一种大电流整流器的谐波抑制方法研究

针对应用星形联结自耦变压器的大电流整流器,提出一种应用有源平衡电抗器(AIPR)抑制其输入电流谐波的方法。分析不使用有源平衡电抗器时的输入电流、负载电压及自耦变压器的容量;给出有源平衡电抗器副边所接辅助电路的拓扑及其控制方法;当整流器输入电流谐波得到最大抑制时,确定辅助电路输入电流的幅值、频率和相位,并计算有源平衡电抗器对负载电压、自耦变压器容量的影响。实验结果表明,使用有源平衡电抗器后,整流器的输入电流总谐波畸变率(THD)由27%降到了3. 7%,输入电流谐波得到显著抑制;辅助电路的容量仅为负载功率的5. 1%,谐波抑制代价较小;负载电压不受有源谐波抑制方法的影响,仍为6脉波;有源谐波抑制方法改变了星形联结自耦变压器的绕组电流,导致其容量由95%上升到105%。     

三电平中点钳位电压型逆变器带不平衡负载时的复合控制策略

为了改善不平衡负载条件下三电平中点钳位型(NPC)电压型逆变器的输出电压波形,采用了延迟信号撤销法(DSC)分离出正序和负序电压分量分别进行控制。但此方法在修正了电压波形的同时,会进一步增加输出电流的不对称性,导致在空间矢量脉宽调制算法(SVPWM)下三电平NPC电压型逆变器中点电位的波动加剧。针对这个问题,计算了负序电流分量对中点电位波动的影响。结果显示随着负序不平衡度增加,中点电位等效控制能力有可能增大或者减小,主要取决于输出功率因素。而当调制比>0.5时,由于功率因数和负序不平衡因数不匹配,在该开关周期内无法对中点电位进行补偿。同时也找出了1个开关周期内控制冗余小矢量的作用时间对中点电位调整能力的边界,从而建立了中点电位控制的空间矢量调制算法。另外,提出了基于DSC算法对电压正负序分量进行分离,分别在正向负向旋转坐标系下进行电压控制,并结合中点电位控制的复合控制方案。仿真计算表明该控制方案下,负序电压分量在负方向旋转的坐标系下得到控制,同时负序电流作用使得中点电位的波动加剧,但是在空间矢量中点电位调制下,中点电压波动得到抑制。仿真结果验证了该复合控制策略下三电平中点钳位型电压型逆变器具有较好的带不平衡负载的能力。     

一种三电平中性点钳位逆变器中点电位控制算法

针对电力牵引三电平中性点钳位(NPC)逆变器系统,首先分析了因调制算法引起的中点电位振荡现象。然后分别比较两种传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法对中点电位振荡及负载电流总谐波畸变率(THD)的影响;在此基础上,以中点电位平衡控制和最小负载电流THD含量为目的,提出了一种基于中点电位环宽控制的SVPWM算法。最后,通过MALTAB/Simulink软件仿真和dSPACE半实物平台实验研究,对3种调制算法下中点电位及负载电流THD值进行对比分析。计算机仿真与半实物实验结果表明,中点电位环宽控制方法不但能平衡直流侧中点电位,而且能有效地减小负载电流THD含量。     

不平衡电网电压下柔性直流输电系统功率滑模补偿策略

针对柔性直流(VSC-HVDC)输电系统在交流电网电压不平衡情况下,功率产生2倍频波动分量的问题,首先通过分析不平衡电网电压下VSC换流器的数学模型,将引起系统2倍频功率波动的因素归结为电流因素分量和电压因素分量,推导并建立了不平衡电网电压下以系统2倍频功率为状态变量的控制方程;进而基于该控制方程提出了一种VSC-HVDC功率滑模变结构补偿策略,以同时抑制电流因素和电压因素引起的功率波动,以及VSC换流器输出电流的畸变,并提高了变工况状态下系统的动态响应性能。将该补偿策略引入到VSC-HVDC原有矢量控制环节中,当交流电网电压不平衡时,该控制策略能够单独对其中的2倍频分量进行有效控制,可以在不影响正常状态运行的同时又能抑制2倍频功率波动分量。通过在PSCAD/EMTDC中搭建两端VSC-HVDC仿真模型,证明了该策略抑制不平衡电网电压下系统2倍频功率和平衡交流侧电流的有效性。     

不平衡电网电压下精简矩阵变换器扩展直接功率模型预测控制

针对精简矩阵变换器（RMC）传统直接功率预测控制在电网电压不平衡工况下网侧电流畸变严重、输入功率和直流侧输出电压存在较大波动的问题。该文提出一种适用于RMC的扩展直接功率预测控制方法。推导分析不平衡输入电压下有功功率和无功功率的二倍频波动表达式，利用1/4电网周期延迟法提取电网电压、电流正负序分量，采用扩展瞬时功率理论重新构建瞬时功率的参考值，实现网侧功率和直流电压纹波波动的自抑制，最后搭建一台实验样机对所提方法进行了验证。实验结果表明，电网电压不平衡下所提方法使直流侧输出电压、有功功率和无功功率波动相较传统直接功率预测得到了有效抑制，实现了RMC网侧电流正弦且单位功率因数运行，验证了所提出方法的有效性和正确性。     

基于非常规平衡电抗器的直流侧谐波抑制方法

为提高多脉波整流器的谐波抑制能力,提出一种基于非常规平衡电抗器的直流侧谐波抑制方法.在常规平衡电抗器的基础上,增加一次侧抽头数和二次绕组,并通过一次侧抽头控制电路和二次侧整流电路与负载相连,进而提高整流器输出电压脉波数和输入电流的阶梯数,降低了输入电流总谐波畸变率(THD).以输入线电流THD最小为目标,分析非常规平衡电抗器的工作模式和参数优化设计方法.实验结果验证了理论分析的正确性,应用非常规平衡电抗器后,并联型整流器的输出脉波数可从12脉波增加至24、36、48脉波,输入线电流THD由15.15％降低至3.81％,谐波抑制能力得到显著提升.     

基于三电平SVPWM调制的Vienna整流器中点电压均衡控制

Vienna整流器的中点电压振荡问题会造成直流侧电容电压分布不均,导致交流侧输入电流波形畸变,开关器件承受电压不一致而损坏等问题。针对Vienna整流器中点电压不平衡的问题,研究了三电平空间矢量调制对Vienna整流器中点电压产生的影响。首先介绍了Vienna整流器的工作原理,然后分析了空间矢量对中点电压的影响,并基于SVPWM调制提出了一种中点电压波动的抑制策略。最后,搭建了15 kW实验样机,验证了所提控制策略的有效性,解决了中点电压不平衡的问题,明显改善了输入电流波形质量。     

三电平光伏并网逆变器两相调制中点平衡控制北大核心

针对NPC三电平三相光伏并网逆变器,提出了一种基于两相调制的中点电压平衡控制算法。建立了中点电流数学模型,总结了中点电压不平衡原因及其动态波动的固有机理,分析了两种两相调制方法对中点电压的影响,通过将中点电压反馈值与设定的滞环宽度上下限进行比较,来选择能够抑制中点电压产生静态偏移或动态波动的两相调制方法,从而实现对中点电压的有效控制。实验结果验证了所提两相调制中点平衡控制算法的正确性和有效性。     

基于两类脉宽调制方式本质联系的三电平逆变器中点电压平衡控制的研究

为解决中点钳位式三电平逆变器中点电压波动问题,本文基于三电平逆变器空间矢量调制和三角载波调制两类调制方法的本质联系,提出了一种新的中点电压平衡控制方法.这种方法只需电容电压和负载三相电流信息,通过调整小矢量对的时间分配实现对中点电流的控制,控制算法简便易行,有利于计算机数字实现.仿真和实验研究结果证实了所提控制方法的有效性.     

三电平光伏并网逆变器两相调制中点平衡控制

针对NPC三电平三相光伏并网逆变器,提出了一种基于两相调制的中点电压平衡控制算法。建立了中点电流数学模型,总结了中点电压不平衡原因及其动态波动的固有机理,分析了两种两相调制方法对中点电压的影响,通过将中点电压反馈值与设定的滞环宽度上下限进行比较,来选择能够抑制中点电压产生静态偏移或动态波动的两相调制方法,从而实现对中点电压的有效控制。实验结果验证了所提两相调制中点平衡控制算法的正确性和有效性。     

一种新的电压型PWM整流器直接功率控制策略

该文通过电压型PWM整流器的数学模型，分析了现行直接功率控制（DPC）系统的原理及性能。由于DPC系统功率内环采用一个开关表同时控制瞬时有功功率和无功功率，导致暂态过程中功率、直流电压出现了较大的波动；同时，在负载电流扰动时会产生较大的直流动态压降。对此，提出了交替采用有功功率开关表和无功功率开关表的双开关表控制新策略，可提高系统的动、静性能；同时，在负载电流扰动时，通过负载电流反馈控制双开关表转换信号的占空比，可减少直流动态压降或消除稳态直流压降。仿真和实验结果，证实了双开关表控制策略的可行性。     

基于分布式发电的不对称电压调节器仿真

针对本地不对称的三相负荷所引起的公共连接点（PCC）三相电压不对称,提出了基于分布式发电的不对称电压调节器的设计,将三相不对称电压的调节统一于分布式发电系统中,在并网的情况下实现了负荷不对称时PCC点电压的调节。采用的是功率电流双环控制策略的逆变控制系统,通过合理的选取功率控制环,电流控制环,PI控制器参数,可以使得分布式发电逆变装置在两种情况下具有良好的电压调节稳态及动态性能。利用Matlab/Simulink对系统进行仿真,验证了所提系统结构及控制策略设计的可行性。     

基于功率控制法的电流互感器取电电源设计

根据电流互感器的工作原理,建立了电流互感器取电线圈的负载工作模型,理论论证了取电线圈在未饱和时的输出功率与副边匝数、负载电流、磁化电流等的对应关系,并通过实验验证了理论推导的正确性,在此基础上提出基于功率控制法的电流互感器取电电源的设计方法,通过控制法拉电容充电电流,把取电线圈的输出功率限定在一个较小的范围,从而使电流互感器取电电源可以适应较大的导线电流范围.最终测试结果表明电流互感器取电电源在30 A～1 000 A的电流范围内可稳定输出近1 W的功率.     

基于序分量法的D-STATCOM直接功率控制策略研究

将基于序分量法的P-DPC引入到配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)的控制研究中,来解决传统预测直接功率控制策略只可控制补偿负荷无功功率的问题。将电网电压不对称因素考虑在内,利用瞬时对称分量法对各个采集电气量进行序分解,构建正、负序等效电路。无功和三相不平衡负荷补偿时,根据序网络等效电路分别推得正、负序功率预测模型。基于正序功率预测模型的P-DPC算法控制D-STATCOM补偿负荷无功,而基于负序功率预测模型的D-DPC算法控制补偿负荷所需负序电流。两种算法相互牵制,严格控制了D-STATCOM的输出电流,消除了装置在电网电压不对称时可能产生的过流威胁,实现了负荷无功和平衡化补偿。仿真结果表明,不论电网电压对称与否,该控制策略都能良好地补偿负荷的无功和负序电流,确保电源侧三相电流平衡且单位功率因数运行。     

并联混合型有源电力滤波器稳定性及控制方法

分析了由并联型有源电力滤波器(parallel active power filter,PAPF)和并联电容器组成的混合补偿系统的系统稳定性。分析表明采用传统的PAPF控制方式时,当PAPF检测的负载电流中不包含并联电容器的电流时,混合补偿系统稳定,并且有理想的谐波补偿效果;当PAPF检测的负载电流中包含并联电容器的电流时,此时混合系统存在稳定性和谐波抑制效果之间的矛盾。实际系统中检测的负载电流中包含并联电容器电流的情况有时是不可避免的,针对这种情况提出一种同时检测负载电流和电源电压来控制PAPF输出电流的控制方案,该控制方案可以使系统变稳定,并且具有理想的谐波补偿效果。最后给出了仿真和实验验证结果。     

用于不平衡负荷的D-STATCOM数学建模与系统仿真

不平衡负荷无功补偿及分相控制的配电系统用静止同步补偿器(D-STATCOM)动态性能好、谐波含量小、功率密度大,可实现无功功率的实时、就地以及不平衡负荷平衡化补偿。为研究其特性和在系统中的应用,首先定义了二值逻辑开关函数,分别建立D-STATCOM在abc三相坐标系下的微分方程与传递函数动态数学模型;然后根据瞬时无功功率理论建立了不平衡负荷指令电流检测系统与D-STATCOM的直接电流控制方式;最后分别基于数学模型及装置器件模型,应用不平衡负荷指令电流检测方法与直接电流控制建立D-STATCOM双闭环系统,在三相四线制配电系统中对D-STATCOM系统的静态、动态性能进行了仿真分析。仿真结果验证了所建数学模型的正确性以及指令电流检测系统和直接电流控制方式的有效性,表明用于不平衡负荷动态无功补偿的D-STATCOM具有良好的动态性能与静态补偿效果。     

Selective Sharing of Load Current Components Among Parallel Power Electronic Interfaces in Three-phase Four-wire Stand-alone Microgrid

This paper investigates selective sharing of load current components among the parallel operation of distributed generators (DGs) in three-phase four-wire stand-alone microgrids. The proposed control method is based on master-slave operation of DGs, and the goal of selective sharing of load current components is to have DGs located in close proximity of the load operating in slave mode, in order to inject their available energy and also compensate the non-active load current components, while the distant DGs might operate in master mode to share the remaining load autonomously. Droop control is employed due to impracticality of communication at remote nodes, and resistive line impedance compensation is adopted to decouple active and reactive power controllers and ensure proper active power sharing among master DGs, irrespective of the mitigation of non-active current components by the slave inverters. The sharing factors for each current component are determined by a higher level control. The Conservative Power Theory (CPT) decompositions provide decoupled power and current references for the inverters, resulting in a selective sharing strategy. The principles supporting the developed control strategy are discussed, and the effectiveness of the control is demonstrated through computational simulations using PSIM software.     

基于DC/DC电路的无线充电系统功率稳定控制方法

在无线电能传输系统中,负载的接收功率对发射线圈与接收线圈之间的互感与负载阻值的变化比较敏感,当接收线圈与发射线圈之间出现偏移或负载等效阻抗变化时,需要通过有效的控制方法较快地保持负载接收功率基本稳定。文中在分析次级侧包含DC/DC电路的无线电能传输系统结构的基础上,给出了互感与负载电压、负载电流之间的关系,并推导出了DC/DC电路的占空比与负载接收功率之间的关系;然后提出通过检测负载电压、电流,调节DC/DC电路的输出功率稳定控制策略;最后,通过Matlab/Simulink仿真以及样机实验,验证了文中理论分析与控制策略的有效性和正确性。     

Dynamic modeling of a dual active bridge DC to DC converter with average current control and load‐current feed‐forward

Bidirectional power flow is needed in many power conversion systems like energy storage systems, regeneration systems, power converters for improvement of the power quality and some DC‐DC applications where bidirectional high power conversion and galvanic isolation are required. The dual active bridge (DAB) is an isolated, high voltage ratio DC‐DC converter suitable for high power density and high power applications, being a key interface between renewable energy sources and energy storage devices. This paper is focused on the modeling and control design of a DC‐DC system with battery storage based on a DAB converter with average current mode control of the output current and output voltage control. The dynamic response of the output voltage to load steps is improved by means of an additional load‐current feed‐forward control loop. An analytical study of the load‐current feed‐forward is presented and validated by means of both simulations and experimental results. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于DSP和LabVIEW的能量回馈电子负载的研究

传统回馈电子负载回馈到电网时存在电流谐波大、功率因数低以及对电网产生污染等缺点,限制了它的推广应用。为了解决传统回馈电子负载的弊端,介绍一种新型的DC-AC（直流到交流）能量回馈电子负载,利用DC-DC（直流到直流）回馈的原理解决传统回馈电子负载对电网谐波污染大的问题,把无污染的电能回收再利用。系统由AC能量补给、逆变、拉载、升压以及上位机控制等部分组成。系统采用LabVIEW做上位机控制以及显示。通过对华为生产的PSU4850通信电源作为负载的实验测试表明设计是成功的。