三相并网变流器弱电网下频率耦合抑制 控制方法

该文针对弱电网情况下三相并网变流器的频率耦合现象的产生机理和抑制方法开展了研究。首先在静止坐标系下针对三相并网变流器进行复矢量形式的导纳建模,模型中考虑了控制器中电流环、锁相环和直流电压环的影响。然后在模型基础上重点研究了锁相环和直流电压环对频率耦合特性的影响,基于系统的等效传递函数框图,分析了在弱电网条件下频率耦合分量对系统稳定性的影响。为了抑制频率耦合特性,针对系统中由于锁相环影响q轴电压和直流电压环影响d轴电流引起的dq轴不对称的问题,提出了补偿锁相环和电压环不对称影响的频率耦合抑制控制方法,理论分析表明该改进控制方法可以有效抑制频率耦合现象,提高系统稳定性。最终通过实验验证了所提频率耦合抑制方法的有效性。     

弱电网下基于电压扰动补偿的并网变换器改进控制方法

在弱电网条件下,并网变换器的控制系统与电网阻抗相互耦合,导致并网系统的稳定性降低,其中并网点电压扰动对锁相环和直流电压环的影响是导致并网变换器稳定性下降的关键因素。变换器阻抗模型是系统稳定性分析的基础,因此,首先在dq坐标系下,建立了包含电流环、锁相环和直流电压环等环节的三相并网变换器小信号阻抗模型。由阻抗模型中各变量的传递关系,能够找出并网点电压对锁相环和直流电压环输出的扰动通道,推导出扰动分量对控制器输出影响的表达式。在此基础上,将锁相环和直流电压环输出扰动补偿项添加到d轴和q轴电流环控制器,进而提出了基于并网电压扰动补偿的控制方法。理论分析结果表明,该方法可以在弱电网条件下有效降低电网阻抗与控制器耦合的影响,提高并网系统的稳定性。实验结果验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。     

基于双dq坐标变换的三相电压锁相环的研究

提出了一种三相电压不平衡情况下,三相电压基波频率、正序电压分量和负序电压分量相位锁定方法。正序dq坐标变换时,负序电压分量将在dq轴电压分量上产生交流分量,导致基于dq坐标变换的三相电压锁相环存在误差;通过提取负序dq坐标变换中dq轴的直流电压分量,对正序dq坐标变换q轴电压分量进行补偿,从而准确快速锁定正序基波电压相位。通过负序dq坐标中d轴和q轴的直流电压分量检测负序电压初相角,锁定负序电压相位。仿真结果表明,该方法能够快速准确地锁定三相电源在不对称情况下的基波频率、正序电压相位和负序电压相位。     

基于锁相环和虚拟电网磁链的三相并网逆变器

为了提高三相并网逆变器的可靠性、降低并网逆变器的成本,提出一种基于锁相环和虚拟电网磁链的无电网电压传感器的控制策略。根据三相并网逆变器在同步旋转坐标系下的动态数学模型,采用虚拟的电网磁链矢量定向的矢量控制和d、q轴电流双闭环控制,实现了d、q轴电流的解耦控制,使q轴电流控制有功功率,d轴电流控制无功功率。实验结果表明,三相并网逆变器输出电流正弦度良好,谐波含量小,同时有很好的动、静态特性,从而验证了该方案的可行性和正确性。     

基于优化负载电流前馈控制的400Hz三相PWM航空整流器

研究了应用于400Hz航空电网的三相高功率因数PWM整流器的控制方法及实现技术.为抑制输出直流电压波动,提高系统动态性能,提出了一种优化的负载电流前馈补偿控制策略,有效地改善了系统对输入电压突变和负载突变的响应特性;深入分析了影响输出电压动态响应的主要因素,给出了基于系统小信号平均模型前馈补偿控制器的设计原则和方法.仿...     

带变压器的链式SVG控制策略研究

为提高电力系统的安全运行水平和电能质量,链式SVG已成为交流输电系统中广泛应用的无功补偿设备。分析了带变压器的链式SVG的拓扑结构,在d,q旋转坐标系下对其控制策略进行了研究。电流控制策略采用d,q旋转坐标系下的前馈解耦控制。为解决链式SVG的直流侧电压稳定和不平衡问题,提出直流电压的分级控制策略。最后应用Matlab进行了系统仿真和实验,验证了该控制策略具有良好的动态响应和静态补偿效果。     

一种三相PWM整流器控制方法研究

在三相PWM整流器d q轴数学模型的基础上 ,研究了其网侧电流控制策略 ,讨论了基于电网电压前馈控制和网侧电流补偿控制的解耦控制方法 ,提出了一种结合间接电流控制和直接电流控制方法的矢量控制策略 ,并通过仿真验证了控制策略的正确性和有效性。     

同步相位与瞬时对称分量的检测新方法

电网不对称故障时,快速、准确地检测同步相位和对称分量,是基于电压源逆变器的灵活交流输电系统(FACTS)装置实现控制与保护的关键问题之一。在分析传统三相锁相环工作原理和负序分量影响锁相环(PLL)检测性能的基础上,设计了一种同步相位与对称分量的一体化实时检测新方法。该方法在正负序同步坐标系下采用电压前馈补偿实现对称分量的检测,用测得的基波正序电压q轴分量作为锁相环的输入,用锁相环的输出相位作为同步坐标变换的参考相位。并分析了该方法实现的机理,给出了检测电路的实现框图,同时进行了实验验证。结果表明,该方法既能在电网电压不对称时准确检测同步相位和对称分量,又能消除交流系统频率变化对检测同步相位和对称分量的影响。     

三相电压型PWM整流器电流环前馈控制研究

在三相电压型PWM整流器中,为实现d轴电流环路和q轴电流环路的解耦控制,同时,提高电流环对电网电压等外部因素的抗扰性能,改善输入电流波形,引入了电流环前馈控制。本文通过对三相PWM整流器的小信号分析,得到了提高电流品质的电流环前馈单元。然后,针对小信号模型静态工作点偏移问题,通过控制方法的改进,补偿了直流电压静态工作点偏移引起的电流环控制性能变化。同时,研究了改进的前馈控制方法对启动尖峰电流的抑制作用。最后,实验结果验证了控制方法的有效性。     

三电平电压型PWM整流器的研究

介绍了三电平电压型PWM整流器的基本原理,采用了基于d,q轴的前馈解耦控制策略.运用负小矢量首发的空间矢量脉宽调制算法( SVPWM),给出了算法的具体实现过程.探讨了影响中点电位平衡的主要原因,提出了检测直流电容电压和中点电流调节正负小矢量作用时间的中点电位平衡策略.仿真和实验验证了所提控制策略和调制算法的有效性.     

变频器SVPWM整流输入输出解耦控制研究

针对变频器能量回馈及数学模型直流电压与d,q定向坐标系下q轴电流之间的非线性耦合问题,利用非线性状态反馈和坐标变换,实现了变流系统的输入输出解耦控制和完全精确线性化,将原系统分解为直流电压线性子系统和9轴电流线性子系统,并分别进行控制器校正设计.理论分析和实验表明,变频器变流系统解耦线性化控制比常规矢量控制PI调节具有...     

三相电压型PWM整流器混合控制研究

针对三相电压型PWM整流器的非线性特点,提出了一种混合控制方案.电流内环采用滑模控制,根据指数趋近律算法设计两个滑模电流控制器.电压外环采用负载电流前馈补偿和输出直流电压反馈控制的方法.采用空间矢量脉宽调制方法生成整流器的开关信号.仿真结果表明:系统不仅具有良好的动态和稳态性能,而且对负载及系统参数扰动具有很强的鲁棒性.     

非对称输入下矩阵变换器新型电流控制策略

针对矩阵变换器的非对称输入情况,分析了其虚拟直流电压与输入电源的关系,推导了在非对称输入时虚拟直流电压的表达式,提出了基于虚拟直流电压预测的调节控制策略,即在一个开关周期内实时预测虚拟直流电压,通过预测调节系数对虚拟直流电压进行补偿,维持其为恒定值.该方法不仅降低了交流直接供电下输入电源不对称对输出的影响,使输出SPWM的控制可借鉴传统逆变器的经验,而且保证了矩阵变换器输入空间矢量的正确调制.给出了预测调节控制的原理及具体实现方法.仿真及试验结果表明,虚拟直流预测策略适用于交流变频驱动系统,可有效抑制输入不对称的影响,提高矩阵变换器在交流驱动场合的实用性.     

永磁同步牵引电机高速运行时再生制动研究

列车为防止在中性区趴窝,一般以较高速度驶入中性区。为确保辅助系统在中性区不断电,牵引电机需在高速区快速由牵引工况转换为再生制动工况。这里分析了永磁同步牵引电机高速区弱磁控制原理,给出了基于负直轴电流补偿弱磁控制框图,研究了列车进出中性区时永磁同步牵引电机交直轴电流工作区域。基于负直轴电流补偿弱磁控制策略研究了同步旋转d,q坐标系前馈/反馈解耦比例积分(PI)电流调节器和d,q坐标系复矢量电流调节器的控制器在高速弱磁区的再生制动性能。理论分析和仿真结果验证了d,q坐标系复矢量电流调节器在高速弱磁区具有更优异的控制性能。     

三相并网逆变器模型电流预测控制技术

针对三相并网逆变器的特点,在dq旋转坐标系下,提出了一种模型电流预测控制方法。在每一个采样周期,根据预测模型,对三相并网逆变器的8个电压矢量进行在线评估,使价值函数最小的电压矢量在下一个采样周期应用,实现了对d轴和q轴给定电流的快速跟踪。同时采用电网电压定向的矢量控制策略,实现d轴电流和q轴电流解耦控制,使d轴电流控制并网逆变器的有功功率,q轴电流控制并网逆变器的无功功率。实验结果表明:采用模型电流预测控制的三相并网逆变器有很好的静、动态特性。从而验证了该方案的可行性和正确性。     

基于定子电流矫正的异步电机间接定子磁场定向控制

提出一种基于定子电流误差的间接定子磁场定向矫正控制方法。分析了定子dq轴电流以及定子磁链的关系,推算出q轴电流对定子磁场的去磁分量,在负载变化时加大d轴电流补偿该分量,实现定子电流dq轴分量的分解。采用了磁链开环的矢量控制,避免了传统磁场定向矢量控制在低速时磁场观测的复杂性和不准确性。然而为保证磁场定向的准确性,提出了基于定子电流误差的磁场定向矫正方法,通过分析磁场定向的超前和滞后时dq轴给定电流和反馈电流的关系,补偿到q轴电流,进而改变转差来弥补磁场定向不准带来的误差。最后,搭建了异步电机Matlab仿真模型和实验平台,结果表明,磁场定向在稳态运行和电机参数变化时有良好的矫正效果,保证控制系统的静、动态性能。     

基于前馈控制的有源电力滤波器研制

提出了一种有源电力滤波器的前馈控制策略。基于开关平均模型设计了前馈控制器和电流控制器,并利用功率模型对电压控制器进行了设计。由于电网电压在系统启动时会产生很大冲击电流,通过引入前馈控制有效地降低了作为扰动的电网电压和直流电压对被控电流的影响,提高了系统的动态性能,同时利用直流电压控制环直接获取电流参考信号对电网电流进行控制,简化了控制算法。所提方法无需检测负载电流和逆变器输出电流,且无需锁相环电路,降低了成本。利用模拟器件实现控制电路并进行了实验研究,实验结果证明了所提方法的可行性。     

基于滑模观测器的永磁同步电机电流偏差解耦控制

为解决传统电压前馈解耦控制对电机参数敏感、抗扰性差的问题,该文提出一种基于滑模观测器的电流偏差解耦控制方法。通过计算偏差解耦控制电流的耦合项,发现相对于传统电压前馈解耦,偏差解耦的耦合项简单且易于控制,解决了传统电压前馈解耦控制解耦效果不理想的问题。通过电流滑模观测器的跟踪特性,将定子电流的估计值作为状态变量,反馈到系统输入端,用以补偿定子电流误差值。该方法不仅对电流环实现更好的补偿控制,还实现d、q轴电流完全解耦,保证系统动态响应速度,提高了系统的抗扰性。通过仿真和实验证明所提出控制器的有效性。     

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。     

非正常工况下矩阵整流器的前馈模糊补偿控制

在分析了三相输入电压正常工况下矩阵整流器的输入电流空间矢量调制算法后,针对输入电压在非正常工况下将会对输出直流电压波形产生影响的问题,提出一种带前馈模糊补偿控制策略的输入电流空间矢量调制算法,通过检测和实时计算电压矢量的模并与正常值进行比较,采用模糊控制动态调整当前控制周期的调制系数,保证输出电压的稳定。详细介绍了该补偿策略的工作原理,建立仿真模型和研制试验样机,仿真和实验结果验证了补偿控制策略的可行性和有效性。