电容电压反馈的电流型整流器有源阻尼控制研究

三相电流型PWM整流器在交流侧采用LC滤波器来滤除谐波,由于二阶LC滤波器的阻尼系数较小,容易引起网侧电流振荡。为此文中提出滤波电容电压反馈的有源阻尼控制,能够在不消耗有功功率的前提下,有效地滤除网侧电流谐波。通过仿真分析可知,提出的电容电压反馈能抑制网侧电流振荡。     

三相电流型整流器及其控制策略的研究

分析了用于蓄电池充电的电流型整流器(Current Source Rectifier,CSR)主电路拓扑结构,采用了三值逻辑空间矢量调制,建立了dq坐标系下三相CSR多环路直接电流控制的线性大信号数学模型。针对模型中d、q轴的耦合影响问题,采用了一种前馈解耦控制方法,消除了系统的非线性、耦合特性,从而简化了控制环路的设计。其次,针对LC滤波器的谐振问题,引入了一种基于电容电压反馈的有源阻尼控制策略,Bode图分析结果验证了控制策略的有效性。研究结果表明,三相CSR直流侧输出电流、交流侧输入电流均能保证快速动态响响应,网侧电压电流实现了单位功率因数,同时电流内环引入的前馈有源阻尼控制有效抑制了LC滤波器的谐振,使网侧电流的THD值由4.55%降到了2.17%。     

静止坐标系下电流型PWM整流器电流环控制策略研究及其参数设计

通过分析三相脉宽调制电流型整流器(current source rectifier,CSR)在两相静止坐标系中的数学模型,利用瞬时功率理论建立电压定向的CSR功率控制策略。为了有效抑制整流器输入侧LC滤波器产生的并联谐振,文中引入电容电压反馈有源阻尼控制环路。采用频域法对电流内环开环传递函数进行研究,针对静置坐标系下电流内环在动态响应和稳定性方面的限制,提出电流内环级联滞后补偿控制方法。详细研究电流内环比例谐振控制器及各参数对其性能的影响,并根据性能指标要求确定系统参数。利用根轨迹分析滤波电感变化对电流内环稳定性影响,并明确有源阻尼反馈增益与系统鲁棒性的关联性,最后对控制器进行离散化处理以实现数字控制。仿真和在60 kVA三相CSR样机实验结果表明,所提出的控制方法能够实现良好的动、静态性能,单位功率因数以及有效抑制网侧电流畸变。     

电流源型PWM整流器交直流侧解耦控制策略研究

三相电流源型整流器CSR(current source rectifier)作为恒压源输出时,直流侧并联大电容,使系统建模复杂度及控制难度大大增加,针对这一问题,将d轴定向于交流侧电容电压,简化d-q坐标系下动态数学模型。为抑制谐振和直流侧电压谐波,首先设计了一种交流侧采用虚拟电阻的有源阻尼控制,直流侧采用状态反馈控制的策略。通过整定状态反馈系数回馈状态变量来控制输出变量,提高系统的动态响应特性及直流稳压性能;利用高通滤波器,降低直流侧低频信号对交流侧的影响;因直流侧LC低频滤波特性,抑制了交流侧高频信号的影响,从而实现交直流侧的独立解耦控制。其次,调节q轴开关分量来实现网侧单位功率因数运行。最后采用Matlab/Simulink仿真验证该控制策略的合理性和可行性。     

电流型PWM整流器多环控制策略及其参数设计EI北大核心CSCD

通过对三相脉宽调制电流型整流器(current source rectifier,CSR)的分析,利用前馈解耦控制策略,建立了d-q坐标系下多环控制的线性大信号数学模型。为了有效抑制整流器输入侧电感–电容滤波器产生的并联谐振,文中引入电容电压反馈有源阻尼控制环路。基于频域法对含有源阻尼控制、延迟环节的电流内环进行分析,并辅助Matlab中单输入–单输出设计工具,优化内环控制器零点位置与环路增益,以兼顾系统动态响应与稳定性。由于电流外环与运行工作点有关,针对电池组容性负载,该文提出电流外环开关选择控制器,根据负载电动势并依照所制定的映射法则,选择相应的控制器参数,从而改善系统在宽范围运行时的性能。最后,通过计算机仿真和实验样机测试,验证了该文所提出的控制方法与参数设计,不仅使三相CSR系统表现出良好的动、静态性能,而且在宽输出电压、电流变化范围内,能够保持单位功率因数以及较低的网侧电流畸变。     

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。     

一种不需要电容电流传感器的LCL滤波电路有源阻尼控制方法

针对LCL滤波电路中电力电子变流器的谐振问题,提出了一种反馈虚拟电容电流的有源阻尼控制方法。根据LCL滤波电路的拓扑结构,建立系统状态方程,再结合网侧电压推导出电容基波电流的幅值和相位,将产生的虚拟电容电流反馈到控制环,从而实现电力电子变流器LCL滤波拓扑的有源阻尼控制,抑制系统振荡,提高系统的稳定度。通过500kW光伏发电系统实验验证了这一控制方法的有效性。     

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。     

弱电网下抑制谐波谐振的LCL型并网逆变器鲁棒性CCFAD方法

LCL型并网逆变器采用电容电流反馈有源阻尼在弱电网下进行并网电流控制时，如果系统环路谐振频率高于1/6的采样频率，数字控制延时会导致并网逆变器在较宽范围变化的电网阻抗影响下鲁棒性较差甚至失稳。通过分析指出，电容电流反馈有源阻尼环路可等效为并联在滤波电容两端的虚拟阻抗Z_eq(s),表现出的负阻特性是造成系统失稳的主要原因。鉴于此，提出一种采用负一阶惯性环节进行电容电流反馈有源阻尼的鲁棒性方法，在电容电流阻尼环路中引入惯性环节，利用频率稳定性分析对所提方法进行详细论述，并给出相关参数的设计过程。理论分析表明，该方法可保证Z_eq(s)在LCL滤波器谐振频率有效范围内始终处于正阻特性范围，不仅提高系统的稳定裕度，并网系统的谐波谐振也得到抑制。此外，该方法具有较好的灵活性，当采用电容电压反馈有源阻尼控制并进行锁相时，可节省一组电流传感器的使用。最后，通过实验验证了所提方法的有效性。     

LCL型进网滤波器的有源阻尼技术分析与比较

为厘清现有LCL滤波器的有源阻尼方法之间的关系和寻找新的有源阻尼结构,研究了抑制LCL谐振的有源阻尼方法的综合方法,构造基于反馈的有源阻尼统一分析模型,对采用单状态变量单补偿器反馈的有源阻尼方法进行了系统分析。通过传递函数和根轨迹图甄别出有效有源阻尼方法,详细分析了滤波电容电压反馈、滤波电容电流反馈和提出的网侧滤波电感电压反馈3种有源阻尼方法的特性。建立了3 kW实验样机对3种有源阻尼方法进行了性能对比研究,结果验证了有源阻尼综合方法的有效性。