基于电感电压反馈和输入整形技术的LC滤波器混合阻尼控制

电流型PWM整流器采用LC环节来滤除谐波及帮助器件换流,LC型滤波器呈二阶特性,存在谐振尖峰,且电容阻尼较小,在控制系统存在扰动的情况下,容易引起电流波形畸变和振荡。提出了一种采用输入整形技术和电感电压反馈结合的控制策略,输入整形技术能够有效地抑制小阻尼系统的振荡,电感电压反馈控制能够在外部干扰抑制网侧电流波形畸变。结合两者的优点,可有效地解决电流型脉宽调制整流器网侧电流振荡和畸变。仿真验证了所提出的控制策略能够有效减少电流畸变,增加系统的稳定性,并具有一定工程实用性。     

基于αβ坐标系的电流型PWM整流器有源阻尼控制

三相电流型PWM整流器交流侧常采用LC滤波器来滤除谐波和辅助开关器件换流,但LC滤波器具有谐振特性,存在谐振尖峰,当控制量或负载变化时会引起系统暂态振荡以及网侧电流谐波畸变。针对上述问题,提出了一种基于αβ坐标系的电感电压反馈的有源阻尼控制方法。该方法的实现不需要进行锁相环控制和dq坐标解耦,电感电压反馈的有源阻尼控制可以有效抑制LC滤波器谐振尖峰。最后通过MATLAB仿真和实验验证了所提方法的有效性和实用性。     

并联有源滤波器输出LCL滤波器研究

基于电流最大允许脉动、逆变器开关频率和阻尼特性要求,提出了应用在三相并联有源电力滤波器中的LCL滤波器的一种新颖的设计方法。LCL滤波器是一种滤除逆变器开关谐波的有效手段,具有比LC滤波器更优异的性能,能够克服由于电网阻抗的不确定性而影响滤波效果的缺点。在详细介绍设计过程的基础上,给出了一个设计实例。为了避免LCL滤波器发生电流谐振,通常需要加入阻尼电阻,则导致损耗增加,降低系统效率。提出一种新的控制策略,引入电容电流反馈的方法,有效地替代了LCL滤波器中电阻的阻尼作用。通过调节反馈系数,不需要改变系统谐振频率,同时增强了阻尼作用,有效地抑制了低次谐波的振荡。仿真和实验结果证明了设计的LCL滤波器和采用的控制策略的优异性能。     

新型拓扑滤波器的双馈风电网侧变流器阻尼策略

对基于LCL滤波的双馈风力发电机组网侧变流器谐振阻尼策略进行研究。首先对电容串联和并联电阻的无源阻尼方式在滤除高次谐波和阻尼电阻功率损耗方面进行比较研究。其次,为降低无源阻尼方式中电阻的功率损耗,提出一种新型的有源阻尼策略。在对网侧变流器采取电网电流反馈闭环控制的基础上,利用电容电流和比例环节对电网电流闭环极点进行配置,以增大控制系统的阻尼,抑制谐振发生;同时对比例环节参数对电流闭环的影响进行分析,并给出参数的选择原则。最后,通过搭建基于LCL滤波器的双馈风力发电系统网侧变流器仿真模型和实验系统,对理论进行验证。仿真和实验结果都证明了理论的正确性。     

电容电流反馈的LCL滤波器网压前馈控制研究

为了抑制LCL滤波器的固有谐振,消除电网电压畸变时并网电流内的谐波,此处提出一种在网侧电流闭环条件下的电容电流反馈、电网电压前馈控制方法。通过引入电容电流反馈环节,使LCL滤波器的固有谐振减小,且电容电流通过估算获得,减少了传感器的数量。在电网电压畸变的情况下引入电网电压前馈环节,消除了并网电流内的低次谐波,得到高质量输出电流。仿真和实验结果表明所提控制策略的有效性。     

状态反馈与延迟补偿相结合的电流型有源滤波器控制方法

电流型有源滤波器比电压型有源滤波器有更强的电流控制能力和更高的可靠性.电流型有源滤波器主要由电流源脉宽调制(PWM)逆变器和LC型无源滤波器组成.LC型无源滤波器能滤除逆变器开关频率附近的谐波分量,但会引起系统振荡;由于采样和计算的延迟,逆变器发出的补偿电流总滞后于负载电流,使得有源滤波器的补偿性能较差.为解决这些问题,文中提出了状态反馈和延迟补偿相结合的控制方法,用状态反馈提高系统阻尼,用延迟补偿减小逆变器补偿电流的滞后时间.在基于TMS320C32型数字信号处理器(DSP)构建的有源滤波器实验装置上进行的实验表明该方法有较好的稳态滤波效果和暂态过渡性能.     

面向电流源型PWM整流器直流侧电压的多环路控制策略

三相电流源型PWM整流器作为低压直流配电系统有源前端时,因网侧LC滤波环节和直流侧电容的存在使系统控制难度增加。首先,在同步旋转坐标系下建立电压定向数学模型,通过控制网侧电流d轴与q轴分量,完成系统有功、无功功率的独立控制;其次,基于相量法提出一种电容电流补偿方法,仅构建电容电压前馈通道,实现间接电流控制策略下功率因数校正;然后,采用电容电压反馈有源阻尼法对网侧LC谐振进行抑制,详细分析反馈增益对系统稳定性的影响;此外,该文通过在内环引入直流侧电感电流反馈以及阻尼因子,进一步改善系统性能;之后,利用频域法与根轨迹法对整个控制环路进行分析,辅助Matlab/SISO设计工具,在离散域中直接优化设计控制器零点位置与环路增益;最后,通过仿真和实验结果验证了所提出方法的可行性和有效性。     

基于LCL滤波的双馈风电变流器有源阻尼法

在双馈风电变流器中,LCL滤波器通常串联在网侧变流器与电网之间来抑制开关频率周围的电流纹波。提出基于LCL滤波的双馈风电变流器新型有源阻尼方法,即根据测量的电网电压和LCL滤波器网侧电流,计算得到LCL滤波器的电容电压,并将该电容电压经过有源阻尼模块加到网侧变流器电流环的输出电压指令上。对系统稳定进行分析,给出合适的网侧变流器电流环比例增益;并分析有源阻尼系数对系统稳定的影响。仿真结果验证了该有源阻尼方法的有效性。     

并联型有源电力滤波器输出LCL滤波器的有源阻尼控制

LCL滤波器可有效滤除并联型有源电力滤波器APF输出的高次谐波含量,但也引入了谐振,对系统稳定性造成很大影响.传统的解决办法即增加无源阻尼电阻来抑制谐振峰,但难免增加损耗.采用了1种新型的引入电容电流反馈的有源阻尼法,通过设计反馈系数,有效抑制了低次谐波的振荡.最后基于采用重复学习控制策略的并联型有源电力滤波器,通过PSCAD进行仿真验证,证明了本设计方法的有效性以及采用有源阻尼的LCL滤波器的优越性.     

基于LCL滤波的PWM整流器稳定性控制的研究

LCL滤波器在滤除高次谐波上的优越性,使其在三相PWM整流器中得到广泛应用.当系统采用电网电压定向的电压电流双闭环控制策略时,反馈电流的方式有反馈PWM整流器交流侧电感电流和反馈电网侧电感电流两种.这里重点分析比较了两种不同反馈方式对系统稳定性的影响,结果表明采用反馈网侧电流控制时,系统稳定性较好,可省去复杂的无源或有...     

三相BUCK型SVPWM整流器LC振荡阻尼混合控制

为了抑制电流型PWM整流器输入侧LC滤波器谐振引起网侧电流畸变和系统振荡,提出了一种采用有源阻尼控制和改进SVPWM技术结合的控制策略。采用虚拟谐波阻尼器的有源控制策略,在控制过程中增加虚拟的等效阻尼电阻,能够在不改变基波功率流动的前提下抑制LC谐振引起的畸变和振荡。分析BUCK型PWM整流器的数学模型,比较无源阻尼和有源阻尼控制优缺点,在采用改进SVPWM的BUCK型整流器中引入有源阻尼补偿器。仿真和实验结果表明,所提出的控制方法能够有效地减小线电流畸变,改善系统稳定性,具有一定的工程实用价值。     

基于参数在线辨识的电流源型变流器状态监测及自适应控制

电感、电容等无源器件的老化及其造成的参数漂移是引起变流器故障和并网电流质量变差的重要原因。为了实现对电流源型变流器中滤波器元件老化状况的在线监测并实时优化并网电流质量,文中提出了一种参数在线辨识的方法,有效地实现了电流源型变流器并网滤波器参数的在线辨识,实现了健康状态的在线监测。同时根据参数辨识结果实时优化电流源型变流器闭环控制中的虚拟电阻参数,实现了对谐振的最优阻尼。为了验证该方法的有效性,开展了基于超导储能应用的仿真和实验研究。研究结果表明,该参数辨识方法可以有效地在线辨识滤波元件的参数,而基于参数辨识的自适应有源阻尼控制策略可以有效地改善有源谐振阻尼的性能,降低并网电流的谐波畸变率。     

LC输出滤波器的改进及在STATCOM应用中优化设计

针对LC输出滤波器在滤除逆变器开关器件通断时引起的高频毛刺时的不足,提出对LC输出滤波器的改进方法,即在LC输出滤波器的电容上串联一个小电阻,使改进后的LC输出滤波器能有效地抑制静止无功发生器(STATCOM)装置与电网发生的谐振。从无功补偿器能力和瞬态电流跟踪能力两方面讨论了改进的LC输出滤波器对STATCOM装置的影响。运用改进的遗传算法对改进LC输出滤波器的参数进行优化设计,使其在滤除高频谐波的同时,兼顾无功补偿器能力。采用Matlab软件进行模拟仿真的结果表明,所提出的设计方法能满足系统无功补偿的要求。     

Reduction of neutral conductor current in a three‐phase four‐wire low‐voltage distribution line

In a low‐voltage distribution line in a three‐phase four‐wire system, the neutral conductor current is increased by a current consisting mainly of the third harmonic, which has no phase rotation if the balance of the load has been removed, when harmonic generation equipment is included in the load. The increase of this neutral conductor current increases the waveform distortion of the receiving end voltage, and various kinds of waveform interference occur. To reduce the neutral conductor current, insertion of an active filter for the third harmonic wave near the load has been proposed, and a protective effect against waveform interference has also been reported. In this paper, a method for drastically reducing the neutral conductor current by using LC resonance, which is simpler than an active filter, is proposed. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 171(4): 19–27, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20897     

无变压器电流源型高压变频器滤波器设计

针对新型无变压器空间矢量调制的电流源型高压变频器的特点,提出了一种方便有效的输入和输出滤波器设计方法.此方法根据空间矢量调制电流的谐波特性,并基于LC滤波器的高低频等效电路,分析滤波器电感电流和电容电压的总谐波畸变率,由此得到滤波器设计的限定值.又从位移功率因数角度对滤波器设计值加以限定.据此方法即可确定滤波器参数取值范围.通过建立仿真模型进行仿真研究,仿真结果进一步说明了此方法的正确性和可行性.     

Design of Multiple Feedback Control Loops for a Single-phase Full-bridge Inverter Based on Stability Considerations

Single-phase inverters employ LC filters for the purpose of reducing pulse-width modulation harmonics. The drawback of LC filter is its stability problem at resonance frequency. Passive damping offers simple and reliable solution, but it decreases the overall system efficiency. Active damping is lossless and provides flexibility of controlling the damping performance; however, it is sensitive to parameters variation. This article presents stability analysis of a single-phase full-bridge inverter to improve dynamic performance and stability. Design of LC filter is carried out considering both undamped and damped structures. The effect of filter parameters on pole-zero locations of the inverter is presented, and variation of the phase margin over a wide range of parameters variation is examined. Active damping using closed-loop current control of the full-bridge inverter to mitigate the resonance oscillation is designed and compared with passive damping. The disturbance rejection via dynamic stiffness with and without active damping is examined to justify the proposed current controller. Simulation and experimental results are presented to validate the effectiveness of the proposed design. It is found that the proposed control of the inverter provides excellent voltage regulation with low total harmonic distortion and ensures good performance and robust stability under parameters variation.     

多模块矩阵变换器改进型线电压合成闭环控制策略研究

针对常规三相-三相矩阵变换器电压传输率低的缺陷,文章研究了一种多模块矩阵变换器拓扑结构,详细介绍了线电压合成调制策略的实现过程,给出输入侧与输出侧扇区划分方式、占空比表达式,提出以输出调制系数作为控制对象的闭环控制策略。在闭环控制中因输入无阻尼LC滤波器引起输入电流谐振进而影响输入性能的问题,在上述线电压合成闭环控制策略基础上,改进了原有采用高通滤波器提取高频谐波量的谐振抑制方法,提出了通过简单的数学计算将输出负载电流dq轴分量中的高频谐波量反馈到闭环控制中,实现了多模块矩阵变换器输入谐振的有效抑制。最后,建立仿真模型,采用Matlab有效抑制输入谐振,同时具有良好的动态与静态性能。     

基波磁势自平衡谐波抵消式串联有源滤波器

提出一种新型的基于基波磁势自平衡谐波抵消式串联有源电力滤波器.在变流器的二次侧接上一个LC基波串联谐振电路,便可使变流器对基波呈现低电抗,而对谐波呈现高阻抗.同时变流器检测绕组可直接检测出谐波电流波形,并通过变流器的谐波绕组反馈一个与一次侧谐波电流相位相反的电流去抵消系统中剩余的谐波电流.本文阐述了基波磁势自平衡谐波抵消式串联有源滤波器的结构和工作原理,分析了滤波器的谐波放大抑制原理,给出了滤波器的试验方法、结果及分析.试验结果表明此滤波器设计新颖、结构简单、可靠性高,并具有很好的滤波效果,电流畸变率由15.33%降为1.147%.     

基于滤波电容电流补偿的并网逆变器控制

在并网逆变器中,LC滤波器因容易控制和具有良好的高频衰减特性而应用广泛。分析了输出滤波电容对采用LC滤波的并网逆变器并网电流幅值、相位和低次谐波的影响,提出一种采用滤波电容电流补偿和电网电压前馈的数字PI控制策略,给出了离散时间域下控制器参数的设计方法,并从电网谐波阻抗角度分析了控制器抑制电网电压扰动的能力。理论分析和实验证明,该方案能有效降低并网电流的谐波畸变率(THD),提高并网逆变器输出电能质量。