永磁直驱风电系统PMSG的内模控制策略研究

介绍了PMSG控制策略和内模控制的工作原理.采用内模控制策略设计电机侧PWM变流控制器的速度调节器与电流调节器,使控制器参数直接与电机参数相关联,实现对PMSG的控制.仿真结果显示,采用内模控制具有良好的稳态与动态性能,对输入机械转矩、转速给定等外部条件变化的响应速度快,对电机参数误差具有较强的适应性;内模控制应用于永磁直驱风电系统PMSG的控制,容易获取优化的控制器参数,可以有效提高控制性能.     

基于微电网储能控制系统的电能质量综合治理研究北大核心CSCD

针对微电网内分布式电源具有间歇性和波动性特征且其内部的不平衡、非线性负载易引起谐波污染等电能质量问题,文章提出了利用微电网电池储能系统平抑功率波动,同时实现无功谐波及不平衡电流的全频段范围补偿的多目标控制策略。采用计及有功电流计算功能的i_(p)-i_(q)电流检测与合成算法进行补偿功能指令电流的计算,在此基础上,设计了重复+PI复合控制器对检测出的指令电流进行跟踪控制,基于储能充放电原理,采用两段式双闭环充放电控制方法,引入功率前馈并结合中间直流侧电压,实现两级变换器之间的协同控制。最后,对储能电池充放电状态下以及电流内环控制器的动态响应能力进行仿真分析,验证所提全补偿控制策略的有效性。     

四桥臂电压质量调节器及其在微电网中的应用

低压配电网电压跌落、骤升、不平衡、谐波等扰动影响微电网的正常并网运行,为抑制以上配电网电压扰动影响,采用具有综合补偿电压扰动能力的四桥臂电压质量调节器（VQR）。针对VQR的补偿目标,采用一种基于新型谐振PVPI控制器的电压电流双环控制策略,通过提取跌落后电压基波正序分量,将输出补偿量分为跌落（或骤升）补偿部分和用于抵消负序、零序及谐波电压分量部分,利用PVPI控制实现对两部分补偿指令信号的零稳态误差控制。仿真结果证明所提出的四桥臂电压质量调节器有效地补偿了配电网电压扰动的影响,提高了微电网故障穿越能力。     

基于二自由度内模控制的STATCOM对孤岛微电网电压稳定性的影响

鉴于含静止同步补偿器(STATCOM)的微电网孤岛运行时电压的稳定性是微电网未来发展面临的主要问题之一,针对孤岛微电网中的STATCOM设计了一种基于二自由度内模控制的控制器代替传统PI控制器,通过参数整定同时提高STATCOM的跟踪性能和鲁棒性,从而稳定孤岛微电网电压,通过建立阻抗模型,利用阻抗法分析两种控制方法的STATCOM对孤岛微电网电压稳定性的影响,并进行仿真验证。结果表明,与PI控制相比,基于二自由度内模控制的STATCOM可有效提升孤岛微电网电压的稳定性。     

感应发电机全功率风电变换器的改进PR控制

在两相静止坐标系下采用改进的PR控制器实现对并网逆变器的控制,同时引入电容电流反馈实现了对LCL滤波器存在的固有电流谐振进行抑制控制,大大简化了并网逆变器控制算法的复杂性。通过实验对所提出的控制策略进行验证,实验结果表明,所提出的控制策略能控制感应全功率风电机组平稳发电运行,具有功率因数调节方便、无冲击并网等优点。     

基于桥臂虚拟电压的MMC-MG相间功率平衡控制策略

针对孤岛运行模块化多电平变流器半桥串联结构微电网（modular multilevel converter microgrid,MMC-MG）各相微源输出功率差异引起的三相功率不平衡问题,提出了一种相间功率平衡控制策略。介绍了MMC-MG基本拓扑结构以及三种相间功率传输模式,建立了系统三相输出功率数学模型,并阐述了采用环流直流分量控制相间功率传输的原理。设计了基于桥臂虚拟电压的环流直流分量控制器,并将其输出信号作为功率平衡控制量叠加于各桥臂调制信号以实现相间功率平衡。通过各相微源输出功率及负载功率得到环流直流分量参考值,并根据各相发电单元储能装置的荷电状态对其补偿。仿真及实验结果表明：所提出的控制策略能根据各相微源输出功率实现相间功率平衡,且对系统输出电压及频率没有影响;相比于普通三相微电网,MMC-MG可通过环流控制实现相间功率平衡,而无需额外的功率平衡设备。     

双馈风电机组转子侧变换器改进优化控制

准比例谐振控制器在静止坐标下能够对特定频率的交流信号实现无静差控制,基于此结合双馈风力发电机的静止αβ坐标系下的数学模型,提出了转子侧变换器PR控制。该方法将电流内环的有功和无功分量转换到静止坐标系下,利用准PR控制器进行跟踪给定信号,实现了有功、无功功率解耦控制。与传统PI控制策略相比,优化的控制策略减少了坐标旋转变换,提高了控制系统的鲁棒性。在PSCAD/EMTDC环境下搭建了仿真模型,仿真结果验证了文章控制策略的有效性和无功在抑制电网电压波动的作用。     

自适应降阶广义积分STATCOM谐波补偿策略研究

为使静止同步补偿器(STATCOM)兼备无功电流补偿和指定次谐波电流补偿功能,提出基于降阶广义积分(reduced order generalized Integrator,ROGI)控制策略。该策略在静止坐标系下分离基波有功电流、谐波电流和无功电流,采用多个准ROGI谐振控制器对指定次谐波电流进行补偿控制。为避免准ROGI控制器容易受频率变化影响的缺陷,通过锁频环估算电网频率,主动修正ROGI谐振控制器频率与指定次谐波电流频率保持一致,提高电网频率变化时的电流补偿效果。该策略在静止坐标系下进行,无需锁相环和dq变化环节。搭建实验样机,对所提方法进行实验验证。结果表明该策略能有效补偿指定次谐波和无功电流,并对电网频率变化具有自适应性。     

三相四桥臂逆变器带不平衡负载控制策略研究

为了简化三相四桥臂逆变器的控制算法,提出了一种新型的前三桥臂和第四桥臂分别独立控制的控制策略。首先分析对比了现有的三相四桥臂逆变器控制策略,然后建立数学模型得出第四桥臂可独立于前三桥臂进行控制的结论,并给出了相应的控制算法。最后通过Matlab/Simulink仿真试验验证了所提出的控制策略的有效性和优越性。     

交流型微网指定次电压谐波主动补偿策略

微电网中电力电子变换器,以及局部非线性负荷的普遍存在,使得谐波污染已经成为影响微电网电能质量的重要因素。根据分布式电源接口逆变器,提出了一种基于两相静止αβ坐标系的微电网孤岛运行下的电压谐波补偿控制策略,有效地降低了微电网电压谐波畸变率。考虑到分布式电源的有功输出,采用了指定次谐波补偿控制策略,节省分布式电源用于补偿的功率,实现了微电网电能质量柔性控制;最后,在MATLAB/SIMULINK中对所提控制策略进行了验证     

基于改进型滑模控制的光伏并网控制策略研究

针对在特定频率下LCL型滤波器可能产生的系统振荡和抗干扰能力不理想的问题,文章提出一种改进型双闭环滑模控制策略。该策略的直流母线电压外环采用传统滑模控制,并网电流内环采用改进的滑模控制,以削弱系统抖振。利用Matlab/Simulink仿真平台对光伏并网系统的抗干扰能力、动态响应特性以及并网电流谐波含量进行了研究,结果表明,改进型滑模控制策略能够实现单位功率因数并网,有效提高系统的鲁棒性和动态响应特性,降低并网电流的谐波含量。     

Z-域下基于快速谐波电流检测的有源滤波器设计方法

为提高有源滤波器(active power filter,APF)的动态响应和补偿性能,提出一种Z-域下基于快速谐波电流检测的控制策略。谐波电流检测环节采用特定次谐波陷波器和低通滤波器的组合滤波器,特定次谐波陷波器滤除低次谐波,低通滤波器频带较宽,滤除高次谐波,可有效解决传统滤波器的带宽和响应时间上的矛盾。电流控制环在基波dq同步旋转坐标系下,将基波电流与谐波电流分开控制,谐波电流采用矢量谐振控制器,并在离散域下进行参数设计,可避免数字化过程中引入的偏差。通过仿真和实验结果验证该方法能够快速分离谐波电流,在负载波动时能保持直流侧电压稳定并实现较好的补偿效果。     

基于扰动观测器的微网逆变器鲁棒H∞控制策略

为抑制微网逆变器在孤岛模式下运行存在的内部参数摄动和负载扰动,文章提出了一种基于扰动观测器的鲁棒H∞控制策略。基于所建立的逆变器多参数摄动模型,利用内模原理和小增益定理设计电压环鲁棒H∞控制器;采用扰动观测器对负载投切时所产生的负载电流扰动进行观测和补偿,以提高系统的动态特性。采用2 kW实验样机对所提出的控制策略进行验证。实验结果表明,该控制策略不仅能有效抑制逆变器工作时的内部参数摄动和负载扰动,提高微网逆变器的鲁棒性能,而且在负载切换时具有快速的动态响应。     

三相电压型PWM整流器的二自由度内模控制

在电压型PWM整流器的控制中, 广泛采用d-q旋转坐标系下电压电流双闭环控制策略。基于传统的双闭环控制策略的不足,提出了二自由度内模控制（IMC）策略。 其中电流内环基于合成矢量的思想, 提出了二自由度内模解耦控制; 电压外环基于功率守恒的思想, 提出了扰动快速消除的二自由度内模线性控制。所提控制策略简单易于实现, 既统筹考虑有功电流和无功电流综合控制并优化了PI参数整定, 又实现了线性化的间接电压控制且能够快速消除扰动对系统的影响。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

滞环矢量控制在双馈风力发电机中的应用

滞环电流控制方法以其动态响应速度快,电路跟踪性能好的优点而获得了广泛的应用和发展。基于双馈发电机数学模型,采用定子磁场定向的矢量控制．转子侧选用改进型滞环电流控制,建立了有功功率、无功功率解耦的控制策略。利用PSCAD软件．建立了仿真控制模型并进行了仿真计算。仿真结果表明,该控制系统能有效地实现双馈发电机有功、无功功率的解耦,验证该控制方案的正确性和有效性。     

电压不平衡下无权重系数FCS-MPC的DFIG控制

针对传统多目标模型预测控制（MPC）权重系数设计复杂的问题,运用分层控制的思想,提出一种无权重系数的多目标优化模型预测控制策略。利用MPC控制算法可直接控制交流量这一优势,在两相静止坐标系下推导双馈感应发电机（DFIG）转子电流、定子电流和定子功率的参考方程和预测方程。最后进行传统多目标MPC控制策略和无权重系数多目标MPC控制策略下的对比仿真实验。仿真结果显示,相比于传统多目标控制策略,所提控制策略的动态响应速度更快,并可改善系统的稳态性能。     

混合微电网与配电网间的串联环节及其控制

为了提高交直流混合微电网并网运行时对配电网故障的穿越能力和电能质量,提出在配电网和交直流混合微电网之间加入串联环节,该串联环节可与微网中交直流子网间的AC/DC双向功率变换器配合提高交流子网的电能质量,同时可抑制配电网和交直流混合微电网之间的故障电流。首先介绍该串联环节的基本结构和运行模式。然后,基于在abc三相静止坐标系和dq两相同步旋转坐标系下的数学模型,设计一种配电网电压前馈、负载电压和补偿电压双反馈的电压补偿控制策略,并采用电压电流双闭环控制方法进行故障电流抑制。此外,对该串联环节的变压器进行设计。最后,通过仿真验证上述串联环节及其控制策略的有效性。     

单相光伏并网逆变器网压滑模预测前馈控制

为快速准确补偿单相配电网末端的非理想网压对单相光伏并网逆变器并网电流的影响,并对谐振频率处电流环延时进行超前补偿,提出一种基于滑模预测控制的网压前馈控制策略。本文将融合了参考轨迹预测、在线校正的滑模预测控制器的输出量与网压动态预测模型前馈量共同拟合,作为新的网压预测输出,并在滑模预测控制器设计中引入改进型延时复合控制谐振器,以简化谐波预测器设计与数字化实现。在5 kW实验样机上实现此设计方案,并通过实验结果验证所提控制策略的正确性及有效性。     

一种单相PWM整流器动态性能优化控制策略

以单相脉宽调制(PWM)整流器为研究对象,以提高其控制系统动态性能为目的,针对传统DQ电流解耦控制电压外环采用PI控制存在动态性能和抗扰性能差的问题,提出一种电压外环自抗扰控制的优化控制策略。首先采用基于延时法构建虚拟分量的方法建立单相PWM整流器在dq旋转坐标系下数学模型;然后根据电压外环方程进行电压外环自抗扰控制器设计,得到外环自抗扰控制,内环DQ电流解耦控制的优化控制策略。最后,对提出的控制策略进行仿真和实验验证,并与电压外环采用PI控制的控制策略进行对比研究,结果证明所提控制策略的可行性和有效性。     

微电网电压质量控制方法研究

摘要： 由于微电网中不平衡负载的影响,使得微电网电压出现不平衡。针对这类问题,在dq坐标系下对低压微电网电压不平衡进行研究,并提出了相应的补偿方法。该方法采用加虚拟阻抗的下垂控制器来灵活准确地实现分布式电源的功率分配;通过电压不平衡补偿,使得分布式电源输出稳定的负荷电压从而自动补偿微电网的不平衡电压;而电压电流环对下垂控制中所给定的参考信号进行准确的跟踪,提高输出电能质量,进一步提升整个控制系统的性能。最后通过仿真结果证明了所提控制策略的可实现性和有效性。