三相PWM并网逆变器的二阶内模控制

基于内模控制器(IMC)的原理,提出了一种新的可跟踪交流信号无静差的二阶IMC。该控制器可直接控制交流电流,避免了选择坐标变换和解耦算法,且具有较高的鲁棒性。在此以三相并网逆变器为研究对象,对其二阶IMC结构和参数进行了设计,并搭建了仿真和实验平台进行验证。仿真结果验证了二阶IMC的鲁棒性,实验结果验证了其有效性和稳定性。     

基于PR控制的PFC电流谐波抑制

针对传统PFC控制器中电流环比例积分控制不足,PI控制器无法实现交流系统的无静差控制,本文引进了比例谐振(PR)控制器的思想。基于PR控制的PFC控制器,其原理明了、形式简单,在实现市电频率正弦信号无差跟踪的同时,也能够对PFC电流中的单次谐波进行抑制。本文提出的控制器及相关结论,用仿真和实验进行了验证。     

准谐振控制器在有源电力滤波器中的应用

在有源电力滤波器dq坐标系数学模型的基础上,着重分析了基于电流内环解耦的PI控制。由于PI控制器在跟踪交流信号时存在静差,本文对其进行改进并提出了PI并联谐振环节的补偿电流跟踪控制策略。理想的谐振控制器在谐振频率处增益无穷大,可以使与谐振频率具有相同频率的正弦信号实现零稳态误差控制。因此,可以在PI控制的基础上并联谐振控制器,对特定次谐波进行重点补偿,进一步改善单独采用PI控制存在的不足。     

PI控制下可控配电变压器电网电流研究

本文作者介绍了一种可控配电变压器,重点研究了其电网电流控制。作者基于理想的可控配电变压器数学模型,采用了比例积分控制器设计了电网电流控制系统。利用PI控制器结合坐标变换能无静差跟踪交流信号的特点,实现了无功补偿和抑制谐波电流等功能。在MATLAB软件仿真中实现了电网电流的控制,结果证明其无功补偿和谐波抑制效果明显。     

直线振荡电机谐振频率跟踪控制技术研究

针对直线压缩机控制复杂,传统压缩机运行效率低的问题,提出一种基于二阶广义积分控制的谐振频率跟踪的直线电机控制方式(SOGI-RFTC)。该控制方法控制行程稳定,检测位移信号x和电流信号i,利用谐振下位移x和电流i相序成90°的特点,经过锁频和坐标变换,将交流信号转化为直流信号控制,经过PI控制器实现信号的无静差跟踪控制。二阶广义积分控制器在锁相前可以滤出输入信号的采样噪声和高频干扰,提高控制器的稳定性。仿真和实验结果表明,所提出的谐振频率跟踪控制可以快速跟踪电机固有机械频率,提高系统效率,验证了理论的合理性和有效性。     

改进型PR控制器在岸电中的研究与工程示范

提出一种基于比例积分(PI)结合改进型比例谐振(PR)控制的空间矢量脉宽调制(SVPWM)的控制方法。传统变频电源一般采用基于PI控制的电压电流双闭环控制方法,但该控制在三相静止坐标系下跟踪正弦参考指令电流很难消除静态误差。而通过PR控制器可对特定频率下的交流指令进行无静差跟踪,将传统矢量控制下的有功和无功电流分量转换到静止坐标系下,避免了繁琐的计算。仿真和实验表明,通过此方法调节时,只需设置控制器谐振频率为电网电压基波角频率,即可实现基波电流无静差跟踪,比传统电压定向矢量控制方式更简单,且相较PI控制谐波含量小,电压畸变率明显降低,提高了控制系统的鲁棒性和电网电能质量。     

引入比例-谐振控制器的双馈风电机组空载并网控制

在常规的变速恒频风力发电系统空载并网矢量控制策略中,由于转子电流采样信号的漂移以及模数转换的偏差等原因,使得所控制的转子电流中出现直流偏量。此直流偏量经dq变换产生转差频率的交流量,而比例—积分（PI）控制器在跟踪交流信号时存在静差,因此导致双馈感应发电机（DFIG）空载定子电压包络线出现不同程度的脉动,从而严重影响系统并网性能。提出了PI控制与比例—谐振（PR）控制相结合的空载并网控制策略,对转差频率的交流量进行补偿,进一步改善常规PI控制存在的不足,提高空载定子电压电能质量。在前述理论分析基础上进行了仿真和实验研究,通过与PI控制的对比,验证了PI并联PR控制的有效性。     

双三相永磁同步电机谐波电流抑制技术

针对双三相永磁同步电机定子电流中存在较大谐波问题,根据比例谐振(proportional resonant,PR)控制器在谐振处无穷大增益,能够对交流输入信号进行无静差跟踪调节特性,提出一种基于PR控制器对谐波电流进行抑制的改进型矢量控制策略。基于谐波基下的双三相永磁同步电机数学模型和谐波电流分析基础,在z1-z2子平面引入2个PR控制器对定子电流的5、7次谐波进行控制,并进行了软件仿真与实验验证。结果表明,在z1-z2子平面引入PR控制器能有效地改善定子电流波形,谐波电流含量下降50%以上,能较好地降低电机损耗与逆变器容量,提高电机运行性能。     

基于统一坐标变换的三电平有源电力滤波器研究

为实现有源电力滤波器电流的无静差控制,以三电平并联型有源电力滤波器(SAPF)为研究对象,将统一坐标变换(UFP-CT)应用到三电平SAPF电流控制中。详细推导出了三电平SAPF在三相静止abc、两相静止、统一坐标坐标系下的数学模型;采用常规的电压前馈电流解耦控制策略,同时对由坐标变换带来的自干扰和耦合干扰进行前馈以克服其对输出的影响,控制器采用PI控制器,即可实现谐波电流的无静差跟踪。采用Simulink进行了仿真,并和dq坐标系下控制方法进行了对比。仿真结果表明:基于统一坐标变换设计的电流控制器可以实现对谐波电流指令的无静差跟踪,且具有更优的动态特性。     

改进型比例谐振控制器在船用岸电中的仿真与工程应用

为解决传统的船用变频电源所存在的不能无差跟踪正弦信号以及谐波控制效果不佳的问题,结合比例谐振控制器的特性,提出一种基于PI结合改进型比例谐振控制的空间矢量脉宽调制控制方法。通过PR控制器可以对特定频率下的交流指令进行无静差跟踪,将传统矢量控制下的有功和无功电流分量转换到静止坐标系下,避免了繁琐的计算。基于PSCAD/EMTDC的数字仿真表明,相比于传统的PI控制,此方法谐波含量较小,电压畸变率明显降低。现场示范工程试验进一步验证了该方法的可行性。     

单相LCL滤波器并网逆变器双闭环控制的研究

介绍了带电网电压前馈的电网电流外环、电容电流内环的双闭环控制策略。在滤波参数设计的基础上搭建了仿真模型,分析了控制器参数对动态性能的影响。基于理论分析,给出一种快速设计控制器的方法。仿真结果表明,该方案不仅能有效控制逆变器入网电流,而且抗电网电压扰动能力强。     

单相LCL并网逆变器多环控制策略的研究

文章阐述了传统双环单相VSR控制策略存在的缺点,在此基础上,介绍了PR控制器的优势,用PR控制器代替PI控制器,同时采用陷波器校正的有源阻尼方法抑制LCL滤波器的谐振峰值,并加入电压前馈控制,构成了包含电压外环、并网电流控制环、电容电流环的多环控制系统。最后设置控制器参数,在Matlab/Simulink环境下搭建了仿真模型,仿真结果表明,该方案能够有效控制并网电流,滤波效果良好,抗电网电压扰动能力强,实现了并网电流和电网电压同步的控制目的,验证了其可行性和优越性。     

三相VIENNA整流器双闭环控制策略及其参数研究

通过对VIENNA整流器基本原理分析,建立了d-q坐标系下的数学模型。由于系统具有强耦合、非线性的特点,利用前馈解耦控制策略实现对d、q轴的解耦控制。一方面,基于频域法对电流内环进行分析,借助MATLAB单输入-单输出SISO(single input-single output)设计工具,合理配置电流内环控制器零点位置与环路增益,实现对网侧电流快速性与稳定性的控制;另一方面,电压外环易受到负载电流影响,通过对外环控制器零点和环路增益优化配置,提高系统鲁棒性。此外,重点分析了在负载电流干扰的情况下影响电压外环控制器稳定性的成因。最后,利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真平台,验证了电流内环和电压外环控制器参数设计的正确性与合理性,使VIENNNA整流器双闭环控制系统具有良好的稳定性能和动态性能,并在负载波动的情况下,保持良好的控制效果。     

针对并网型飞轮储能系统的双电流闭环比例谐振控制

文章提出一种适用于飞轮储能系统并网的双电流闭环控制方法。在电网侧及飞轮侧控制系统中同时引入比例谐振控制器,避免了比例积分（proportional integral,PI）控制器跟踪正弦电流存在稳态误差的缺点,提高了系统的稳定性及电网电能质量。同时,采用电容电流内环反馈控制抑制LCL滤波器的谐振尖峰,提高进网功率因数。在充电阶段,电网侧变换器采用电压外环控制方式,飞轮侧变换器采用转速外环控制方式;在待机及并网运行阶段,电网侧变换器采用电网侧电流外环电容电流内环的控制策略,飞轮侧变换器采用直流母线电压外环电流内环的控制策略,以稳定直流母线电压。采用广义根轨迹法对电网侧控制器参数进行设计。搭建了飞轮储能系统并网控制模型,仿真结果验证了文章控制策略的有效性。     

基于前馈控制的有源电力滤波器研制

提出了一种有源电力滤波器的前馈控制策略。基于开关平均模型设计了前馈控制器和电流控制器,并利用功率模型对电压控制器进行了设计。由于电网电压在系统启动时会产生很大冲击电流,通过引入前馈控制有效地降低了作为扰动的电网电压和直流电压对被控电流的影响,提高了系统的动态性能,同时利用直流电压控制环直接获取电流参考信号对电网电流进行控制,简化了控制算法。所提方法无需检测负载电流和逆变器输出电流,且无需锁相环电路,降低了成本。利用模拟器件实现控制电路并进行了实验研究,实验结果证明了所提方法的可行性。     

注入式混合型有源电力滤波器双闭环控制

在分析注入式混合型有源电力滤波器基本工作原理的基础上,建立其数学模型,并以此为基础分析了逆变器基波环流的产生及危害.为消除逆变器输出中的基波成分,确保系统的安全稳定运行,提出了一种注入式HAPF的注入电流和逆变器输出电流双闭环控制策略.注入电流控制外环实现注入电流完全跟踪负载谐波电流,保证系统的精度;逆变器输出电流控制内环对输出电流进行限制,抑制系统的谐振,加入阻尼,保证逆变器的安全可靠运行.仿真及实验结果验证了本文所述控制策略在谐波控制精度及系统安全可靠性方面的优势.     

基于自抗扰控制的直驱风电场次同步振荡抑制策略

近年来,我国西部地区频繁出现直驱风电场与弱交流电网之间相互作用引发的次同步振荡(SSO)问题。为解决该问题,首先从SSO发生机理出发,提出了基于自抗扰控制(ADRC)理论的直驱风电场SSO抑制策略。该策略针对直驱风机网侧换流器设计了ADRC控制器替换电流内环PI控制器抑制策略。然后,从数学形式上推导得ADRC控制器抑制机理是ADRC控制器通过实时估计与补偿直驱风电场接入弱交流电网产生的影响,阻断直驱风电场与弱交流电网之间的相互作用,从而达到抑制SSO的目的。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真软件,建立基于PI控制器和ADRC控制器的直驱风电场接入弱交流电网的电磁暂态仿真模型,对比分析PI控制器与ADRC控制器对SSO的抑制效果。仿真结果表明,ADRC控制器不仅对SSO具有较好的抑制效果,且具有较强的鲁棒性与适应性。这也从侧面证明了直驱风电场接入弱交流电网引发的次同步振荡主导因素是直驱风机网侧换流器电流内环PI控制器。     

基于Z源逆变器的STATCOM/BESS控制策略研究

将基于Z源逆变器的STATCOM与电池储能系统(BESS)通过双向DC/DC变换器相结合,实现了有功功率和无功功率的同时补偿。针对传统电压源型逆变器效率低、抗电磁干扰能力差且需加入死区等缺点,采用Z源逆变器STATCOM可有效解决上述问题。在分析其工作原理的基础上,推到了基于同步旋转坐标系的STATCOM离散化数学模型,设计了无差拍电流内环离散控制器和外环控制器,顺利实现了有功、无功的解耦控制,具有控制简单、控制精度高,鲁棒性强等优点。为了保证BESS安全充放电的稳定运行,提出一种新型的BESS充放电控制策略:外环采用恒功率、恒压和涓流切换控制,内环采用电感电流为控制目标。最后,仿真和实验结果验证了所提出的上述控制策略的正确性和优越性。     

电容电流瞬时值反馈控制逆变器的数字控制技术研究

采用电容电流反馈的双闭环瞬时值控制的逆变器具有输出波形正弦性好、动态响应快、输出外特性硬和稳态精度高等特点。该文基于状态观测器，对电容电流反馈瞬时值控制电路的数字实现方法进行研究，提出了基于电容电流反馈的解耦控制方法；设计了电流内环数字控制器，提出了一种电容电流采样时序，采用该采样时序可以真实反映电容电流开关周期内的电容电流平均值；提出了基于PWM逆变桥离散化模型的电容电流观测方法，可对电容电流做出准确观测，补偿数字控制器的采样延时和计算延时；提出了瞬时值电压控制外环的滤波方法，以提高输出电压的稳态精度。仿真和实验结果表明，该方案可以达到模拟电路实现双环控制的效果。     

混合型有源电力滤波器的复合电流控制策略

针对电网中非线性负载引起的谐波问题,提出了一种并联混合有源电力滤波器结构。基于此拓扑结构,建立了其数学模型,并设计了基于PI控制策略的电流控制器。针对传统PI控制方法补偿精度受带宽制约,补偿效果不理想的问题,提出了基于重复控制的电流双闭环控制方法,并设计了双闭环电流控制器。仿真和实验结果表明,该控制策略具有很高的稳态补偿精度,能够有效补偿由非线性负载引起的谐波电流。补偿后电网电流THD降低到5%以下,波形近似于正弦波。