流器直接功率控制

为了改善传统直接功率控制系统的性能和可靠性,采用虚拟磁链定向的方法来实现功率估算.在Matlab/Simulink环境下,通过搭建了基于虚拟磁链的18扇区开关表仿真模型,并与传统的电压定向开关表控制进行比较.仿真结果表明:基于虚拟磁链的控制系统具有良好的动静态特性,系统可靠性较好,能有效抑制整流器对电网的谐波干扰.     

基于改进型虚拟磁链的MMC直接功率控制

介绍了模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的拓扑结构和工作原理,针对MMC常用的双闭环矢量控制策略存在控制参数种类繁多、动态响应较慢等问题,采用虚拟磁链定向的方法实现了对MMC的功率估算,间接获取电压角度。提出一种基于二阶级联型惯性环节的改进型虚拟磁链观测器,解决了传统的虚拟磁链观测方法存在初始值选取和直流分量等问题。在Matlab/Simulink仿真环境下,搭建了20个子模块数的MMC仿真模型,仿真结果表明了基于改进型虚拟磁链的直接功率控制方法正确、有效。     

基于虚拟磁链的PWM整流器模型预测直接功率控制

为了省去基于虚拟磁链定向的传统直接功率控制(DPC)中的滞环比较器和开关表以及基于电压定向的传统模型预测直接功率控制(MPDPC)中的交流电压传感器,提高系统的动态响应,实现功率的准确跟踪,在二者的基础上结合空间矢量脉宽调制(SVPWM),再引入延时补偿和重复控制,在两相静止坐标系下,以电网电压作为基本控制矢量,利用功率给定值与实测值的误差平方和最小建立目标函数,提出一种基于虚拟磁链的电压型PWM整流器的改进MPDPC方法。将传统DPC、传统MPDPC与改进MPDPC进行了仿真和实验对比研究。仿真和实验结果表明,所提改进MPDPC方法提高了功率跟踪精度,减小了功率纹波,降低了电流谐波畸变率。     

基于虚拟磁链的三电平PWM整流器定频DPC

将基于新颖的虚拟电网磁链定向的定频直接功率控制(DPC)策略应用于三电平PWM整流器,不仅可以固定开关频率,简化滤波器设计,而且通过构造出来的虚拟电网磁链作为定向矢量,可以很好地抑制谐波和干扰,实现对PWM整流器的高动态性能控制。重点对传统虚拟电网磁链中存在的两方面不足,即虚拟电网磁链估算中存在的积分初值问题和初始角观测问题,分别提出了改进措施。最后通过仿真和实验验证了观测方法的正确性和控制策略的有效性。     

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。     

基于空间矢量的PWM整流器直接功率控制

为克服传统型直接功率控制开关频率不固定的缺点,提出了一种基于空间矢量调制的三相Boost型PWM整流器直接功率控制策略(DPC-SVM).虚拟磁链估计器代替电压传感器,运用瞬时功率理论,估算虚拟磁链来计算有功和无功功率,采用电压外环和功率内环的控制方式,并做了仿真研究.研究和分析表明,DPC-SVM的应用使系统具有结构和算法简单、动态响应快、高功率因数、开关频率固定和低谐波等特性.     

双馈风机电网侧变换器控制方法研究

在双馈风机风力发电中,转子侧广泛采用双PwM变换器作为风机励磁及控制器件。针对靠近电网侧的PWM换器的控制方法进行研究,分析了传统直接功率控制方法的原理和特点,针对开关表的使用导致系统开关频率不固定的问题,提出了使用空间电压脉宽调制（SpaceVoltageVectorPulseWidthModulation,SVPWM）技术代替开关表的控制策略。以达到固定开关频率的效果,同时将虚拟磁链（VirtualFlux,VF）理论引入直接功率控制策略中,大大价低了系统复杂程度。仿真结果表明,基于vF—SVPWM的直接功率控制的方法,达到了固定开关频率、降低系统复杂性以及实现电网侧PWM变换器交流侧单位功率因数运行的效果,系统具有良好的动静态性能．     

基于空间矢量调制的直接转矩控制算法研究

针对传统的直接转矩控制由于采用滞环比较器对磁链和转矩进行直接控制,导致出现开关频率不恒定,磁链和转矩脉动大的问题,提出一种基于空间矢量调制的直接转矩控制方法.根据感应电机的数学模型,建立磁链、转矩双闭环PI控制回路.直接以磁链和转矩作为控制量,采用空间电压矢量调制策略.该方法具有矢量控制连续平滑和直接转矩控制快速响应的特性.仿真和实验结果表明,相对于传统的直接转矩控制,基于空间矢量调制的直接转矩控制方案的开关频率恒定,大大减小了转矩脉动,改善了电流和磁链波形,使系统具有良好的动、静态性能,验证了该方法的可行性和有效性.     

直驱式风力发电系统并网变流器研究

在三电平永磁直驱风力发电系统并网变流器数学模型的基础上,采用一种固定开关频率的直接功率控制方法,并使用虚拟电网磁链获取电网电压角度,省略了电网电压传感器.仿真结果表明:该控制方法实现了有功功率、无功功率的动态解耦,可实现单位功率因数运行,具有良好的动静态性能.     

三相并联型有源滤波器控制研究

介绍了基于虚拟磁链的有源滤波器直接功率控制工作原理,提出了一种针对于三相三线制有源滤波器的控制方案。该方案采用虚拟磁链进行定向,省去了常规电压定向所使用的电压传感器。利用矢量调制环节发出驱动脉冲,实现恒频控制。提出将模糊PI控制器应用于直接功率控制系统的电压控制环节,具有鲁棒性强和动态响应速度快等优点。仿真结果证实了所设计的基于虚拟磁链的有源滤波器直接功率控制系统的正确性和有效性。     

基于恒定开关频率的12区段DTC系统的研究

传统的直接转矩控制方法将磁链控制为六边形或是6区间圆形,转矩的控制使用一个滞环比较器,这种方法会造成开关频率变化、转矩脉动过大。为解决这些问题,在传统直接转矩控制的基础上介绍一种改进方法,将传统6区间圆形磁链细分为12区间,并使用一种恒定开关频率控制器以取代转矩滞环比较器,来解决传统6区间磁链以及转矩滞环比较器存在的缺陷。仿真结果表明,该方法能保持开关频率恒定,并能有效地减小转矩脉动。     

采用滞环调节的直接转矩控制系统新型建模研究

从直接转矩控制(DTC)的基本原理出发,提出了一种适合于全速范围的新型系统仿真模型.针对传动系统开关器件的开关频率对大中功率感应电动机高速域DTC控制的约束,设计了一种基于施密特触发器的变容差磁链滞环调节器,以实现高低速时多边形磁链轨迹和近似圆形磁链轨迹的平滑切换.仿真结果表明了该模型的有效性,能保证系统的控制品质,具有工程实用价值.     

Control of three phase PWM rectifier using virtual flux‐based predictive direct power control and SVM under harmonic conditions

In this paper, a new predictive direct power control algorithm to control the PWM rectifier based on virtual flux (VF) is presented. In this algorithm, supply network and the line inductances are assumed as an induction machine and so virtual flux space vectors are assumed corresponding with the space vector of the network voltages. Instantaneous active and reactive powers and finally convertor average voltage in both stationary and rotating reference frames are calculated by the virtual flux space vector components. The main advantages of the proposed method are low total harmonic distortion of the input current and low ripple in the instantaneous active and reactive powers and direct current‐bus voltage under harmonic distorted condition of the supply voltage in comparison with voltage‐based predictive direct power control (V‐PDPC) method. Proposed VF‐PDPC method with space vector modulation switching strategy was tested in simulations and compared with the V‐PDPC method. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.