应用于风电场的静止同步补偿器电压控制策略

针对风电场中静止同步补偿器(STATCOM)数学模型的多变量、非线性和强耦合特性,提出一种非线性PI控制和前馈解耦控制相结合的STATCOM电压双闭环控制策略。在该控制策略中,STATCOM公共连接点电压和STATCOM逆变器直流侧电压的控制均采用了基于跟踪微分器的非线性PI控制,STATCOM逆变器输出电流的控制采用了前馈解耦控制。电压外环非线性PI控制提高了装置的响应速度和鲁棒性,电流内环前馈解耦控制实现了对逆变器输出电流有功分量和无功分量的解耦控制。仿真结果表明,采用所提控制策略时STATCOM在固定工况和工况发生变动的情况下均表现出了良好的控制性能,满足应用要求。     

基于状态反馈精确线性化的MMC非线性解耦控制研究

柔性直流输电中,传统闭环比例积分(proportion integral,PI)控制策略基于两电平电压源型换流器模型进行设计,对于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)并未考虑其桥臂环流和子模块电容电压动态特性的影响,以致MMC的有功、无功和环流间并未实现真正的完全解耦控制,且难以兼顾暂态响应速度和稳定性之间的平衡。鉴于以上不足,该文基于状态反馈精确线性化理论,提出一种MMC非线性解耦控制策略,给出其非线性状态反馈律的设计方法和完整控制框图,对其进行零动态稳定性分析并给出PI控制器参数的具体整定方法。该文以两端MMC-HVDC为例对分别应用传统闭环PI控制和非线性解耦控制的MMC暂态性能和抗扰动性能进行对比,仿真结果表明:相对于传统闭环PI控制,非线性解耦控制实现有功和无功间完全解耦控制,且暂态响应迅速,控制参数易于整定,具有更强的抗交直流电压扰动特性。     

基于输入输出反馈精确线性化的三相APF控制

将输入输出反馈精确线性化控制方法应用于三相有源电力滤波器非线性控制中。首先建立三相有源电力滤波器的仿射非线性系统模型,推导出了其输入输出反馈精确线性化非线性反馈控制律,实现三相并联型有源电力滤波器有功补偿电流和无功补偿电流的解耦控制器设计。最后使用Matlab进行仿真验证,仿真试验结果表明,该控制策略能较好地实现APF的解耦控制,具有较好的补偿特性,经该控制算法补偿,谐波畸变率限制在2%以下。     

有源电力滤波器非线性解耦控制的研究

有源电力滤波器是一个非线性、多变量、强耦合的系统,建立精确的数学模型比较困难。文中在其非线性数学模型的基础上,采用非线性变换和非线性反馈理论,推导出其反馈线性化方程,从而得出有源电力滤波器有功电流和无功电流的解耦控制策略。数字仿真和实验结果表明,该控制策略能较好地实现有源电力滤波器的解耦控制,具有较好的动态特性和较强的鲁棒性。     

LCL并网滤波器的非线性阻尼控制

为提高LCL滤波并网变换器的控制性能,提出一种基于反馈线性化的LCL并网滤波电路级联非线性有源阻尼控制策略。该策略在三相LCL滤波并网变换器的仿射非线性模型基础上,采用级联的状态反馈线性化非线性控制方法,通过变换器网侧和桥臂侧有功电流、无功电流的全局线性化精确解耦控制,实现LCL滤波器的有源阻尼。所提非线性级联控制策略可消除LCL滤波电路的谐振尖峰,提升并网变换器的整机控制性能。仿真和实验验证了该控制策略的正确性和可行性。     

基于双环解耦的CSC—STATCOM控制器的设计研究

提出一种基于电流型换流器的双环解耦控制无功电流补偿的方法,该方法利用锁相环和瞬时无功电流检测理论、SPWM调制方法控制CSC-STATCOM的输出无功电流来调节输电线路上的无功传输.将CSC-STATCOM的数学模型通过d-q变换实现解耦控制.同时,直流侧电感采用PI控制使电流稳压.最后,在MATLAB/SIMULIN软件下进行仿真验证,证实了本控制方法的优越性.     

基于矢量解耦与预测电流控制相结合的APF的研究

由于基于瞬时无功理论的ip-iq谐波检测算法在非理想电网电压下不能准确地检测无功电流,介绍一种解耦控制与预测谐波电流控制相结合的控制算法。为克服解耦控制回路和预测谐波电流回路受电感参数变化的影响,提出一种基于合成矢量的无电感参数的解耦控制器,对解耦控制和预测控制回路进行改进,引入参数可自动调节的PI控制器,使控制回路适应电感参数的变化,增强控制系统的抗干扰性。最后,在Matlab/Simulink环境下,对其分别进行了仿真分析并进行比较,证明了改进之后控制算法的正确性与可行性。     

基于反馈精确线性化解耦的FMSS改进滑模控制策略

柔性多状态开关(flexible multi-state switch,FMSS)存在非线性和强耦合的特点,传统的比例积分(pro￣por￣tional integral,PI)控制难以实现输出功率的完全解耦,且存在PI参数调节困难、系统动态响应速度慢及鲁棒性差等问题。文中首先利用反馈精确线性化将FMSS由高阶非线性系统转化为2个完全独立的一阶线性系统,实现了有功和无功电流的完全解耦;然后针对传统滑模控制(sliding mode control,SMC)趋近速度慢、系统收敛性能差以及运动抖振大等问题,设计了一种基于自适应趋近率的改进SMC算法,对电压外环和电流内环进行优化,并通过Lyapunov函数研究了所提算法的稳定性;最后在Simulink软件中,对三端口FMSS在输出功率扰动、交流电压暂降及系统参数摄动等工况下进行仿真分析,结果表明所提控制策略增强了系统的鲁棒性和抗干扰能力,可有效提升系统的动态响应速度。     

基于SVPWM的静止无功发生器控制策略研究

考虑到实现和控制的经济实用性,针对低压配电网中静止无功发生器(SVG)的运行控制问题,提出了一种改进式控制策略,该控制策略有恒无功、恒电压两种控制方式,能满足不同用户、不同地区的功率补偿需求。其中,恒无功模式下的外环控制通过简单计算直接解耦q轴电流,避免了比例积分(PI)调节。通过在PSCAD/EMTDC中搭建的SVG系统仿真模型,对所提出的控制策略进行了仿真验证,并提供了大量的实验和仿真数据,仿真结果表明:依据该控制策略设计的SVG系统响应速度快,直流电压稳定性好,动态补偿性能优,同时实现简单,因而具有一定的实用推广价值。     

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。     

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。     

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.     

矢量控制系统的电流解耦及其调节器设计

基于转子磁链定向的动态数学模型,运用非线性解耦线性化理论,设计了非线性解耦控制器抵消定子电流耦合项的影响,实现对定子电流完全解耦。采用调节器典型系统整定方法,设计了转速和电流PI调节器。仿真结果表明,该系统具有良好的稳态和动态性能。     

配电静止同步补偿器的控制策略仿真

分析了配电静止同步补偿器（DSTATCOM）的工作原理、d-q坐标系中DSTATCOM数学模型、无功功率理论和电流直接控制方法,以及实现无功功率补偿的方式。在对DSTATCOM模型进行了深入分析后,利用Matlab/Simulink软件,采用d-q电流直接控制法,对DSTATCOM进行了仿真分析。     

基于模糊PI控制的PMSM位置伺服系统仿真

本文在分析了永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,在Matlab的Simulink环境下构建了隐极式永磁同步电机位置伺服系统的仿真模型。控制系统采用经典的三闭环结构,其中电流环采用id=0的矢量控制策略,速度环采用PI控制,位置环采用模糊PI自适应控制,自适应控制通过Matlab软件编程。文中给出了系统各模块仿真模型的建立方法,并针对工程系统实际参数,进行了负载突加突卸时位置、速度和转矩瞬态过程仿真与分析。结果表明,该系统抗干扰性好,能快速准确地跟踪位置及转速给定。     

基于电流跟踪控制的三电平DSTATCOM装置的控制方法

指出了在配电网静止同步补偿器（DSTATCOM）中应用直接电流控制方式能够有效地防止装置过流，从而提高其安全可靠性，降低开关器件所需的容量裕度，提高性能价格比。并针对DSTATCOM广泛应用的三电平三单相桥结构，提出了一整套三电平变流器电流跟踪与直流电压平衡控制方法。仿真和实验结果表明:采用该控制方法后，DSTATCOM响应迅速，工作稳定可靠，对负荷冲击具有很好的补偿效果。     

静止同步补偿器电压控制策略

为寻求性能优良、容易实现的配电静止同步补偿器(DSTATCOM)的电压控制策略,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。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;针对直接电压控制策略中控制器的控制性能受系统参数影响较大的缺陷,提出了DSTATCOM的直接电压模糊PI控制策略,使根据瞬时功率平衡的直接电压控制具有更好的控制性能;同时考虑到实际电网中的电压不平衡现象普遍存在,在DSTATCOM电压控制器中引入电网电压负序分量的前馈控制,从而有效的提高了DSTATCOM在电网电压不平衡条件下的生存能力。理论分析和仿真结果证明了所提控制方法的正确性和有效性。     

并联型APF的一种简单PI补偿控制方法

利用所建立的并联型APF在三相坐标系下的数学模型,通过分析发现常规PI控制下的并联型APF电流闭环传递函数中存在一个周期性的干扰信号,对系统的跟踪控制性能有显著的影响。为了消除干扰、改善系统的性能,采用补偿的方法构成新的PI控制系统,并在EMTDC／PSCAD环境下进行了仿真。结果表明,该补偿PI控制方法提高了APF的电流跟踪性能。     

统一潮流控制器模型和控制器的设计与仿真

针对电压型逆变器的数学方程的非线性,采取了并联侧和串联侧相结合的系统性的非线性控制方法,构造出了一个以并联、串联侧电流相量为状态变量的间接控制统一潮流控制器(UPFC)的线性系统。同时结合UPFC的控制目标(有功、无功、线路电压),设计线性系统的状态变量的参考值。在线路侧电压和电容器两端电压的控制中采用PI控制,并直接利用公式推导,简洁地求出PI系数。基于EMTP的仿真验证了这种系统性非线性控制方法和PI系数求导的正确性。     

单相全桥PWM整流器的直接电流控制技术研究

分析了采用IGBT全控型开关管的单相全桥整流电路及其相应的数学模型,根据稳态矢量关系,指出要实现整流器的单位功率因数控制,关键在于控制网侧电流。给出了PI调节器的控制结构框图,分别对电压外环和电流内环的PI调节器参数进行了设计,并采用Matlab/Simulink对整个控制系统进行建模和仿真验证。最后制作了3 kW的小样机进行实验,实验结果表明双闭环PI调节器能很好地满足整流器控制系统的稳定性和动态性要求。