改进dq变换法及在STATCOM中应用

针对传统dq变换法在检测电网三相不对称分量时存在的一些缺陷,提出一种新的检测方法,将单相电压通过一个微分器得到与该相电压正交的微分量,然后利用二者的正交关系直接通过数学关系求解出同步旋转角.该方法不仅适用于负载不对称系统,也适用于电源电压不对称系统.在检测过程中,不需要采用锁相环(PLL)电路获得同步旋转角,消除了PLL延时带来的影响,也不需要对三相电流进行移相,解决了移相带来的误差.将该检测方法应用于静止同步补偿器(STATCOM)控制器后,能有效降低接入点电压的不平衡度.仿真分析和实验结果表明所提出的方法在检测电流正序、负序分量时具有精度高、实时性强的特点,更适合于STATCOM的应用.     

三相不对称系统中谐波电流检测的新方法

提出了一种基于调整ip-iq算法的谐波检测方法。该方法不仅适用于负载不对称系统,而且适用于电源电压不对称系统。在检测过程中,它无需采用锁相环(PLL)电路获得同步旋转角,即使在三相电压不对称或者畸变时,也无需对电压进行锁相、滤波或者对称分解,整个算法的基准矢量相位是由数字检测系统自身精确给定的,从而消除了PLL和滤波器延时带来的影响,减小了检测误差,能准确检测出电流无功、负序和谐波分量。仿真分析和实验结果证明了所提方法的有效性。     

新型负序电流检测方法及其应用

针对传统的基于同步旋转变换负序电流检测方法的一些缺陷,提出了一种新的检测方法,该方法不仅适用于负载不对称系统,而且适用于电源电压不对称系统.在检测过程中,不需要采用锁相环(PLL)电路获得同步旋转角,消除了PLL延时带来的影响.仿真结果证明了所提检测方法的正确性和有效性,新的负序电流检测方法具有精度高、实时性强的特点.最后,给出了所提方法在配电静止同步补偿器中的应用效果,表明采用所提的负序电流检测方法配电静止同步补偿器能很好地实现负载的不平衡补偿.     

四桥臂三相四线制并联型APF-STATCOM

通过增加畸变相位闭环控制环节准确锁定基波正序电压初相角,提出了一种能在电网电压不平衡或畸变时准确检测出基波正序有功电流和无功电流的谐波和无功电流检测算法,且可直接适用于三相三线或四线系统;给出了一种能在电网电压不平衡或畸变时对基波正序无功功率进行独立补偿的解耦控制方案.基于所提检测方法及控制方案,四桥臂三相四线并联型APF-STATCOM能在电网电压不理想和负载不对称且非线性的条件下实现用同一原理同时实现谐波抑制、无功和负载不平衡补偿这几种功能.理论推导验证了所提检测方法的正确性,基于Matlab/Simulink的仿真结果证明了所提检测方法及控制方案的有效性,并且具有良好的动态特性和快捷的无功阶跃响应.     

风力发电系统中电网同步改进型锁相环设计

针对风力发电系统中电力电子变流器同步信号检测中所存在的问题,提出了一种结合单相锁相环(MPLL)、正序电压计算单元和同步参考坐标变换锁相环(SRF PLL)的改进型锁相环设计方法。该方法采用2个MPLL来检测电网电压的α和β分量及其移相90°的电压信号,采用正序电压计算单元来检测正序电压分量,经SRF PLL锁定正序电压的相位,从而消除电压不平衡对检测结果的影响。且MPLL和SRF PLL的2次滤波对谐波有较强的抑制作用。此外,根据改进型锁相环的结构模型导出了正序电压分量检测的运算关系,进行了SRF PLL锁相环的控制器参数设计,给出了MPLL参数的系统化设计方法。仿真和实验结果表明,在电压不平衡、电压畸变、频率突变和单相接地情况下,所设计的锁相环均能够快速准确地锁定正序电压基波分量的相位,为风力发电系统控制提供可靠基准。     

四桥臂三相四线制并联型APF-STATCOM

通过增加畸变相位闭环控制环节准确锁定基波正序电压初相角,提出了一种能在电网电压不平衡或畸变时准确检测出基波正序有功电流和无功电流的谐波和无功电流检测算法,且可直接适用于三相三线或四线系统;给出了一种能在电网电压不平衡或畸变时对基波正序无功功率进行独立补偿的解耦控制方案。基于所提检测方法及控制方案,四桥臂三相四线并联型APF-STATCOM能在电网电压不理想和负载不对称且非线性的条件下实现用同一原理同时实现谐波抑制、无功和负载不平衡补偿这几种功能。理论推导验证了所提检测方法的正确性,基于Matlab/Simulink的仿真结果证明了所提检测方法及控制方案的有效性,并且具有良好的动态特性和快捷的无功阶跃响应。     

同步相位与瞬时对称分量的检测新方法

电网不对称故障时,快速、准确地检测同步相位和对称分量,是基于电压源逆变器的灵活交流输电系统(FACTS)装置实现控制与保护的关键问题之一。在分析传统三相锁相环工作原理和负序分量影响锁相环(PLL)检测性能的基础上,设计了一种同步相位与对称分量的一体化实时检测新方法。该方法在正负序同步坐标系下采用电压前馈补偿实现对称分量的检测,用测得的基波正序电压q轴分量作为锁相环的输入,用锁相环的输出相位作为同步坐标变换的参考相位。并分析了该方法实现的机理,给出了检测电路的实现框图,同时进行了实验验证。结果表明,该方法既能在电网电压不对称时准确检测同步相位和对称分量,又能消除交流系统频率变化对检测同步相位和对称分量的影响。     

基于双自适应滤波的谐波电流综合检测法

针对在电压畸变及不对称时,自适应滤波的参考输入较难获得问题,提出一种基于双自适应滤波的负载电流中谐波、无功及负序电流的综合检测方法。该方法先对系统电压进行序分解,得到其中的正序分量,再通过自适应滤波器得到其中的正序分量中的基波成分,将其作为电流自适应检测的参考输入。利用Matlab对提出的检测方法进行仿真研究,结果表明该检测方法能够有效地进行负载电流中谐波、无功及负序电流的综合检测,而且电网电压的波形畸变及不对称对检测结果没有影响。     

D-STATCOM指令电流检测法的研究

提出了一种在电网电压不平衡且畸变情况下依然适用的补偿电流的准确检测法.该方法能快速检测并计算出电网基波正序电压的相位,从而在三相电压不对称且畸变时仍能准确检测出谐波和无功电流.仿真分析验证了该方法的正确性和可行性.     

基于同步坐标变换的三相不对称系统的无功与谐波电流的检测

针对现有的一些检测方法在三相电压不对称或畸变时存在的一些缺陷，提出了一种新的基于同步坐标变换的检测方法。它能实时检测出不对称三相电路中的基波正序有功电流以及无功电流与不对称分量、谐波电流的和，从而可直接应用于三相三线或四线系统的综合补偿。该检测方法在三相电压不对称且含畸变时，无须对三相电压进行锁相和滤波，避免了由此带来的检测误差。理论推导和仿真结果验证了所提方法的正确性。     

Three-phase grid voltage synchronization using sinusoidal amplitude integrator in synchronous reference frame

Synchronization with the grid voltage is critical in the control of grid-connected power converters. Under unbalanced grid condition, the conventional synchronous reference frame phase-locked loop (SRF-PLL) does not work well due to the effect of the fundamental negative sequence component. This paper proposes a new synchronization method, the sinusoidal amplitude integrator based phase locked loop (SAI-based PLL), to efficiently eradicate the effect of the fundamental negative sequence component. As a result, it can accurately and quickly estimate the amplitude and phase angle of the fundamental components of grid voltages in unbalanced grid conditions. In addition, when dc offset and harmonics are contained in the grid voltage, a multi-SAI-based PLL method is developed to extract the synchronization signal. The proposed SAI-based PLL incorporates the sinusoidal amplitude integrator into the conventional SRF-PLL. Its operation is analyzed using the complex-vector notation. Simulation and experimental results on the performance of the proposed SAI-based PLL and comparison with other synchronization methods are presented.     

基于改进DSOGI-FLL的并网变流器多谐振解耦网络同步方法

电网电压基频正序分量相位和幅值的准确检测是三相并网变流器稳定运行的重要保证。针对传统单同步旋转坐标系锁相环在畸变或不平衡电网下锁相精度低的问题,文中利用双二阶广义积分器锁频环(DSOGI-FLL)设计了一种多谐振解耦网络的电网同步方法。首先,分析了二阶广义积分器锁频环自适应提取电网电压基波和频率的原理;其次,详细分析了不平衡电网下DSOGIFLL的锁频响应特性,提出将负序电压分量考虑在内的增益标准化线性模型,以提升其在不平衡电网下的锁频性能;然后,设计了以DSOGI-FLL为基础的多二阶广义积分器谐振解耦网络,实现畸变及不平衡电网下基波电压信息的准确获取。仿真与实验表明,该方法在电网电压畸变或不平衡情况下均能准确获取电网电压基频正序分量的相位和幅值信息。     

无锁相环i_p-i_q检测任意次谐波电流的新方法

电力有源滤波器是补偿电力系统谐波及无功功率的重要装置,其关键的环节是实时准确地检测出谐波电流。为了检测出任意次谐波电流,消除其对电网的危害,提出了基于瞬时无功理论的无锁相环ip-iq检测方法,该法可检测三相三线制不对称系统任意次谐波的正、负序分量,并将其相加得到任意次谐波电流,而无锁相环ip-iq检测法中的变换矩阵中的频率换为一个固定值可省去传统ip-iq检测方法中锁相环,简化了电路。理论分析表明,ip-iq变换过程中频率偏差不影响检测结果,且可通过设置变换矩阵频率实现对任意次谐波的检测。仿真结果证实了本文所提出新方法的准确性。     

基于改进的同步旋转参考坐标变换的静止无功补偿装置

静止无功补偿器(SVC)用于负荷补偿时,补偿导纳的计算对其补偿性能有着重要的影响。笔者提出了一种基于改进的同步旋转参考坐标变换的补偿电纳计算方法。该方法利用电网电压中的一相电压构造虚拟的对称三相系统,由其形成的合成矢量作为同步旋转坐标系中的d轴,将负载电流矢量投影到电网电压矢量上,通过低通滤波器后便可得到正序电流和负序电流,由此可以准确计算所需的补偿电纳。该方法计算简单,基于该法的静止无功补偿器不需要硬件锁相环,能够快速、准确地补偿负荷的无功功率,维持电网电压的稳定。仿真和实验结果证明了所提补偿电纳计算方法的可行性和有效性。     

三相四桥臂微网变流器在离网不平衡负载下的控制策略及其实现

因三相四桥臂变流器在不平衡系统应用中的优势,采用其作为微网变流器拓扑结构。为改善微网系统离网工况下带不平衡负载时的供电质量,提出了一种改进分序控制方法。采用基于广义二阶积分器的正负序分离方法提取负载电压的正负序分量,再将其变换至对应的旋转坐标系进行控制。在独立的零轴控制中,引入比例谐振调节器,增强零序电压的控制性能,简化控制算法。最后,对所提控制方法进行仿真与实验验证。结果表明,采用该控制方案的四桥臂变流器能够在负载不平衡的情况下维持输出电压的平衡,增强离网条件下的运行性能。     

基于双dq坐标变换的三相电压锁相环的研究

提出了一种三相电压不平衡情况下,三相电压基波频率、正序电压分量和负序电压分量相位锁定方法。正序dq坐标变换时,负序电压分量将在dq轴电压分量上产生交流分量,导致基于dq坐标变换的三相电压锁相环存在误差;通过提取负序dq坐标变换中dq轴的直流电压分量,对正序dq坐标变换q轴电压分量进行补偿,从而准确快速锁定正序基波电压相位。通过负序dq坐标中d轴和q轴的直流电压分量检测负序电压初相角,锁定负序电压相位。仿真结果表明,该方法能够快速准确地锁定三相电源在不对称情况下的基波频率、正序电压相位和负序电压相位。     

PWM整流器无锁相环不平衡控制策略研究

电网电压不平衡时,基于同步旋转坐标系的传统控制策略从六个功率分量中选取四个分量计算指令电流,导致剩余两个功率分量不受控。针对此问题,在两相静止坐标系下建立了基于扩展无功功率理论的瞬时功率模型,该模型利用四个功率分量计算四个静止坐标系下的指令电流,同时控制有功和无功功率的平均值及二次波动量。该方法省去了Park变换和锁相环,降低了系统的复杂程度,提高了系统的动态响应速度。以三相电压型PWM整流器为控制对象,进行了仿真和实验验证,结果表明所提出的方法能够抑制直流侧电压的二次波动并实现单位功率因数运行。