基于功率前馈的直流母线电压控制方法研究

传统背靠背双PWM换流系统中,当电网电压或负载状态突变时,直流母线电压波动幅度较大,若控制不当,将严重威胁系统的安全可靠运行。根据瞬时有功功率平衡关系,提出了一种功率前馈的抑制直流母线电压波动控制方法。通过建立负载状态前馈通道,将负载瞬时有功功率直接前馈到网侧瞬时有功功率控制环节,有效抑制了直流母线电压的波动,提高了系统的动态性能。搭建了Matlab/Simulink仿真模型及实验平台,对有、无功率前馈控制的直流母线电压波动情况进行了对比,结果表明,功率前馈控制策略可有效抑制直流母线电压波动。     

双馈风电系统网侧变流器控制策略的改进

在传统的矢量控制策略下,当电网电压发生三相对称短路故障时双馈感应发电机(DFIG)变流器直流母线电压会产生剧烈波动,从而影响整个风电系统的稳定运行。为此,需要对DFIG网侧变流器控制策略进行改进。分析了电网电压三相对称跌落时引起直流母线电压波动的原因,并在此基础上提出了新型的前馈控制方法。当电网电压跌落时对网侧变流器电流参考值做必要修正,从而达到减小直流母线电压波动的目的。为了验证该控制方法的有效性,在PSCAD/EMTDC软件环境下建立了容量为2MW的DFIG风电系统模型,并在此模型下进行系统仿真。仿真结果显示,提出的前馈控制策略能够有效的减小直流母线电压的波动。     

三相电压型PWM整流器抗扰动设计

分析了三相电压型PWM整流器的基本原理并进行了建模。针对传统的双闭环控制下,直流母线电压受负载扰动和电网波动影响较大的问题,根据整流器功率平衡的原则,提出了电压外环采用前馈补偿(负载电流和电网电压)和输出电压反馈的控制方法,该方法有效地改善PWM整流器的抗扰动能力,仿真结果验证了控制策略的有效性和正确性。     

一种减小三相变流器共模电压的PWM方法

提出一种可有效降低共模电压的脉宽调制(PWM)方法,该方法用于三相电压型PWM变流器时可有效降低直流侧母线对地的共模电压。当该变流器被应用于非隔离光伏并网系统和采用直流母线的电动汽车充电站时,可有效降低共模电流的产生。详细分析了该PWM方法每个扇区矢量合成原则及控制脉冲的实现方法,给出每个扇区合成矢量的作用时间。理论分析、仿真和实验均表明该方法可显著降低共模电压且满足电网电流纹波和直流侧纹波要求。     

不平衡电网下主动支撑型三相PWM变流器控制方法

三相脉冲宽度调制(pulse width modulation, PWM)变流器在高性能电力终端上得到广泛应用,但受限于三相阻抗不匹配造成的电网不平衡问题,现有PWM变流器无法兼顾直流电压波动和网侧电流品质两大控制目标。为此,提出一种不平衡电网下主动支撑型PWM变流器控制方法。首先对不平衡电网下PWM变流器进行数学建模,论证在不增设辅助电路情况下直流母线电压波动和网侧电流品质间的控制矛盾性问题。在此基础上,通过在直流侧增设功率调节电路,实现交、直流侧的解耦控制,并进一步对所提方法的线性运行区域进行分析,给出了电网不平衡度与最小电容配置关系。最后,基于35 kW测试样机进行测试与分析,论证了所提方法在不平衡电网下的适用性和优越性。     

小功率水电站变速恒频控制系统研究

针对传统小水电站并网系统控制复杂、低流量下效率低等问题,提出一种基于电压空间矢量脉宽调制的永磁直驱水电并网控制系统。该系统采用背靠背的双PWM变流器将水轮发电机组和电网分离,通过电压空间矢量脉宽调制法实现能量的双向流动。机侧变流器采用单位功率因素控制,以发电机转速为控制对象,将水流冲击产生的有功电能输送到直流母线上,同时实时跟踪水轮机最佳转速点,实现水轮机组最大功率输出。网侧变流器采用基于电网电压矢量定向的有功、无功分解控制,以直流母线电压为控制对象,往电网传输有功电能,同时进行无功补偿。最后仿真及实验验证了该控制系统的有效性。     

抑制直流母线电压波动的四象限级联型变频器前馈控制策略

四象限级联型变频器功率单元H桥的瞬时输出功率以2倍和4倍频率脉动,使得直流母线产生2次和4次纹波电压。单个功率单元输入端PWM整流器采用前馈控制策略能有效抑制母线电压波动,且总的并网电流无低次谐波。从功率单元的数学模型出发,推导出输入输出的瞬时有功功率,提出了基于瞬时abc理论的瞬时有功电流前馈控制来抑制直流母线电压波动,同时建立了基于Kalman滤波的负载电流估计模型。最后通过功率单元实验测试,验证了控制策略的可行性。     

基于无源性理论的双馈风力发电机双PWM变换器协调控制

交流励磁双馈风力发电系统在实现最大风能跟踪过程中,转子侧功率变化频繁,使得双PWM变换器中的直流母线电压波动剧烈。基于无源性理论提出了一种双PWM变换器的协调控制方案,对双PWM变换器的转子侧和电网侧分别进行直接功率控制,使其具有相同的动态响应特性;在电容电压反馈控制的基础上引入功率前馈控制,使电容两侧功率流动动态平衡,以减少电容电压的波动。建立了双PWM变换器励磁的双馈风力发电系统的仿真模型,仿真结果表明该协调控制策略极大地改善了直流母线电压的动态特性,实现了最大风能跟踪,并且降低了变换器中电容容量要求,提高了风电系统的电能质量。     

三相电压型PWM整流器的一种改进前馈控制策略

针对三相电压型PWM整流器受到负载扰动和电网波动的影响较大问题,在分析其数学模型的基础上,根据输入输出之间的功率平衡关系,提出了一种改进的前馈控制策略。前馈信号同时包含了电网电压和负载的信息,通过快速调节交流侧进线电流,使得系统功率平衡得以维持。在所搭建的实验室平台上做了相应的模拟实验,验证了控制策略的有效性,提高了系统对负栽扰动和电网波动的抗干扰能力。     

海上风电柔性直流输电变流器的研究与开发

基于可关断电力电子器件和PWM技术,结合海上风电场长距离直流输电的特点,对海上风电柔性直流输电变流器进行了分析和研究.根据变流器主电路拓扑结构建立了系统在三相静止abc坐标系和两相旋转d-q坐标系下的数学模型;变流器控制系统采用双闭环控制,选取前馈解耦控制策略对电流内环的有功、无功电流进行解耦;同时引入电流状态反馈和网侧电压前馈补偿,提高了系统的动态性能和抗干扰能力;系统采用五段式空间矢量PWM调制方法,有效地降低了开关频率,减少开关损耗.仿真结果证明,该变流器适用于海上风电场柔性直流输电系统.     

一种双PWM变换器新改进型直接功率控制策略*

为了解决双PWM变换器常规直接功率控制的电压外环响应速度慢的问题,提高控制系统跟踪性能,首先,设计了一种新型开关矢量表,在某些扇区由原来的一个矢量控制变为两个矢量控制,从而改善有功功率和无功功率的变化程度在不同扇区影响的差异性,增强灵敏程度和实时性;其次,提出电机侧功率向前反馈的控制策略,增设反馈网络,提高响应速度,确保功率给定,改变了常规电压外环缓慢的调整过程。并在功率波形、突加负载的响应速度、电网电流、谐波等方面,与常规直接功率控制进行了实验对比。实验结果表明,本文设计的控制系统能在负载变化时实现快速跟踪响应并恢复和保持稳态,验证了该策略的有效性。     

直驱永磁风力发电系统在不对称电网故障下的电压稳定控制

针对直驱永磁风力发电机组（D-PMSG）在不对称电网故障下,负序分量对直流母线电压会产生2倍频振荡的问题,提出利用单相电压延迟60°来构造三相对称电压,消除负序分量对直流母线电压的影响,对D-PMSG在不对称故障下电压跌落的控制策略展开了研究。网侧逆变器外环采用电压环稳定直流电压,控制变换器发出的有功功率,内环采用电流前馈控制,使电压矢量在dq轴间解耦,由外环控制得出的电流参考值来控制逆变器的电流,同时结合能量泄放回路解决D-PMSG在电网发生不对称故障下直流侧的功率拥堵。另外,对网侧动态电压恢复器DVR采用改进的最小能量法控制策略,为系统提供最大无功功率支持,有利于网侧电压恢复,从而保证系统的稳定运行。以河西电网的实时数据进行仿真,结果证明了所提控制策略的有效性。     

基于旋转坐标变换交流电子负载模拟实验研究

针对传统交流电子负载基于内环电流PI控制动态响应较差,且易受网侧波动干扰,以双PWM变换器为电路基础,参考三相PWM整流器通过旋转坐标变换分别控制有功与无功电流来消除稳态误差的模型,提出单相PWM整流器(VSR)旋转坐标变换模型.通过构建正交虚拟电流与前馈解耦并结合基于BP神经网络的自调整PI控制,在稳定直流母线电压的同时实现负载模拟电流的矢量控制,提高负载模拟的动态和稳态特性.实验结果表明,在纯阻、感阻、容阻负载模拟下,该控制策略能够有效提高负载模拟动态响应,对比常规PI,可知基于BP神经网络自整定的PI控制在参考电流为1 A阶跃响应中超调量减少约10％,调节时间减少约9 ms.     

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...     

Investigation of the behavior of a three phase grid-connected photovoltaic system to control active and reactive power

In this paper, a photovoltaic (PV) system, with maximum power point tracking (MPPT), connected to a three phase grid is presented. The connection of photovoltaic system on the grid takes place in one stage using voltage source inverter (VSI). For a better utilization of the photovoltaic system, the control strategy applied is based on p-q theory. According to this strategy during sunlight the system sends active power to the grid and at the same time compensates the reactive power of the load. In case there is no sunlight (during the night for instance), the inverter only compensates the reactive power of the load. In this paper the use of p-q theory to supply the grid with active power and compensate the reactive power of the load is investigated. The advantage of this control strategy is that the photovoltaic system is operated the whole day. Furthermore, the p-q theory uses simple algebraic calculations without demanding the use of PLL to synchronize the inverter with the grid.     

双PWM变频器供电的双馈发电机系统仿真

建立了双馈发电机矢量控制系统和三相PWM整流器的控制模型,在三相整流器的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,通过仿真验证了控制策略的正确性和有效性.     

新型三相三线制模糊滑模控制并联有源滤波器设计

针对三相三线制电路中的谐波补偿问题,采用模糊滑模控制方法设计了一种新型并联有源滤波器,成功降低了三相电路中电源电流的谐波电流含量。谐波电流检测方法采用p-q谐波电流检测方法,能快速、准确地检测出负载电流中的谐波分量。直流侧电压采用PI控制方法实现稳定控制。参考电流跟踪控制采用所设计的模糊滑模控制方法实现。Simulink仿真结果显示,与传统的滞环比较控制方法相比,所设计的新型模糊滑模控制方法能够有效地降低跟踪误差,提高有源滤波器的谐波补偿效果。     

直驱式风力发电系统并网控制策略研究

研究了一种用于直驱式风力发电系统的并网控制策略,建立了三相电压型PWM逆变器在三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型,研究了其前馈解耦控制策略。在此基础上结合空间矢量调制（SVPWM）的算法,设计了三相电压型PWM逆变器控制系统,并在Matlab的Simulink中进行了系统仿真。仿真结果表明,设计方法可行,仿真模型正确。     

适用于新能源并网的VSC-MTDC系统协调控制策略

针对新能源并网的多端柔性直流（voltage source converter multi-terminal direct current,VSC-MTDC）输电系统中各换流站之间功率协调控制的问题,提出一种适用于新能源并网的VSC-MTDC系统协调控制策略。该策略将主从控制与下垂控制相结合,通过多个换流站分担采用定直流电压控制的主换流站有功功率的方式,使主换流站不易达到满载,协调了多个换流站的有功功率容量,尤其适用于新能源并网时出力的频繁性与间歇性变化;当主换流站满载或退出运行时,其余不平衡功率由采用自适应下垂控制的换流站承担,自适应下垂控制根据换流站的功率裕度将系统中的不平衡功率进行合理分配。考虑多个换流站间直流电压存在误差,通过对直流电压极限值进行调节,可以最大限度地利用换流站的有功功率容量,维持直流电压稳定。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。