配电系统StatCom的稳定控制研究

阐述用StatCom实现配电系统的无功功率补偿、相应的系统参数和控制参数对补偿效果的影响,并从控制策略上对配电系统中负载和传输线阻抗的变化进行分析。针对配电系统的特殊性,说明当负载发生大幅变化对控制系统的动态跟踪性能,并进行了大量的仿真。讨论了在给定线路阻抗和负载波动条件下StatCom的实验效果。     

触发模式变化的StatCom实验研究

介绍了在静止无功补偿器(StatCom)的应用中,采用六步法和SPWM法这两种触发方式的补偿效果,并给出了理论说明。由实验结果可知,StatCom完全能够实现双向无功功率的补偿,不仅对容性负载的补偿能取得较好的效果,而且对感性负载的补偿也能达到规定的要求。文中说明了系统参数变化对补偿效果的影响。     

LCL滤波的风电网侧变流器有源阻尼策略

为提高基于LCL滤波器拓扑的风电变流器系统稳定性,对变流器的谐振阻尼策略进行了研究。通过对LCL滤波的变流器电流闭环特性分析,提出了一种新型的有源阻尼策略。利用电容电流和比例环节对电网电流闭环极点进行配置,以增大电网电流闭环控制系统的阻尼,抑制谐振发生。为降低采样环节对系统稳定性的影响,提出了利用相位超前滤波器对延迟进行补偿的措施。通过搭建基于LCL滤波器的风力发电系统网侧变流器仿真模型和实验系统,对理论进行了验证。仿真和实验结果证明所提出的控制方案是正确可行的。     

基于GPR的变工况下闭环SEPIC的故障预测

变工况下闭环单端初级电感变换器(SEPIC)系统级的故障预测,不仅受故障模式的影响,还受工况变化的影响。针对此问题,采用了一种新颖的变工况下闭环SEPIC变换器系统级故障特征参数(S-FCP)的提取方法,并提出了一种基于高斯过程回归(GPR)对S-FCP退化状态预测的方法。首先,研究了在不同工况下闭环SEPIC变换器关键元件的退化对系统级参数的影响。其次,选取对关键元件退化敏感且退化趋势有规律的系统级参数作为闭环SEPIC变换器的S-FCP,并利用多元最小二乘回归得到额定工况下的S-FCP。最后,基于GPR对S-FCP进行故障预测,实现变工况下闭环SEPIC变换器的故障预测。实验结果证明了该S-FCP提取方法和预测框架的可行性。     

基于编码器测速的双闭环控制系统性能分析

为了探究编码器测速对闭环控制系统的影响,更好的利用编码器提高测速和控制效果,首先说明了编码器测速原理,然后分析了差分速度估计法中编码器自身分辨率和采样周期对速度估计的影响,其后对闭环控制系统进行了分析,得出在速度带宽一定的情况下,编码器的采样频率变化对位置信号测量没有影响;而在满足系统带宽的情况下,编码器的采样频率越大,对速度测量造成的误差越大,最后用实验验证编码器采样频率变化对整个闭环控制系统的影响。     

基于闭环负反馈高精度电流光学传感器技术的研究

光学电流互感器在实际运行中因易受温漂影响而不能长期稳定工作,导致这种传感器一直没有得到大范围实用化。为了解决基于Faraday磁光效应的光学电流传感器温漂问题,在系统分析温度因素如何对其数学模型进行影响的基础上,首次提出引入闭环量,实现闭环负反馈系统的思路,来进一步增强系统的测量精度。对其中关键技术高稳定度光源可控直流源控制系统进行了硬件实现,结果达到了实验预期。验证了通过闭环负反馈来提高光学电流传感器精度方法的可行性。     

负载观测器在最优闭环调速系统中的应用

本文介绍一种带负载观测器的最优闭环调速系统。文中对采用负载观测器进行前馈补偿以消除最优闭环系统扰动静差的原理进行了理论分析。提供了负载观测器和前馈补偿装置的设计计算方法。在讨论了系统参数变化对系统性能影响的基础上,提出了参数选择的原则,还提供了带负载观测器的最优闭环调速系统的实验结果。实验表明,采用负载观测器进行前馈补偿的方法,可以满意地消除扰动作用下的静差,使最优闭环调速系统无论在跟随或抗扰性能上都具有优良的品质。     

基于闭环负反馈高精度电流光学传感器技术的研究

光学电流互感器在实际运行中因易受温漂影响而不能长期稳定工作,导致这种传感器一直没有得到大范围实用化.为了解决基于Faraday磁光效应的光学电流传感器温漂问题,在系统分析温度因素如何对其数学模型进行影响的基础上,首次提出引入闭环量,实现闭环负反馈系统的思路,来进一步增强系统的测量精度.对其中关键技术高稳定度光源可控直流源控制系统进行了硬件实现,结果达到了实验预期.验证了通过闭环负反馈来提高光学电流传感器精度方法的可行性.     

基于Simulink的直流调速系统仿真及参数优化

以控制系统的传递函数为基础,使用Matlab的Simulink工具箱对直流调速系统进行了仿真研究。采用面向控制系统电气原理结构图的方法建立了系统模型,结合SimPowerSystems工具箱,对开环系统、单闭环电压负反馈调速系统、转速电流双闭环调速系统以及脉宽调制调速系统进行了仿真,并作出了分析和比较。仿真结果表明,反馈控制系统较开环系统具有明显的硬度,机械特性不易受干扰;双闭环系统比单闭环系统在快速性和稳定性方面都有所提高;脉宽调速系统在调速范围、稳定性方面有一定的优势。对常用的双闭环调速系统模型进行了改进,采用遗传算法工具寻求控制参数最优解。仿真结果显示,优化后的参数能够更有效地提高调速控制系统的性能指标。     

基于微机数字仿真的实时闭环测试系统

对基于微机数字仿真的实时闭环测试系统(DDRTS)进行了介绍。DDRTS集系统仿真和实时测试功能于一体,利用实时数字仿真技术,可对实际装置进行全面、完整、真正闭环的测试。     

单相串联电压质量补偿器控制器的研究

为了抑制系统电压的跌落和消除电压谐波，提出了利用串联逆变器进行电压质量控制。串联逆变器直接耦合结构的使用可以提高系统的效率和补偿性能。文可还提出了通过输出电压直接反馈来控制用户侧电压的新方法。利用经典控制理论的方法建立了串联补偿器的传递函数模型，并且对由瞬时电容电流反馈和输出电压瞬时值反馈构成的双环反馈控制方式进行了动态特性的分析。分析结果表明：采用该方法可以大大提高系统动态特性，有效抑制系统电压的跌落和消除电压谐波。文中还提出了要用6开关智能IPM模块构成的两种实际电路结构，并给出了实验结果。     

DC-bus voltage control of three-phase AC/DC PWM converters usingfeedback linearization

In this paper, a fast voltage control strategy of three-phase AC/DC pulsewidth modulation (PWM) converters applying a feedback linearization technique is proposed. First, incorporating the power balance of the input and output sides in system modeling, a nonlinear model of the PWM converter is derived with state variables such as AC input currents and DC output voltage. Then, by input-output feedback linearization, the system is linearized and a state feedback control law is obtained by pole placement. With this control scheme, output voltage responses become faster than those in a conventional cascade control structure. For robust control to parameter variations, integrators are added to the exact feedback control law. Since the fast voltage control is feasible for load changes, it is shown that the DC electrolytic capacitor size can be reduced. In addition, the capacitor current is analyzed for size reduction of the capacitor. As is usual with PWM converters, the input current is regulated to be sinusoidal and the source power factor can be controlled at unity. The experimental results are provided to verify the validity of the proposed control algorithm for a 1.5 kVA insulated gate bipolar transistor PWM converter system     

船舶电站同步发电机状态反馈H∞调压器

船舶电力系统电压的稳定性主要取决于船舶电站同步发电机调压系统的响应特性.船舶电站同步发电机调压系统是一个非线性控制系统,为了分析系统的动态特性,首先建立同步发电机调压系统的非线性数学模型,然后以此为基础设计状态反馈H∞调压器.将H∞控制理论应用于同步发电机调压器的设计,把系统的性能要求转化为标准H∞控制问题,通过解Ri...     

独立电压调节回路的最优分散协调励磁控制

提出一种新的励磁控制方法,解决了传统多机系统分散协调励磁控制中电压反馈增益偏低而达不到要求的问题。该方法将电压反馈作为独立的调节回路,无须依赖加权系数的二次优化,按调压要求独立设计电压反馈增益。将其余的多个输出量(转速、功率等)作为附加控制信号形成外环控制回路,利用分散协调控制思想,通过求解Levine-Athans方程组,实现对多个附加信号增益优化,从而保证全局稳定和性能最优。既根据稳态调节精度的要求设定电压反馈系数,又实现了多变量协调优化控制。最后,以电力科学研究院EPRI-36系统为实例,分别用所提方法和传统方法设计2种励磁调节器,在小干扰稳定性、暂态稳定性、电压调节精度等方面进行对比,结果显示所提方法的综合性能具有优越性。     

基于输出电压反馈的虚拟同步发电机多环控制策略

基于虚拟同步发电机VSG(virtual synchronous generator)控制的微网用储能逆变器广泛应用于分布式发电系统中,VSG输出电压的波形质量是衡量其性能的重要方面。为提高VSG的供电质量,提出了只采用输出电压反馈的多环控制策略。其中,输出电压一次微分反馈回路起到有源阻尼的作用,可有效地抑制LC滤波器的谐振;输出电压以及输出电流前馈解耦回路可使电流内环等效成一阶系统,从而提高系统的动态响应。在考虑系统控制延时的基础上,采用极点配置技术对电压与电流双环控制器参数进行设计。所提控制策略,在负载阶跃扰动情况下既能实现快速的动态响应,又能获得很好的稳态特性。仿真和实验结果都验证了该控制策略的可行性与有效性。     

无电压检测的PFC双环控制系统

分析并提出了无需输入电压检测电路及输出反馈电压检测电路,只检测输入电流的情况下,在BOOST型连续电流模式(CCM)功率因数校正(PFC)中实现电压环与电流环的双环控制策略。在TMS320F28069 DSP芯片平台上,设计了应用此无电压检测电路的双环PFC数字控制系统,并对该方案进行了实验验证。实验结果验证了此控制方案的可行性。     

含恒功率负荷直流微电网的状态反馈电压振荡控制技术

扰动发生后新能源发电和恒功率负荷侧换流器在现有功率控制模式下所表现出的负阻抗特性,会大幅增加直流电压振荡失稳的风险.为此,首先针对直流电压振荡失稳的问题,推导含恒功率负荷两端直流微电网的小扰动线性化状态方程.其次,结合各状态变量的参与因子,选取振荡电流、电压作为可调节控制参数,将其分别引入储能换流器与恒功率负荷换流器的占空比反馈环节中,提出基于状态反馈的多端直流电压振荡控制方法.然后,利用根轨迹、Bode图分析附加状态反馈电压振荡控制技术后的直流微电网稳定裕度的变化规律,为控制参数设计提供依据.最后,搭建时域仿真系统,验证了所提出的控制方法可有效抑制直流微电网的电压振荡,显著提高系统的动态稳定性.     

抑制谐波谐振的并网逆变器机侧电流反馈的CVFAD设计方法

LCL型并网逆变器机侧电流反馈控制较并网电流反馈控制具有更高的稳定性。但受数字控制延时的影响,系统的稳定性取决于谐振频率与采样频率的比值。且谐振频率附近存在一个谐波放大频域,在弱电网工况下易引发谐波谐振现象。而传统机侧电流反馈的双环控制方法受带宽限制,无法达到理想的稳定分界频率。针对该问题,提出一种电容电压有源阻尼的新型控制方法。该方法采用电容电压反馈内环提升系统阻尼效果,通过附加电容电压反馈回路使得系统开环零点重新配置,达到消除反向谐振峰的目的。理论分析表明,所提方法拓宽了系统稳定区间,不仅消除了谐波放大频域,且在电网阻抗宽范围变化时,系统始终具有较高的鲁棒性和控制性能。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。     

基于双侧电压反馈控制策略的并网光伏系统电压稳定性研究

针对低电压穿越下并网光伏直流系统不稳定的问题,提出一种改进的双侧电压控制策略。前级变流电路引入电压反馈控制,形成电压反馈与最大功率跟踪（maximum power point tracking,MPPT）的混合控制,结合并网逆变器的电压反馈环路,在电压穿越时,对并网光伏直流系统进行综合控制,同时,为了实现前级电路电压控制和功率控制的自动均衡,基于母线电压实时值设计电压反馈环路和MPPT环路的自适应权重系数。为了证明改进策略在低电压穿越时对直流系统的稳定作用,基于RT-LAB平台搭建并网光伏系统的半实物测试环境,测试结果表明：相比于传统控制策略,在不采用Chopper电阻的情况下,双侧电压反馈控制策略能够在低电压穿越时将直流电压变化量从136 V降低到60.5 V,同时还能将并网冲击功率从3 955 W降低到2 264 W,不仅降低了变流电路的电流应力,还提升了光伏系统在低电压穿越时的稳定工作能力。     

基于双侧电压反馈控制策略的并网光伏系统电压稳定性研究

针对低电压穿越下并网光伏直流系统不稳定的问题,提出一种改进的双侧电压控制策略。前级变流电路引入电压反馈控制,形成电压反馈与最大功率跟踪（maximum power point tracking,MPPT）的混合控制,结合并网逆变器的电压反馈环路,在电压穿越时,对并网光伏直流系统进行综合控制,同时,为了实现前级电路电压控制和功率控制的自动均衡,基于母线电压实时值设计电压反馈环路和MPPT环路的自适应权重系数。为了证明改进策略在低电压穿越时对直流系统的稳定作用,基于RT-LAB平台搭建并网光伏系统的半实物测试环境,测试结果表明：相比于传统控制策略,在不采用Chopper电阻的情况下,双侧电压反馈控制策略能够在低电压穿越时将直流电压变化量从136 V降低到60.5 V,同时还能将并网冲击功率从3 955 W降低到2 264 W,不仅降低了变流电路的电流应力,还提升了光伏系统在低电压穿越时的稳定工作能力。