电网电压不平衡及谐波畸变时基波电压正负序分量分离新方法

针对传统锁相环(PLL)在电网电压不平衡及谐波畸变下利用常规软件锁相环不能准确获取相位的问题,提出了一种新的正负序分量分离新方法。利用了相序解耦谐振控制器能去除高次谐波和延时信号消除(DSC)法可滤除特定谐波的特性,将相序解耦谐振和延时信号消除法结合起来,达到更好的正负序分量分离的效果。最后,采用MATLAB/Simulink软件仿真结果证明了所提出方法的可行性和有效性。     

基于可变采样周期滤波算法的电网电压序分量快速提取方法

快速准确地提取三相电压的序分量是提高电力电子并网系统控制能力的基本条件。针对三相不平衡电网条件下快速获取电压序分量存在的问题,文章利用可变采样周期滤波(variable samplings filter, VSF)算法对dq坐标系下的电压分量延时两个采样周期来快速分离电压正序与负序分量。通过分析该算法的噪声放大规律,进一步利用VSF算法的调节性能来限制输出信号中的噪声水平。最后,通过MATLAB仿真和DSP实验验证了所提算法的优越性。     

不对称电网电压下基于正负序分量检测风电换流器控制策略

提出了不对称电网的概念,阐述了电网电压不平衡产生的原因和典型的故障类型,给出了滤波器法和1/4周期延时法2种正负序分量检测方法。在正负序分量检测的基础上,讨论了针对不对称电网的改进的双闭环控制方案,通过建立正负序d、q坐标轴下的电流、电压和功率的方程,使得改进以后的双闭环系统可以使PWM换流器工作在不对称电网中,并保持输入电流正弦以及输出直流电压恒定。使用Matlab/Simulink工具进行了仿真验证,结果表明:基于正负序分量检测的双闭环控制策略能够在对称和不对称电网下都有良好的表现,因此可以实现故障电网下的不间断运行。     

电网不平衡时PWM整流器正负序分量计算方法

分析了现有的电网不平衡条件下PWM电压型整流器(VSR)系统中正负序分量的计算方法,针对其所存在计算量大,控制较为复杂等问题,提出了一种基于静止坐标系的正负序分量计算方法,即T/4(T为基波周期)延迟法,并将这种方法成功地应用到电网不平衡时的三相VSR控制系统中。仿真与实验结果表明,T/4延迟法计算速度快,较其他方法能有效抑制直流母线电压波动和交流侧电流谐波,保证很高的功率因数和输入电流较好的正弦度,得到较为理想的直流母线电压,并能很好地满足控制系统的需求。     

电网电压不平衡双馈风力发电机改进控制方法

为了有效地改善电网电压不平衡时双馈发电机(DFIG)的控制效果,提高发电机发出的电能质量,文中提出一种新的控制方法,在发电机转子侧转换器和网侧变换器使用正dq旋转坐标系正反馈的基础上增加了负dq旋转坐标系反馈控制,转子侧负反馈控制目的是降低电压不平衡引起的发电机电磁转矩的振荡,电网侧负反馈的控制目标是抑制发电机输出的不平衡电流。通过PSCAD/EMTDC环境下的仿真研究表明,该控制方法能够有效地改善电网电压不平衡时双馈发电机的性能。     

不平衡情况下基于新型正负序分量检测的多电平逆变器控制策略

电网电压不平衡情况下的系统控制策略是大规模光伏系统并网运行需要解决的关键问题之一。分析了电网电压不平衡情况下光伏系统的输出功率流,在此基础上推导出并网电流参考指令。提出一种新的检测正序、负序分量的方法—模值检测法,该方法基于电网电压矢量的模值和正序、负序矢量的模值之间的数学关系,在αβ坐标系下实现了电网电压正序、负序分量的检测。该方法具有几何概念清晰、计算量小的优点。最后在电网不平衡情况下对系统控制方案进行了仿真验证,仿真结果验证了提出方法的有效性。     

基于MVF的电网电压正负序分量快速检测方法

此处提出了一种新型的电网电压基波正负序分量检测方法,从电压复矢量的理论出发,通过短延时与多变量滤波器(MVF)结合的方法来获取准确的基波正负序分量。分析了MVF的原理及时域和频域特性,利用复矢量滤波器来消除谐波对检测结果的影响。最后对所提出的方法进行仿真和实验验证,结果表明了在电网电压不平衡或畸变时该方案的正确性和有效性。     

不对称电网同步相位的快速开环捕获方法研究EI北大核心CSCD

快速准确地获取电网同步相位是并网逆变器控制的基本要求。然而,当电网发生严重不对称故障时,传统软锁相环(software phase-locked loop,SPLL)方法的动态响应时间较长(大于一个工频周期),因此无法满足高性能逆变器控制对锁相快速性的要求。据此,提出电网同步相位的快速开环捕获方法,可显著提高电网电压不对称条件下的相位同步速度。该方法首先通过构造电网电压的虚拟正交信号并使用对称分量法,实现了电网电压基波正序分量的快速准确提取,接下来通过对该正序分量进行开环锁相,即可快速获得电网电压基波正序分量的实时相位。最后,论文提出一种改进的虚拟正交信号构造方法,有效地提高了构造信号的准确度。各种工况下的实验结果同时表明:提出的开环锁相方法可在电网不对称且畸变的恶劣环境下实现快速准确地捕获电网的实时同步相位,具有较强的鲁棒性。     

电网不平衡工况虚拟同步发电机优化控制

虚拟同步发电机(VSG)以模拟机转子运动方程和调频/调压特性为控制内核,可在并/离网工况下实现单模式运行控制,在主动配电网和微电网领域应用前景良好.然而,当电网不平衡时,VSG需要同时兼顾对并网负序电流的抑制及离网独立运行的系统稳定性.在此分析了电网不平衡工况下,传统电压源VSG常规控制策略的局限性和系统离网独立运行时...     

针对不平衡电网的谐波检测新方法

为解决不平衡电网中电压相位偏移及电流中存在不平衡分量对谐波检测造成的影响,利用二阶广义积分原理设计了一种适用于电网电压不平衡且可抗直流分量干扰的锁相环;其次,在传统d-q变换谐波检测法的基础上做出改进,利用对称分量法提取负序基波电流,经Park变换得到负序基波电流在正序坐标系下的交流分量,从而消除传统谐波检测方法在三相不平衡工况下对正序基波电流检测时的误差。经仿真验证分析,该方法能有效检测出不平衡电网中的谐波电流。     

电网电压不对称条件下的电压同步信号的检测

在分析传统软件锁相环工作原理和负序分量影响锁相环检测性能的基础上,提出了一种改进的软件锁相环,设计了一种在传统软件锁相环的基础之上,正负序分量分离的方法来消除负序分量的干扰。理论分析和仿真试验结果表明了其可行性,该方法能够消除负序分量转换而来的2次谐波,在动态相位跟踪及不平衡电压检测方面的性能有了显著改善。     

电网电压不平衡下储能变流器的控制策略

电网电压不平衡会导致直流侧电压波动和电网侧有功功率波动,严重影响储能电池系统的安全和能量转换效率。针对上述问题,本文提出了一种直流侧电压与电网侧有功功率协调控制策略。通过考虑储能变流器交流侧滤波电感上吸收的有功功率波动来实现对直流侧电压波动的抑制,再利用加权思想对直流侧电压和电网侧有功功率进行协调控制,较好地降低了两者的波动幅值。仿真实验结果验证了所提方法的有效性与优越性。     

含逆变型分布式电源的不平衡配电网短路电流计算方法研究

逆变型分布式电源（IBDG）的输出由其控制策略决定而具有很强的非线性,使传统配电网的短路电流计算方法不再适用,而配电网的不对称更是进一步增加了其短路计算的难度。根据对称分量法推导出不平衡配电网的故障点各序电流,提出一种基于序网络迭代修正的不平衡配电网短路电流计算方法,在每一次迭代中,根据当前节点各序电压分别修正IBDG的输出电流和各不对称元件补偿电流源的输出电流,利用节点电压方程得到新的节点各序电压和故障点各序电流,直到满足收敛条件。最后,基于PSCAD/EMTDC对含IBDG不平衡配电网的进行了仿真计算,验证了所提方法的准确性和有效性。     

基于复功率的电网电压不平衡条件下并网逆变器控制策略

针对电网电压不平衡条件下并网逆变器故障穿越问题,提出一种基于复功率静止坐标系并网逆变器控制策略,与传统旋转坐标系控制策略不同,本文提出的方法通过合并有功、无功功率脉动分量控制6个变量。利用两个调节系数将控制目标组合后实现具有限流功能的协调控制,不仅保证了电网电压不平衡情况下并网逆变器输出有功、无功功率连续调节,同时并网电流峰值维持在额定电流范围内,提高了系统可靠性。最后通过实验验证了提出方案的有效性。     

不平衡电压下双馈变速风电机组的控制策略

提出了不平衡电网电压下双馈发电机的控制策略,并建立了双馈发电机在正、反旋转坐标系下的数学模型。在此基础上推导和分析了电网电压不平衡条件下双馈发电机输出的瞬时有功、无功功率的组成。提出了4种可供选择的不平衡电压控制方案,并给出了不同控制目标下转子的正、负序电流目标值的计算原则。通过MATLAB/SIMULINK仿真验证了控制方案的有效性。     

电网电压不平衡条件下双馈电机转子侧功率控制

本文提出了一种新型的补偿控制策略,能够提高电网不平衡下双馈电机的动态性能,有效减小有功功率和无功功率的波动。论文对转子侧变换器(Rotor-side converter—RSC)正序旋转坐标系下d轴电压迚行定向,因不需要双矢量控制,所以提出的控制方法简单、可靠。这种方法具体实施在RSC中,在电网工作在不同功率情况下,提高了RSC运行能力,同时减弱对电机的损伤。本文最后通过Matlab/Simulink仿真和4k W双馈异步电机实验平台对所提出的控制策略迚行验证。仿真和实验结果吻合,都能够达到所需要求。     

配电网静止同步补偿器的不平衡综合控制策略

配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)直流侧电容电压在电网电压不平衡条件下会出现2倍频波动,使得交流输出电压出现负序和3次谐波,严重影响D-STATCOM的运行性能。针对此问题,提出一种综合应用改进开关函数调制法和负序电压前馈控制的方法改善D-STATCOM的运行性能。改进的开关函数法能有效抑制3次谐波电流,改善了D-STATCOM的电压输出性能;负序前馈控制抑制了D-STATCOM因负序电压分量造成的过流,保障了装置的安全可靠运行。仿真和实验结果表明,提出的该方法是行之有效的。     

不对称电网电压下双馈风力发电机的直接功率控制

在研究双馈感应发电机(DFIG)数学模型的基础上,分析了不对称电网条件下DFIG定子输出瞬时有功、无功功率的组成。通过引入二倍电网频率陷波器,使定开关频率直接功率控制(CSF-DPC)可适用于不对称性故障穿越运行控制。此时各改进的CSF-DPC方法具备各自特性,即基于转子磁链DPC(RF-DPC)可迅速稳定磁链,缩短DFIG动态过程;基于转子电流DPC(RC-DPC)可抑制定、转子电流振荡;基于电磁转矩DPC(EMT-DPC)可减小电磁转矩的脉动。通过分析改进CSF-DPC参数不匹配带来的误差,进一步提高了控制的鲁棒性。与正、负序双dq的不对称运行控制策略相比,CSF-DPC方法无需计算负序分量和引入负序电流控制环,结构简单,动态性能好。     

Digital Application of Second Order Generalized Integrator Based Grid Estimator Under Unbalanced and Distorted Voltage Conditions

Abstract

Frequency, amplitude, and phase information of the grid voltage are the main constraints for constructing a robust controller algorithm for grid connected applications under unbalanced and distorted voltage conditions. This paper narrates a simple, robust, straight forward method to estimate the instantaneous positive and negative sequence voltage components under unbalanced and distorted voltage circumstances. A second order generalized integrator (SOGI) is encapsulated to filter out the distorted voltage as well as to generate orthogonal voltage components for the three phases of AC grid. Furthermore, these filtered and orthogonal components are accounted for the calculation of instantaneous symmetrical components. Developed technique is more frequency adaptive compared to conventional phase locked loop (PLL) techniques. A set of test outcome results are provided in this paper based on MATLAB/Simulink simulations with real grid data captured from an industrial plant. Moreover, SOGI based estimator is digitally implemented by using dSPACE ds1103 digital controller to validate the numerical simulation results in accordance with the developed theoretical prediction.