H桥级联STATCOM直流侧电容电压平衡控制的研究

针对H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)直流侧单电容电压波动引起相内及总体电压不平衡的问题,提出采用3种控制器协调控制的策略。直流侧单电容电压控制器为电压内环,单电容电压与参考电压作比较经过PI调节实现H桥单元电容电压平衡控制。直流侧总电压和无功电流控制器为电压、电流双环控制,总电容电压平方和与参考电压作比较经过PI调节实现总电容电压的平衡控制。同时提出一种获取无功参考电流的方法,该方法计算简单可有效提高系统运行的可靠性。H桥级联七电平STATCOM的仿真与实验表明,所提控制策略在系统稳态和负载突变时直流侧电容电压在允许范围内波动,具有良好的动态性,网侧电压与电流基本同相位,最终实现了直流侧电容电压的平衡控制,验证了所提控制策略的有效性。     

电流型控制半桥逆变器研究(Ⅱ)--直流电容电压偏差前馈控制技术

电流型控制半桥逆变器直流分压电容存在偏差,实际电路容易失控,限制了其实用性.针对电压电流双闭环瞬时值控制半桥逆变器提出了电容电压偏差前馈控制方案,仿真和实验结果验证了采用该技术后,分压电容的直流偏差被消除,半桥逆变电路在各种情况下都可以正常工作.本文的方法为电流型控制半桥逆变电路的实用创造了条件.     

一种单相级联型SVG的改进电流控制方法

单相级联型静止无功发生器(SVG)作为一种理想的动态无功补偿装置,快速的电流跟踪速度及直流侧电压平衡是其控制的难点。提出了单相级联型SVG的整体控制策略,针对传统单相电流跟踪控制存在的不足,改进传统电流内环解耦方法中的电流延时构造方法,两相静止坐标系中卢轴电流分量直接由与实际电路等效的虚拟卢轴闭环控制得到,在d,q旋转坐标系下采用PI控制即可实现无功电流指令的快速无静差跟踪,提高了系统的动态响应速度;采用电压排序的直流侧电压平衡控制方法,保证了级联型SVG正常工作模式下各模块间的直流侧电压平衡。搭建了仿真平台及实验样机,仿真和实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于预测电流控制的四桥臂SVG研究

文章针对低压系统中三相三线制静止无功发生器SVG(static var generator)无法实现零序电流补偿的情况,设计了一种四桥臂逆变器SVG主电路,采用改进的无功电流检测方法对含零序分量的电流进行检测,并采用预测电流控制策略对SVG进行控制,使其有效地对系统中的不平衡零序电流进行补偿。通过在Simulink环境下搭建的两电平四桥臂SVG仿真分析表明,本文中的控制方法可以有效地对负载不平衡系统进行无功补偿。     

半桥变换器桥臂电压平衡控制方法的研究

针对半桥电路在已有峰值电流控制中的电容电压不平衡的问题，对其原因进行了分析。介绍了一种通过电荷控制同时进行电容电压平衡控制和电感电流反馈控制的方法。对半桥电路的电荷控制方法建立了控制模型，并对双闭环控制稳压电源的内外传递函数给出了通用的表达式。对建立的控制模式进行了预测结果与测试结果的比较。测试结果表明本文提出的控制方法可以稳定控制半桥电路电容电压，建立的控制模型可以准确预测电路传递函数。     

电流型控制半桥逆变器直流分压电容电压偏差前馈控制技术

电流型控制半桥逆变器直流分压电容电压存在偏差,电容中点的电压偏移容易导致系统失控。文中分析了电流型控制半桥逆变器分压电容不均压产生的原因,并给出了电容中点电压偏移的理论值;针对电压电流双闭环瞬时值控制半桥逆变器,提出了电容电压偏差前馈控制方案。仿真和实验结果验证了采用该技术后,分压电容的直流偏差被消除,半桥逆变电路在各种情况下都可以正常工作。该方法为电流型控制半桥逆变电路的实用创造了条件,同样可应用于电流型控制半桥直／直变换器和直／交变换器。     

MMC柔性直流换流站无功级联控制策略

模块化多电平换流器(MMC)可独立解耦调节有功、无功功率,使得柔性直流换流站具有在交流系统电压跌落工况下提供无功支撑的潜能。提出了MMC柔性直流换流站无功级联的控制策略,即将定交流电压控制和定无功控制级联,其中定交流电压控制包括桥臂电流辅助控制环节,并在故障清除后瞬间进行积分环节清零重置控制。以中国张北±500 kV四端柔性直流电网工程为例进行了仿真验证,结果表明相对于传统的定无功或定交流电压控制方式,柔性直流换流站无功级联控制方式可以兼顾电网稳态无功调节和暂态无功支撑等需求,快速平稳地输出无功功率,能在保证MMC设备安全的前提下提供暂态无功支撑,并缓解故障清除瞬间可能发生的暂态交流过电压。     

一种高可靠电压均衡电路

针对在微型直流电网中需要将两线制直流电网改造成三线制直流电网以满足不同用电设备对输入电压的要求问题,提出并研究一种新型、可靠的电压均衡电路及其控制方法。此电压均衡电路由左、右两个桥臂组成,可以避免传统桥式拓扑结构中功率开关管直通问题;其控制方法也能够根据负载情况自动实现分别控制每个桥臂独立工作,从而有利于提高该电压均衡电路效率。在此基础上详细地分析该电路工作原理和主要电流关系,为了控制参数的设计并建立其小信号模型。最后,给出相应的仿真结果,并研制一台实验样机进行原理性实验验证。仿真和实验结果表明,该电路和控制方法能够实现电压平衡。     

基于单周期控制的半桥结构电能质量调节器

本文分析了半桥结构的电能质量调节器PQC的工作原理,在此基础上提出了采用单周期控制的半桥结构的PQC,并对这种控制方式的电路结构进行了理论分析。分析结果表明,采用单周期控制的电能质量调节器能很好地抑制电压扰动,补偿谐波和无功电流,提高控制精度,简化电路。仿真结果证明了在半桥结构PQC中,采用单周期控制方式的正确性和有效性。     

三电平四桥臂低压SVG控制与应用研究

分析了三相三电平四桥臂逆变器的结构及优越性能,并将其作为三相SVG的主电路结构用以实现由于负载不平衡引起的三相四线制中性线电流的补偿。分析了其工作原理及数学模型,提出了基于载波层叠PWM方法的控制策略,实现对不平衡负载系统有效的无功补偿及中性线电流的控制,简化了传统三电平逆变器结构的控制方法:针对二极管钳位型三电平逆变器固有结构造成的直流侧电容电压中性点电位不平衡问题,分析了其不平衡原理,采用直流电压双环控制进行了电容电压稳定及均压控制,有效地平衡了直流侧电容电压。仿真结果验证了所提出的三电平四桥臂结构在提高输出波形质量和降低损耗方面的优良性能。     

不对称半桥单相单级式车载充电系统改进控制策略研究

对称半桥可以有效吸收单相变换系统直流侧二次纹波、减小系统体积、提高功率密度,但当半桥上下桥臂电容容值不等时,会在直流侧产生一次纹波。针对这一问题,分析研究了不对称半桥单相单级式车载充电系统,提出电感电流加电容偏置补偿的改进控制策略。基于该控制策略,从满足二次纹波功率补偿、电池最低电压及避免过调制三方面研究了半桥电路电感及电容参数设计方法。仿真和实验结果验证了不对称半桥通过采用改进的控制策略不仅能够有效滤除二次纹波,且不产生一次纹波,还可降低电池端电压与电流纹波;仿真验证了参数设计方法的有效性。     

火电辅机变频器低压穿越直流电压补偿及其控制

针对火电辅机变频器因厂用电压跌落而触发闭锁,造成发电机组停机的问题,设计了基于变频器直流母线电压补偿的辅助穿越装置。辅机变频器采用直接转矩控制,低压穿越装置主电路采用三重交错并联升压变换器结构,在电压跌落期间维持变频器直流母线电压稳定,同时减小输出电流高频纹波。考虑到并联模块参数差异造成的均流问题,提出在传统电压电流双闭环控制的电压外环加入均流环的解决方法,消除环流,使开关管电流应力更为均衡。由于控制系统具有非线性、强耦合的特点,传统PI控制器存在局限性,所以利用模糊控制算法优化PI控制器参数整定,改善其性能。最后用仿真验证了所提方法的有效性。     

基于SVPWM调制的单相三电平PWM整流器研究

针对单相电压型三电平PWM整流器,探讨了一种新的调制方法——空间电压矢量SVPWM控制法。针对三电平变流器直流侧电压调节和平衡问题,引入了一种新的电压平衡方法。建立了变流器系统的数学模型,并在MATLAB环境下进行了计算机仿真。仿真结果表明：在机车运行的两种典型工况即牵引和再生下,SVPWM调制使得牵引变压器一次侧的功率因数接近于1,在电网侧可获得近似正弦波的电流,而且可以在以上两种典型工况间实现平滑的转换。该电压平衡方法能够有效地平衡直流侧电容电压。     

半桥结构的两级功率因数校正器研究

在两级功率因数校正器中,Boost PFC＋半桥DC/DC拓扑结构虽然表现良好,但依然存在着后级功率器件电压应力过大、输出电流纹波不够理想等缺点。将输入串联、输出并联半桥拓扑能使单个模块的输入电压和输出电流减小这一特性运用于两级PFC之中,同时引进了交错控制技术。对采用新结构的两级PFC变换器进行了工作模态分析。仿真结果表明,后级功率器件电压应力以及输出电流纹波明显减小,证明了该半桥组合式拓扑结构及其相应控制方法的正确性。     

多电平直流链电力电子变压器控制策略研究

多电平直流链电力电子变压器(PET)中间级子模块拓扑包括半桥和双有源桥两部分。直流链两端电路不同的结构和控制策略会造成直流链电压的波动和不稳定。传统控制策略需要大量电流传感器,并且控制链路上的低通滤波器影响了系统的动态响应。文中提出了一种多电平直流链PET的控制策略,由串并联功率模块中的半桥电路稳定直流链总输出电压,由双有源桥电路实现直流链不同模块之间的均压。同时,所提控制策略只需要中压直流端口连接电感处的一个电流传感器,所有功率模块均不使用电流传感器,节省了系统的成本。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

一种交错式三电平逆变器的研究

针对正弦波交流输出的应用场合,提出了一种可降低电感纹波电流的功率管交错并联式三电平逆变电路。该电路需要六个功率开关管,其中上下位置各采用两个功率管并联工作在交错模式,而中间两个位置的功率管则工作在倍频模式。分析了电路的工作原理,提出了其PWM脉宽调制方式。推导了该电路和其他两种常用半桥式逆变电路的纹波电流公式,并对三者进行了比较。阐述并采纳了一种带干扰正馈抑制的逆变器双环控制策略。样机的测试结果证明了电路和系统的有效性。     

基于UCC3895控制的移相半桥三电平变换器闭环系统

提出了移相半桥三电平DC/DC变换器闭环系统设计方案,设计了基于UCC3895的电压外环控制电路,峰值电流内环及电流补偿电路,对闭环系统进行了小信号建模.最后的仿真和实验结果表明所设计的闭环系统动稳态特性较好,无变压器偏磁问题,主功率管的ZVS软开关情况较好,整个系统工作稳定可靠.     

半桥型MMC直流侧故障限流组合控制策略

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流电网在直流短路故障时电流峰值较高且上升速度极快,严重时会造成MMC闭锁从而导致系统大面积停运。为在短时间内限制故障电流对系统的影响,文中提出一种对半桥型MMC适用的故障限流组合控制策略,利用MMC自身的高度可控性,无须外加限流装置,即可达到故障限流效果,并降低对直流断路器的技术需求。首先,文中阐述了限流组合控制策略中2种不同的限流环节及其基本原理。其次,分别分析2种限流环节对直流故障电流、交流电流以及桥臂电流的影响,推导限流组合控制下的直流故障电流计算式。最后,在PSCAD/EMTDC平台搭建半桥型MMC四端直流电网模型进行仿真分析,结果表明所述限流组合控制策略能够有效限制直流故障电流,减小故障点近端换流器的功率和电压波动,降低交流电流和桥臂电流的过流峰值。     

双变换UPS中PWM整流器的二次谐波补偿和电容电压分时控制

本文对双变换UPS中双闭环电流跟踪控制的单相半桥PWM整流器进行了分析研究.为了减小输入电流的畸变,提出了稳态二次谐波补偿的算法.该方法可以不减小电压环带宽,同时计算工作量小,易于数字实现.为消除单相半桥整流器电容电压的不平衡,提出了电容电压分时控制的算法.基于TMS320LF2407A型DSP搭建了实验样机,验证了控制方法的正确性,由于采用有源功率因数校正技术,实现了输入电流为与输入电压同相的正弦波,且输出电压稳定.     

基于半桥子模块的直流卸荷装置

海上风电柔性直流(柔直)送出系统所接入的陆上交流电网发生故障后,风电场持续输出的盈余功率会造成直流过电压。解决盈余功率最有效的手段是采用卸荷装置对盈余功率进行泄放。文中针对功率器件直接串联的集中式直流卸荷装置投退功率冲击大、器件同时开断难以及分布式直流卸荷装置成本高的问题,提出基于半桥子模块的集中式直流卸荷装置方案,并研究所提拓扑的参数设计方法与控制策略。该方案可以克服大规模功率器件直接串联的技术困难和风险,还可以通过子模块逐步投切降低电阻电压变化率,从而降低功率泄放对直流系统的冲击以及卸荷电阻的制造难度。与分布式直流卸荷装置相比,文中方案仅采用集中式电阻而省去了子模块中的泄放支路,大幅降低设备成本。在PSCAD平台进行海上风电柔直送出系统故障穿越仿真,结果表明所提集中式直流卸荷装置拓扑及控制方案具有良好的性能。