有源电力滤波器的状态误差PCH控制与仿真研究

为减少电力系统网侧电流谐波并提高电网电能质量,本文采用状态误差端口受控哈密顿控制方法,实现对三相三线制有源电力滤波器的补偿电流实时控制和直流侧电压恒定控制。在dq旋转坐标系下,建立有源电力滤波器的PCH状态平均数学模型,构建了期望的闭环状态误差PCH系统,并根据系统的设计目标确定了系统期望平衡点;根据能量成形原理求出期望的闭环哈密顿PCH函数,并依据阻尼和互联配置设计了APF控制器。同时,运用比例积分控制(proportional integral control,PI)方法设计控制器,确保直流侧母线电压恒定。为了验证该控制策略的合理性,采用Matlab/Simulink软件进行仿真分析。仿真结果表明,基于状态误差PCH控制方法的有源电力滤波器对谐波起到了很好的抑制作用;在APF直流侧母线电压趋于恒定情况下,经过APF补偿的电力系统网侧电流中的谐波含量大大降低,达到控制目标,具有良好的稳态和动态控制性能。该研究具有一定的应用价值。     

新型三相四线制APF直流电压控制策略

针对三相四线制有源滤波器(APF)直流母线电压控制的特点,为了克服并网运行时产生的直流母线电压波动和直流侧上、下电容之间电压不平衡等问题,根据系统主电路数学模型建立稳压环和均压环,提出基于二阶低通滤波器的新型电压控制策略,给出设计方法.理论分析证明：与传统的PI控制器相比,采用该控制策略可以实现对电压环更好的控制性能和控制效果.通过仿真和实验验证了该控制方法在三相四线制有源滤波器系统中的正确性和优越性.     

微电网储能系统控制对电能质量的保障

针对微电网中容易出现的电能质量问题,提出对微电网的储能系统采用合适的控制方法来保障电能质量.提出微电网的储能系统采取两种储能电池设备,即能量型储能锌溴液流电池和功率型储能钛酸锂电池,对混合储能系统采取微电网DC/DC变流器和DC/AC变流器的两级控制,其中混合储能的DC/DC变流器控制采用基于功率波动性质的分配方法和恒流快充控制,混合储能的DC/AC变流器采用PQ控制和改进下垂无差调频控制方法,并在控制算法中设置合适的参数,并且在微电网运行当中根据其运行情况自动切换控制算法,实现微电网运行当中电压偏差、频率波动、交流母线电压谐波等电能质量指标达到运行要求.本文也通过对一个实际的微电网搭建了整体的仿真控制模型,通过对典型算例的仿真验证了该微电网主要电能指标远高于国家标准.本文的特点是在微电网中采用了两种不同特性的储能电池的混合储能系统并对微电网的混合储能系统采用了多种成熟且适用的控制技术,用以保障微电网的电能质量.     

基于自适应模糊PI控制的并联有源电力源滤波器

针对传统有源滤波器无功和谐波复杂的检波单元,以及为克服系统负载切换时对直流侧电容电压的影响,提出了电源电流直接控制的有源滤波器,省去了传统有源滤波器的谐波检测单元,介绍了电源电流直接控制的有源滤波器的基本原理,并且直流侧电容电压采用PI和自适应模糊PI两种控制方式,在Matlab/Simulink环境下对两种控制方式在系统响应时间,超调量以及负载扰动情况下进行仿真,并且对两种仿真结果进行了比较.仿真表明采用自适应模糊控制的算法,系统的响应速度加快,调节精度提高,稳态性能变好,而且没有超调和振荡,具有较强的鲁棒性.     

并联型有源电力滤波器的电流跟踪控制实现方法

在传统的无差拍电流跟踪控制基础上,提出了一种改进的无差拍电流跟踪控制方法.该法首先采用线性预测方法,在当前时刻预测出有源电力滤波器在下一时刻的输出电流参考值,然后用有源电力滤波器的离散化电流跟踪控制数学模型计算出脉冲宽度调制信号的占空比.这样就弥补了传统的无差拍控制方法因算法复杂导致计算延时的不足.同时,在有源电力滤波器系统投入逆变运行前,采用直流侧电容预充电和使直流侧电压线性增加的方法,防止启动时产生直流侧冲击电流;采用直流侧电压比例-积分控制方法,使得系统在逆变过程中,直流侧电压大小只在一定范围内波动.而且,此控制策略在基于数字信号处理器TMS320LF2407A的硬件平台上得以实现,并对有源电力滤波器在投入运行前后的系统网侧电流波形进行了实验分析.实验结果表明,所提的电流跟踪控制和直流侧电压控制方法可以使有源电力滤波器有效滤除电网中的谐波电流.     

有源电力滤波器非线性控制策略研究与实现

电压型有源滤波器的数学模型呈现非线性特性,采用带有电流预测的无源控制算法对有源滤波的变流器进行控制,可使其具备优良的动、静态特性.建立了并网逆变器欧拉-拉格朗日(Euler La-grange,EL)数学模型,证明了电压型有源滤波器的逆变器是严格无源的,因逆变器具有无源性,所以可以控制能量在逆变器中的重新分布,控制器对吸收有功电流和输出无功电流分别进行控制,使系统能精确控制直流端电压以及快速精确跟踪负载的谐波电流、基波无功电流;然后采用计算机仿真和样机试验来进一步验证该算法的正确性,结果表明所研究的非线性控制策略可使有源滤波器具有明显的补偿效果.     

有源电力滤波器直流侧电压的选取和控制

根据有源电力滤波器谐波补偿原理介绍了滤波器直流侧电压的选取方法;并针对其稳定性的控制,分析比较了PI和能量PI两种控制方法,通过对20kVA并联型有源滤波器的仿真研究,验证了能量PI调节法的可行性.     

APF直流侧电压波动原因及稳定控制研究

为研究直流侧电压波动对有源电力滤波器(APF)性能的影响,应用瞬时功率平衡理论分析和建立了直流侧电压波动与电容值以及谐波有功功率数学模型,从理论上讨论了影响直流侧电压波动的主要因素。为了实现对直流侧电压的控制,根据有功能量平衡原理和直流侧电压输入输出物理量控制关系,推导直流侧电压控制传递函数,设计了直流侧电压控制的PI控制器。在Matlab/Simulink环境下对直流侧电压PI控制进行仿真表明,该控制方法能使有源滤波器具有较好谐波补偿效果。     

基于转子基波电压协同输出控制的 双馈变流器高电压穿越策略

为了解决电网电压深度不对称骤升时,机侧变流器功率不稳定以及直流母线脉动问题,提出一种基于转子基波电压协同输出控制的双馈变流器高电压穿越方法。当电网电压不对称升高时,转子侧变流器只输出转子电压基波分量,控制转子变流器输出有功功率基本为零,同时网侧变流器把直流母线的脉动功率送至电网。试验结果表明,该控制方案不仅可以保证在电网电压不对称升高期间双馈风电机组不脱网运行,还能向电网提供一定的感性无功功率,同时该方法不需要使用直流母线电压斩波电路,节省了成本。     

四象限永磁同步电机伺服系统模糊自适应控制

为了实现永磁同步电机伺服系统的四象限运行,本文设计了新的背靠背变换器调节方案,给出了带有直流母线的背靠背四象限永磁同步电机驱动系统模型,网侧采取模型参考自适应调节,实现了直流母线电压可控和功率因数为1;机侧采取了基于模型参考的自适应模糊控制,实现电机侧的速率跟踪。通过网侧和机侧节制,实现了能量流的双向流动、直流母线电压可控、单位功率因数和永磁同步电机的四象限运行,并采用Matlab软件对伺服系统进行仿真验证。仿真结果表明,当电机侧采取了模型参考的自适应模糊调节和i*md=0的电压定向调节时,直流母线电压虽然具有微小的变动,但系统可以很快达到期望值,速度跟踪性能良好,证明了所提出的背靠背变流器的模糊自适应控制系统的有效性。该研究具有良好的应用前景。     

两级式三相光伏并网系统的MPPT控制策略

基于Matlab／Simulink仿真建立了两级式三相光伏并网系统,以研究最大功率点跟踪（MPPT）控制策略．前级DC／DC变换器采用扰动观察法实现MPPT,后级逆变电路采取电压外环、电流内环的双闭环PI控制,以稳定直流母线电压,实现网侧电流的跟踪控制．仿真结果表明,采用的MPPT控制策略具有良好的动态响应性能,且能较好地稳定直流母线电压．     

基于Boost电路单相两级式光伏并网发电系统的研究

传统上光伏并网发电大都采用工频或者高频变压器,但他们都有一些缺点。而非隔离型两级式光伏并网逆变器的应用可以尽可能地提高光伏并网系统的效率和降低成本,前级boost电路不仅能够提高最大功率跟踪(MPPT)的精度,而且又能使网侧逆变器较好的控制直流母线电压。后级逆变主要作用是实现对电网的跟踪控制确保逆变电路输出稳定、高质量的正弦变流电,因此采用电压外环、电流内环的双闭环控制。这种控制系统前级的最大功率点跟踪和后级的并网是互不干扰、相互独立的,不仅提高了系统控制可靠而且更有利于系统的模块化设计与集成。在Matlab/simulink建仿真模型,证明了该逆变系统的可行性并且达到了并网的要求。     

低压智能化并联有源电力滤波器的设计

通过电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC验证了并联有源电力滤波器的谐波检测算法及滞环控制算法,论证了并联有源电力滤波器主电路中最重要的参数直流侧电容电压设计原则,并在TMS320LF2407中设计了有源滤波器的软件结构.实验表明,基于瞬时无功功率理论的检测算法能满足并联有源电力滤波器的谐波提取要求,直流侧电容电压需要达到一定值才能控制输出指令电流.     

二极管箝位式五电平变换器直流侧电容电压的控制

多电平变换器能产生多阶梯、低失真电压波形，特别适合于大功率高电压场合。在多电平变换器中，二极管箝位式由于具有不需要独立的直流电源、控制简单等优点倍受青睐。但由于它存在直流侧电容电压不平衡问题，因而还未能够在有功功率变换中得到广泛应用。在整流器侧采用电压电流双闭环控制方法，实现直接电流控制与空间矢量法的结合，经MATLAB仿真验证了该方法的有效性。     

大型光伏发电系统的并网控制技术

论述了大型光伏系统直接并入输电网的可行性．大型光伏电站接入输电网时,采用两级式变换器,前级DC／DC推挽电路实现最大功率跟踪控制;后级DC／AC采用电压型PWM逆变器,可以方便地对光伏电站进行扩容,并稳定直流母线电压,实现光伏阵列的最大功率输出．最后在MATLAB／sIMuLINK仿真平台上搭建两级式三相并网光伏发电系统仿真模型,并进行控制策略仿真．结果表明光伏并网系统能够稳定运行．     

一种适用于电压源换流器型直流输电的直流电压控制

直流电压稳定是关系到电压源型直流输电系统可靠运行的关键问题之一。为了确保电压源型直流输电系统在一侧换流器故障时仍能有效控制直流电压,在分析电压源换流器在不同控制模式下的外特性的基础上,提出了采用基于直流电压下垂控制的直流电压控制策略。控制器采用该策略后,能实现有功功率控制模式与直流电压控制模式之间的自动转换,确保定直流电压控制的换流站故障退出后,输电系统仍能有效地控制直流电压。最后以一个两端系统为例进行仿真验证,结果表明系统获得良好的动态性能。     

微电网混合储能系统研究

针对微电网中传统蓄电池储能系统循环寿命短、电压波动大、功率密度低等问题,提出了一种由蓄电池和超级电容器构成的混合储能系统及其控制方法。充分利用两种储能元件的优势,通过设计均压控制策略、功率控制、V/f控制等手段,实现了各蓄电池和超级电容器单体的均压控制;最后建立Matlab/Simulink模型对系统进行仿真。结果表明,该方法减缓了电网负载波动时蓄电池的电流波动,减小了直流母线的电压波动,验证了该方法的可行性。     

单相并联型APF双环控制技术的仿真研究

分析了系统谐波的危害,提出了有源电力滤波器抑制谐波的有效性,以单相并联型有源电力滤波器为背景,介绍了其工作原理并建立数学模型。详细分析了基于电压外环电流内环的单相并联型有源电力滤波器双环控制系统,并给出了电压外环以及电流内环PI控制参数的具体设计过程。最后通过MATLAB仿真对所设计的系统控制参数进行了验证。仿真结果表明,该种基于电压外环电流内环的双环PI控制器的单相并联型有源电力滤波器能保证直流母线电压的稳定,并对中低频带的谐波进行有效的补偿。