非正交三维坐标系下多电平空间矢量调制策略

脉冲宽度调制是三相四线制多电平变流器控制的难点,脉冲宽度调制策略将直接影响零序分量输出控制的优劣,传统三维空间矢量调制策略在电压零序分量控制和算法复杂度两个方面很难取得良好的平衡。提出一种非正交三维坐标系下的空间矢量调制策略。该方法通过建立一种三维非正交坐标系,将传统正交三维空间坐标系下的三角函数运算简化为简单的代数运算,在降低三维空间矢量调制算法复杂性的同时保留对于零序分量的独立控制。另外,针对多电平变流器固有中点电位不平衡问题提出一种简单的控制策略。仿真分析和实验结果验证了所提出的非正交三维坐标系下的调制策略的正确性及有效性。     

基于电容电压平衡的五电平堆叠多单元变流器空间矢量调制策略*

文中提出一种基于电容电压平衡的五电平堆叠多单元(SM,Stacked Multicell)变流器的空间矢量控制策略,使空间矢量调制(SVM)算法能应用于堆叠多单元变流器(SMC,Stacked Multicell Converters)这种新型拓扑结构的变流器中。通过对五电平SM变流器拓扑的研究,得出单相电路所有可能的开关状态及其对应的电流通路,并由此分析各个开关状态对电容电压的影响。在不改变空间矢量调制算法计算得出的冗余矢量和占空比的前提下,控制策略仅仅通过开关状态的选择达到同时调整悬浮电容和母线电容电压的效果。因此该控制策略能将任何空间矢量调制算法应用于SM变流器,抑制变流器的悬浮电容与母线电容的中点电位偏移。在Matlab/Simulink中构建SM变流器并进行仿真,仿真的结果证明了该控制策略的有效性。     

变流器单边可控下开绕组永磁同步发电机的控制技术

为改善开绕组永磁同步发电机控制系统的复杂性,本文提出一种不控整流器与可控变流器集成的新型拓扑结构及其优化控制策略。通过建立开绕组永磁同步发电机数学模型,深入分析了变流器单边可控下开绕组永磁同步发电机系统的电压空间矢量分配机制。通过分析电流矢量对不控整流器交流侧电压矢量的影响,研究了两侧直流母线电压相同情况下的系统电压空间矢量调制范围,并根据最大线性调制度的要求确定了单位功率因数控制作为所研系统的最优控制策略。最后,通过搭建开绕组永磁同步发电机实验平台,验证了所提出控制策略的正确性和可行性。     

网侧变流器电压定向矢量控制分析与实验

建立了并网发电系统网侧变流器数学模型,分析了电网电压定向矢量控制策略的原理与实现。通过Matlab搭建了网侧变流器闭环控制模型,采用电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)进行仿真分析,并进行了实验验证,结果证明了电网电压定向矢量控制策略在并网发电系统应用的正确性和有效性。     

四象限变流器的空间矢量解耦控制

本文介绍一种新型的基于空间矢量调制的三相电压型四象限变流器解耦控制,给出了基于虚磁链的功率估算式,设计了功率调节器参数,对有功功率调节器和无功调节器之间的相互耦合影响关系做了分析,并做了仿真研究。研究和分析表明,三相电压型四象限变流器基于空间矢量调制的解耦控制系统具有结构和算法简单、高功率因数、低谐波、开关频率固定等优点。     

背靠背四象限变流器的控制系统设计

介绍了背靠背四象限变流器控制系统的设计方案.整个控制系统由上层功率控制策略和底层PWM控制构成.在建立了背靠背四象限变流器在两相同步旋转坐标系下动态模型的基础上,提出了基于反馈线性化的非线性解耦控制器,并为背靠背两侧变流器分别设计了定直流电压和定有功、无功功率控制器.底层控制方面,设计了基于FPGA的空间矢量调制脉冲发生器.FPGA接收来自DSP的PWM控制参数,用于脉冲信号发生.最后给出了整个控制系统的硬件结构,并在30kVA/380V背靠背物理样机上进行了试验验证.     

变流器型分布式电源的短路电流响应特性

分布式电源的短路电流计算是含分布式电源配电网的故障分析的基础。针对变流器并网型分布式电源,在分析电压源变流器控制系统结构的基础上,仿真研究了幅相控制、矢量解耦控制和电流瞬时值跟踪控制策略下变流器的短路电流变化特征,给出了配电网最严重短路情况下变流器型分布式电源输出电流的统一表达式。最后通过示例说明了分布式电源出力对短路电流的影响。     

电动汽车驱动充电一体化控制策略研究

针对目前电动汽车驱动器和充电机相互独立而占用较大车内空间、增加车辆重量等问题,研究了驱动充电复用型变流器及其控制策略,驱动器和充电机的主功率电路共用一个三相桥式交直流变换(AC/DC)变流器,可实现能量的双向流动。文中给出了复用型变流器在驱动和充电时的工作原理,分析了2种工作状态下的矢量控制策略,通过对比研究得出统一的电流控制结构,实现了驱动器和充电机的一体化,减少了电动汽车空间和重量,同时讨论了控制参数对电流环性能的影响,最后通过仿真验证了理论分析。     

新型空间矢量控制策略在APF中的应用与优化

为治理三相四线制系统中的谐波,以三相四桥臂变流器为主电路设计了有源滤波器。为实现有源滤波器的PWM控制,对该有源滤波器在αβγ坐标下的控制模型进行了分析,同时针对目前采用的一种基于滞环比较的空间矢量控制策略进行了详细分析,指出了该控制策略在三相四桥臂的有源滤波器应用中所具有的不足,在此基础上提出了一种新型的空间矢量控制策略。该新型空间矢量控制策略分别针对三相平衡和不平衡2种情况选择相应的空间矢量,以实现对三相四线制系统的谐波抑制。对该新型控制策略进行了分析,并且通过仿真分析和试验对比,验证了新型空间矢量控制策略的控制效果。     

基于三相电压空间矢量的开环锁相方法

准确快速地获取电网基波正序电压的相位信息,是实现并网变流器精确控制的前提。然而当电网出现异常时,传统的闭环锁相方法动态响应时间较长,难以满足快速响应的控制需求。为此提出一种基于三相电压空间矢量的开环锁相方法,该方法首先通过过零检测得到电网的频率;然后利用离散傅里叶级数滤除电网电压中的谐波与噪声,并得到与基波电压相互正交的电压信号;在此基础上采用对称分量法提取电压正序分量;最后根据电压空间矢量计算基波正序电压的实时相位。同时为了应对电网电压突变时过零检测出现的异常频率,提出一种改进的过零检测算法,可有效应对电网电压异常时的频率检测。所提出的锁相方法无需参数设计且结构简单、响应速度快,在异常电网环境下具有较强的鲁棒性,仿真和实验结果验证了该方法的有效性和可行性。     

换流阀阀基电子设备丢脉冲保护与控制的研究

提出了一种避免因换流阀阀基电子设备触发脉冲丢失而造成控制保护系统(control and protection,CCP)误动作的控制策略。该策略的核心是同时算法设计,在控制保护系统经过以太网向门级单元(gate unit,GU)发出的触发信号出现脉冲丢失的情况下,VBE检测到回报信号后不做任何处理,根据运行经验和数理统计得出,当检测到连续丢4个周波(80 ms)的脉冲时才向控制保护系统发送请求切换系统信号。基于这种控制策略设计的阀基电子系统已经在实时数字仿真器联调试验中应用,试验结果表明,这种控制策略有效消除了现有保护方法产生的危险现象,避免了系统误动作的概率。     

基于分离源的高增益矩阵变换器特性分析

针对矩阵变换器(MC)存在的电压传输比限制以及现有升压型MC结构元件多、调制复杂的问题,提出了一种新型的分离源型矩阵变换器(SS-MC)。该结构采用电感、电容和3个二极管替代了双级MC中间的直流链路部件,从而构成分离源升压网络,避免了配置额外的直通占空比。对SS-MC的拓扑结构和分离源网络升压的工作原理进行了分析,阐述了其采用的空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略,并针对SVPWM的缺点提出了基于充电预测的模型预测控制(CPB-MPC)策略。仿真和实验结果表明：所提出的SS-MC结构使用常规的SVPWM即可达到较高的电压传输比,但无源元件会存在较大的纹波;使用CPB-MPC策略可以有效抑制纹波,提高MC的输出电能质量。     

基于控保协同的有源配网主动注入式保护方法

由于逆变型分布式电源(inverter-interfaced distributed generation, IIDG)的故障特性主要由其控制策略及电网故障情况决定,在不同故障场景和工况下,传统的被动式保护方法存在保护整定和协调困难的问题。为此,提出一种基于控保协同的有源配网主动注入式保护方法,故障期间控制IIDG主动向电网注入特征信号,保护处利用检测到的特征信号来获取IIDG的基波信息,从而消除IIDG对各支路电流及现有电流保护的影响。由于保护利用的故障特征是由IIDG主动注入的,因此该方法在不同场景和工况下都有较好的适用性,且不需要增加额外的通信和检测设备,具有经济性好和实用性高的优点。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

永磁直线同步电动机矢量控制位置伺服系统

针对永磁直线同步电动机位置伺服系统,提出磁场定向矢量控制下的三环直线伺服控制结构,实现参考位置信号的跟踪控制。详细分析了位置调节器、速度调节器、电流调节器、坐标变换器及电压空间矢量脉宽调制器的结构及数学模型。完成直线伺服系统控制电路、功率驱动主电路、检测电路、人机界面、辅助电源电路的硬件设计及相关软件设计。实验结果表明,该直线伺服系统具有良好的位置跟踪性能。     

并联变流器的脉宽调制波重构与环流抑制

针对共交流滤波电感和直流母线的三相变流器并联时功率器件开关不同引起的环流问题,提出一种基于脉宽调制波重构的方法来抑制变流器并联时的零序环流。该方法采用主从控制,主控制器通过广播通信的方式将脉宽调制波参数和载波同步信号编码发送给从控制器,在满足采样时钟周期的约束条件下,从控制器根据通过解码载波同步信号和脉宽调制波参数重构出同步性良好的脉宽调制信号,从而达到减少零序环流的目的;并通过分析系统传递函数,研究通信延时对系统稳定性的影响,确定临界稳态通信延迟时间。最后,搭建了并联变流器实验系统,实验结果表明,所提控制策略能够减少零序环流。     

电网故障下直驱风电系统网侧变流器控制

在直驱风力发电系统控制中,网侧变流器采用电网电压定向矢量控制策略,因此快速而准确地检测电网基波电压的大小和相位在网侧变流器同步化设计中是很关键的。介绍基于对称分量法的同步坐标系锁相方法和双同步坐标系解耦锁相方法;研究在不平衡电网电压下变流器中使用的2种不同电流控制器的性能,这2种控制器是基于正参考坐标系和负序分量前馈控制(VCCF)的电流控制器和基于正负序参考坐标系(DVCC)的双电流控制器。仿真和实验结果表明:在电网电压出现不平衡时,精确地检测电网电压基波的正、负序分量并且使用正负序旋转坐标系下双电流控制策略,在网侧变流器控制中起到了一个很关键的作用。     

High Performance Control of Matrix Converter Fed Induction Motor Drive System

I Introduction Matrix converter(MC)is a modern energyconversion device that has been developed over the lastthree decades[1~5].Matrix converter fed motor drive issuperiorto pulse width modulation(PWM)inverter drivessince it provides bi-directional power f…     

一种改进型IPOS模块化LCC谐振变换器控制策略

模块化技术可有效提高变换器容量,广泛应用于高压大功率场合.但由于模块间参数差异,各模块输出电压往往难以均衡,使得变换器难以稳定工作.针对输入并联输出串联IPOS(input-parallel output-series)模块化LCC谐振变换器,提出了一种改进型控制策略,主模块采用脉频调制PFM(pulse freque...     

基于选相投旁通对的LCC-HVDC系统逆变侧换流变故障性涌流主动抑制策略

当高压直流输电系统换流变阀侧发生单相接地故障,由于换流阀的单向导通性,阀侧故障电流中含有较大的直流分量,流入换流变可能导致换流变饱和并产生“故障性涌流”。与传统三大涌流不同,故障性涌流由阀侧单相接地故障诱发并受直流控制与保护系统的影响。计及直流控保系统的影响,分析了逆变侧换流变发生阀侧单相接地故障时,换流变故障性涌流的产生机理及其对换流变差动保护的影响。针对换流变保护区内阀侧单相接地故障场景下,故障性涌流可能导致差动保护误闭锁的问题,提出了一种基于选相投旁通对的故障性涌流主动抑制策略,可以从根本上避免差动保护误闭锁问题。基于PSCAD/EMTDC的仿真实验验证了所提方案的有效性。     

一种新型的电流源型变流器PWM控制策略及其在超导磁储能装置中的应用

超导磁储磁能(SMES)装置的超导磁体通过变流器与电网连接,为了减小装置向系统注入的谐波电流,各种改进的脉宽调制(PWM)技术被用于变流器的控制。该文分别用正弦波和三角波作为调制和载波信号,提出一种可用于电流源型变流器的实时电流控制的新型PWM开关策略,并在此基础上研究了能够按照系统要求对电流源型SMES独立地进行有功和无功功率四象限调节的实时功率控制方法。仿真结果表明,该开关策略不仅能够快速改变变流器交流侧电流的幅值和相位,有效降低变流器交流侧电流中的谐波含量,而且能够提高SMES装置的功率响应特性。同时该方法还具有控制策略简单,工程实现容易的特点。