基于瞬时功率平衡和负序前馈控制的DSTATCOM电压控制策略方法

配电静止同步补偿器(DSTATCOM)通过向公共连接点注入无功功率可以调节公共连接点的电压,使之满足电压合格的要求、笔者首先根据DSTATCOM系统中的瞬时功率平衡理论推导出了DSTATCOM用于控制电压时的直接电压控制策略。在该控制策略中,无需电流检测电路,跟传统的串级控制相比较具有控制简单、响应速度快等优点。然后针对电网电压不平衡对DSTATCOM的影响,在基于瞬时功率平衡的直接电压控制的基础上,引入了负序电压的前馈控制策略,避免了DSTATCOM因电网电压不平衡造成的过流而退出运行。理论分析和仿真结果证明了笔者所提控制方法的正确性和有效性,该控制策略对DSTATCOM装置的实际开发有很好的借鉴作用。     

配电网静止同步补偿器新型双闭环控制策略

配电静止同步补偿器在配电网中能有效的解决电压跌落等动态电压质量问题。针对dq0坐标系下DSTATCOM系统数学模型强耦合、非线性的特点,提出一种模糊比例积分(PI)控制和最优跟踪控制相结合的DSTATCOM电压控制策略。在该控制策略中,电压外环采用模糊自适应PI控制,克服了传统固定增益PI调节器参数难以整定、自适应性差的缺陷。电压外环的输出作为电流内环的指令信号。电流内环采用基于最优跟踪控制的多变量控制器设计方法,避免了有功/无功电流的耦合作用给控制器设计带来的困难。仿真和实验结果表明,所提的DSTATCOM电压控制策略性能优良、结构简单、容易实现,满足DSTATCOM电压控制的要求。     

一种新型三相电压型PWM整流器无差拍预测直接功率控制

传统三相电压型PWM整流器无差拍预测直接功率控制在理想电网下具有网侧电流谐波含量低、瞬时功率脉动小和开关频率固定等优点。但三相电网不平衡时,如果仍然采用传统控制策略,将导致网侧电流谐波含量高、瞬时功率脉动大。为此,采用新型瞬时功率定义,提出一种新型无差拍预测控制策略。新型控制策略以消除瞬时有功功率中二倍频分量为控制目标,结合PWM整流器的功率控制模型,获取下一周期电压矢量参考值,并利用空间矢量脉宽调制来生成该矢量。此外,引入了准积分反馈校正环节,在每个周期对新型瞬时功率的预测给定值进行修正。仿真和实验结果表明,新型控制策略能有效抑制电流谐波分量以及瞬时功率脉动,实现电网平衡和不平衡下的正常工作。     

配电静止同步补偿器的模糊自适应PI控制策略

研究配电静止同步补偿器(D-STATCOM)用于补偿电压的模糊自适应PI控制策略.分析了d-q坐标系中D-STATCOM数学模型的特点,指出传统的PI控制很难满足D-STATCOM控制系统的要求.对传统的电压外环/电流内环双闭环控制策略进行了剖析.针对该控制策略中PI调节器参数难以整定且控制器缺乏自适应性的不足,本文引入了基于瞬时功率平衡的直接电压控制策略和模糊自适应PI控制策略.仿真和实验结果表明,本文提出的控制策略算法简单、性能优良、实用性强,满足D-STATCOM电压控制要求,具有较强的工程应用前景.     

配电网静止同步补偿器的无电流传感器电压控制策略

配电静止同步补偿器(D-STATCOM)通过与电网交换无功功率可以有效地改善电压质量.重点论述了D-STATCOM用于维持公共连接点电压恒定且平衡的控制策略.以瞬时功率理论为基础,分析了D-STATCOM系统中的功率交换关系,得到D-STATCOM输出电压正序分量和负序分量与相应输出电流的关系式.提出了D-STATCOM的无电流内环的电压控制策略,省去了电流传感器及相应的信号调理电路.与传统的电压外环/电流内环相比较,该控制策略具有结构简单、容易设计等优点.整个电压控制器采用了正序电压控制器和负序电压控制器相叠加的结构,仿真和实验结果表明,所提电压控制策略在实现公共连接点电压维持恒定的同时能实现三相电压的平衡.     

不平衡电网电压下双馈风力发电系统的比例–积分–谐振并网控制

提出双馈发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的比例–积分–谐振(proportional integral resonant,PIR)并网控制方法,以实现电网电压不平衡工况下 DFIG 风力发电系统的并网控制.并网控制器由同步旋转坐标系中的比例–积分控制器和谐振控制器组成,比例积分控制器控制定子 d-q轴电压的直流分量,谐振控制器控制定子 d-q 轴电压的交流分量,使其分别实现对电网 d-q 轴电压直流、交流分量的精确跟踪.该比例–积分–谐振并网控制策略具有无需采用正负序分离算法,无需设计负序控制器等优点.仿真结果表明,该并网控制策略在电网电压平衡和不平衡条件下,均可控制DFIG 定子电压实现对电网电压的精确跟踪.     

不平衡电网电压下光伏并网逆变器滑模直接电压/功率控制策略

不平衡电网电压下,光伏并网逆变器的输出功率和输出电流都将产生波动,给电力系统的稳定运行造成不利影响。根据光伏并网系统的数学模型,提出了光伏并网逆变器基于滑模控制的直接电压/功率控制策略。该控制策略可在电网电压不平衡时有效抑制并网逆变器输出有功功率和无功功率的波动。根据光伏并网逆变器输出功率和正、负序电流的关系,提出了以消除负序电流为控制目标的改进控制策略。此外,为提高系统的运行性能,提出了功率电流协调控制策略。最后,对所提出的控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

DSTATCOM补偿不平衡负载分序控制策略

通过分析负载不平衡时各序等效电路,建立了配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)在各序等效电路中的数学模型,并提出了分序控制策略。针对负载电流正、负序分量三相对称的特点,分别在正、负序同步旋转坐标系下进行补偿,而零序分量在三相坐标系进行补偿,为了提高补偿精度,同时抑制装置本身产生低次谐波和扰动,引入重复控制。最后在MATLAB/Simulink环境中搭建10 Mvar/10 kV DSTATCOM系统进行仿真验证,证明了新型控制策略补偿不平衡负载的有效性,并且具有一定抑制电网电压不平衡的能力。     

电网电压不平衡下直接功率矢量控制

基于三电平PWM整流器的数学模型,结合瞬时功率理论得到了三电平PWM整流器的功率数学模型。通过对电网电压不平衡时整流器进行分析得到了功率表达式。根据功率数学模型提出了用于电网电压不平衡抑制交流侧三相电流负序分量的DPC-SVM控制策略。仿真和实验结果表明,此处提出的控制策略能有效抑制交流侧负序电流。     

基于功率平衡的PWM整流器不平衡控制策略

为抑制三相电压型PWM整流器的直流输出电压谐波,根据功率平衡原理,提出了一种基于正负序控制器的不平衡控制策略.该策略由瞬时功率相等的原则,推导出输入电流正负序分量指令值,构建正负序两个控制器分别对电流正负序分量进行调节,采用普通的前馈解耦和PI控制器就可获得良好的控制性能.仿真结果表明提出的控制策略能够很好地抑制直流输出电压谐波.     

源侧电流检测的DSTATCOM控制策略

为简化DSTATCOM的电流检测与控制算法,提出一种单独控制电源侧电流的补偿控制算法.对直流侧稳压问题进行了详细的分析,给出了控制直流侧电容电压稳定的PI参数整定的详细过程.采用自适应模糊PI控制器,减小电压超调,提高了系统响应速度.对采用所提出的电流控制策略的DSTATCOM进行了仿真研究,并制作了实验样机,通过仿真和实验验证了该控制策略应用于配电网静止同步补偿器的有效性和可行性.实验结果同时证明采用该控制策略后,DSTAT-COM具有稳定的直流侧电压,电源侧得到0.99的功率因数.     

含DSTATCOM和分布式电源配电网的无功电压协调控制

提出一种基于斜率调节的配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)群的协调控制方法,用于解决同一区域内多个分布式电源的无功电压协调控制问题。建立计及网架参数条件下,无功电压与分布式电源输出有功电流及斜率调节下DSTATCOM输出无功电流之间的关系,并根据装置的最大无功容量整定各个DSTATCOM的调节斜率,合理分配各个装置的无功输出,将已整定的斜率以及线路的电抗之和作为无功电流的比例增益作为负反馈,构成DSTATCOM新的电压参考值,建立基于斜率调节的DSTATCOM群协调控制策略。针对一个含有双分布式电源和DSTATCOM的配电网系统进行仿真,仿真结果表明:该整定斜率调节下能够进行协调各DSTATCOM无功动态行为,不需要控制器间实时通信实现装置无功出力且能够按比例分配并稳定系统电压。     

基于变论域模糊PI自适应控制的电力弹簧控制策略

针对电力弹簧传统控制策略自适应调节能力不足的问题,对传统控制策略进行改进。考虑系统运行工况或参数发生变化,尤其是非关键负载阻值在系统运行过程中可能发生的变化对电力弹簧调压性能的影响,以及普通模糊控制的局限性,提出了一种变论域模糊比例-积分（PI）自适应控制策略。该策略根据输入误差的大小实时调整模糊论域来得到更好的控制效果。结合函数型伸缩因子与模糊推理伸缩因子各自的优点,对输入论域和输出论域的伸缩因子分别进行设计,以提高控制精度。仿真分析表明,与现有的控制策略相比,所提控制策略进一步提高了系统稳定性,增强了电力弹簧的自适应调节能力。     

基于线性自抗扰控制的微网逆变器时-频电压控制策略

微网是一个非线性、强耦合、多约束、负载扰动大的系统,传统比例-积分(PI)双环控制已经无法满足需求,自抗扰技术通过补偿扰动可使微网逆变控制系统的性能显著改善。据此,文中提出了基于线性自抗扰控制(LADRC)的微网逆变器时-频电压控制策略。为了提高微网逆变器的抗扰性能和动态性能,在时域上,设计和分析了dq轴解耦环节、带电容电流反馈的降维扩张状态观测器以及线性状态误差反馈控制律;为了提高微网逆变器在各谐波频率处的跟踪精度和抗扰性能,分析了时域LADRC系统的频率响应特性,并据此设计和分析了频域上的实部/虚部解耦环节和时-频域LADRC策略。最后,针对工作在孤岛模式下的微网逆变器,对所提策略进行了实验验证。实验结果表明,与PI双环控制对比,基于LADRC的微网逆变器时-频电压控制策略具有更好的解耦、抗扰、动态性能,并能精确控制谐波电压以达到抑制谐波的效果。     

基于PSCAD的电网电压不平衡情况下光伏并网逆变器控制策略的研究

为了实现光伏并网逆变器在电网电压不平衡情况下能够输出平衡的三相电流,建立了电网电压三相不平衡情况下光伏并网逆变器的数学模型,分析了采用传统同步旋转dq坐标系下PI控制策略的缺点,在研究同步旋转正负序坐标系下双dq-PI控制的基础上,给出了一种改进的dq-PI控制策略。在PSCAD环境下,对传统PI控制策略和改进的dq-PI控制策略进行了对比验证,仿真结果表明光伏并网逆变器采用改进的dq-PI控制策略能够得到三相平衡的输出电流。     

新型无锁相环DSTATCOM直接电流控制方法

传统DSTATCOM直接电流控制方法依赖锁相环和坐标变换,实现较为复杂,本文提出一种新型无锁相环的DSTATCOM直接电流控制方法。通过建立DSTATCOM数学模型,依据矢量等效原理计算出配电网电压有功单位分量和无功单位分量,无需锁相环和坐标变换便可实现无功补偿控制。仿真验证了该方法的可行性。采用DSP控制器TMS320F2812和智能功率模块PM300DVA120,搭建了DSTATCOM系统实验平台,在开关频率10 k Hz、死区时间4μs下获得良好的实验结果。所提方法物理意义清晰且易于嵌入式控制器实现。实验结果表明,所提方法能实现输出电流超前滞后电压的无功补偿实时控制,具有良好的动静态响应性能。     

基于FO-PI控制器的直流微网母线电压控制策略

为改善直流微电网母线电压稳定性及动态性能,提出一种基于自适应参数整定的FO-PI控制器控制直流母线电压方法。该方法在传统PI控制策略的基础上引入具有多参数可调的FO-PI控制器,并将带有自适应权重策略的粒子群算法运用于FO-PI控制器,从而解决控制器在具有多个参数时不可同时调节这些参数的问题。让直流微电网电压控制系统达到更优的可控性及灵活度。实验结果表明,所提出的控制策略在不增加系统成本的同时,能够使母线电压抗负载扰动能力更强,而且其整体性能优于传统控制方法。     

张北数据港柔性变电站DC/AC变流器关键控制策略

柔性直流输电是实现新能源并网和直流电网的极具潜力的输电方式。文中在张北数据港设计构造了一台柔性直流输电系统用DC/AC变流器。所设计的变流器采用多变流器并联+z型接地变压器结构。为抑制离网下由于负荷特性而造成的输出电压不平衡与输出电压畸变问题,分别提出了变流器输出电压不平衡控制策略与输出电压谐波抑制策略,以保证设备的供电质量。为保证设备的不间断供电并提高设备的供电可靠性,提出一种主动限流控制策略,在设备离网供电模式下电力系统发生短路故障时进行主动限流。最后,搭建了2.5 MW DC/AC变流器进行实验研究。实验结果验证了所提控制策略的有效性。目前,该装置已应用于张北数据港柔性变电站。