基于模糊PI控制的海上风电柔性直流输电整流器研究

为提高海上风电柔性直流输电电压等级,抑制直流侧电压跌落和闪变,将三相电压源变流器用于送端整流器。采用多个功率单元级联的拓扑结构,电流内环采用PI解耦控制、电压外环模糊PI调节双闭环控制方式。分析了变流器数学模型,建立了MATLAB／Simulink仿真模型,实现了电压级联输出．在线PI参数整定。仿真结果验证了该系统在海上风电柔性直流输电应用中的有效性。     

基于准比例谐振控制的自由活塞内燃直线发电机发电策略

针对自由活塞内燃直线发电机稳定运行时产生的三相感应电动势难以直接应用到负载或动力电池的问题，提出了基于电压外环比例积分（proportion integration， PI）、电流内环准比例谐振（quasi proportional resonance， QPR）的双闭环交流/直流（alternating current/direct current， AC/DC）控制策略加上基于PI的双向直流/直流（direct current/direct current， DC/DC）控制策略，将直线发电机产生的三相感应电动势转换为稳定可控的直流电压。首先根据双闭环AC/DC控制策略生成控制三相电压源型整流器开关管通断的信号，将三相感应电动势整流为波动较小的直流电压，然后通过双向DC/DC控制策略将波动的直流电压转换为稳定可控的电压，最后在MATLAB/Simulink环境下搭建了相应的控制模型进行验证。仿真结果表明，双闭环AC/DC控制策略中电流内环采用QPR控制相比于PI和比例谐振（proportional resonance， PR）控制直流侧电压具有更快的响应速度和更小的电压纹波，可以在0.3 s稳定在400 V，电压纹波为48.9 V。在加入DC/DC转换器后直流侧电压可以在0.2 s稳定在300 V。     

基于BP神经网络的并联型有源电力滤波器直流侧电压PID控制设计

在传统的基于PI控制的有源电力滤波器直流侧电压控制方法的基础上,针对PI控制方法的不足,提出了基于BP神经网络的并联型有源电力滤波器直流侧电压的PID控制。该方法充分发挥了神经网络具有逼近任意非线性函数的能力,具有动态响应快、超调小、静态误差小的特点,并且实现简单,满足多种变化负载情况下的有源电力滤波器直流侧电压控制要求。对BP神经网络结构进行了设计并推导出隐含层和输出层加权系数计算公式,同时给出了BP神经网络学习算法流程图。通过Matlab对其控制效果进行了仿真研究。     

基于改进平均电流控制的并联储能系统均流方法

为改善传统的平均电流均流法动态响应差、直流母线侧电压随输出线阻变化的缺陷,实现直流微电网中并联运行的储能系统中电流的平均分配,提出一种基于均流环、电压环、电流环的三闭环结构改进平均电流均流法,给定电流来自微网中负载所需功率。该文分析传统平均电流均流法的原理,提出三闭环结构的改进平均电流均流法,建立双向DC-DC并联运行储能系统模型,结果表明改进平均电流均流法比传统方法动态响应快,并可保证直流母线侧电压稳定在理想值。。     

基于直流功率控制的三相并网逆变器外环电压控制方法研究

将传统的三相光伏并网逆变器外环直流电压控制策略中PI调节器的输出变量归纳为两种,即交流相电流参考值和有功功率参考值,对应为内环交流电流控制与功率控制。并基于直流电容能量守恒,提出一种新型外环控制方法——直流功率控制。该方法将直流电压给定值平方与实际采样值平方之差作为PI调节器的输入变量,PI调节器的输出变量即为给定功率。通过理论分析描述传统方法和该文方法的差异,并通过实验研究验证该方法在电网电压波动条件下的优势。     

基于模糊控制的高压直流输电控制策略改进研究

针对国际大电网会议提出的高压直流输电标准测试系统（CIGRE HVDC benchmark model）中的线性低压限流环节（voltage dependent current order limiter,VDCOL）的线性变化灵敏性不足、PI控制器参数单一的问题。利用模糊控制的思想,以误差和误差的偏差作为模糊控制的输入量,经过模糊推理、精确化后输出控制信号,将PI和VDCOL改进成基于模糊控制的控制器。利用MATLAB fuzzy工具箱实现模糊控制规则后,应用于高压直流输电标准测试系统。在MATLAB/SIMULINK经过正常工况、单相接地、三相接地故障3种工况仿真后,对比直流传输电路中点的直流电压、直流电流、关断角后得出仿真结论：在模糊VDCOL和模糊PI联合控制下,能有效抑制连续换相失败;逆变侧发生故障后的恢复效果优于传统控制。     

T型三电平逆变器模型预测多目标优化控制方法

该文建立T型三电平逆变器的主电路数学模型,研究一种T型三电平逆变器模型预测多目标优化控制方法,主要包含输出电压控制和中点电位平衡的控制:首先对负载电压电流进行采样,用采样值计算出输出电压预测值,得到使预测电压与参考电压之间的误差最小的开关状态,同时测量直流母线中点电流,得到中点电位的偏差值,根据此开关状态下对应的直流侧电容充放电情况,优化选择使中点电位偏差值减小的开关状态,在下一个采样周期作用于逆变器,从而实现输出电压控制和中点电位平衡控制。最后通过Matlab/Simulink仿真和实验进行验证,仿真和实验结果表明,该方法可很好地实现输出电压控制和中点电位平衡控制,且具有原理简单、易于数字化实现的特点。     

基于双积分滑模控制的光伏电压平衡器研究

文章采用三电平Boost电压平衡器将光伏电源接入双极性直流微电网。针对变换器正、负极输出电压不平衡问题,设计了一种基于PWM技术的双积分滑模控制器对电压平衡进行控制。与传统的PI控制器相比,该方法能提高系统的动态响应速度和增强鲁棒性。仿真结果表明,相比PI控制,该方法将电压平衡器的动态调节时间缩短42%以上,电压差峰值减小33%以上。同时,系统采取的控制策略能确保电压平衡的控制对光伏最大功率点追踪的控制影响极小。     

不平衡电网电压下PMSG并网逆变器全阶滑模控制

建立永磁直驱风力发电系统并网逆变器在电网电压不平衡故障下的数学模型。在两相α-β静止坐标系下,设计全阶滑模变结构电流内环控制器,证明控制器的稳定性,达到了非奇异、去抖振的控制效果。电压外环在传统PI调节器的基础上增加了机侧功率前馈,以提高直流母线电压的稳定性。控制器设计无需旋转变换,省去繁琐的锁相、电流正负序分离以及解耦控制,并能根据要求实现不同的控制目标。控制系统具有原理简单、运算量小、易于实现的特点。仿真结果可验证所提方法的正确性、有效性。     

光伏并网有源电力滤波器的自适应控制研究

针对目前有源电力滤波器直流侧电压控制方法的不足,提出一种基于RBF神经网络的自适应PI控制策略,该策略根据RBF神经网络在线辨识得到的梯度信息对PI参数进行实时调整,以适应供电系统输出功率的变化。在Matlab/Simulink环境下对有源电力滤波器自适应控制系统进行建模和仿真,仿真结果证明了该控制策略具有很好的跟踪调节性能和很强的抗干扰能力,保证有源电力滤波器直流侧电压在供电系统输出功率变化时仍维持稳定,使有源电力滤波器能够保持良好的补偿品质。     

基于直接电容电流控制的PMSG机组低电压穿越控制策略研究

提出一种改进的PMSG机组低电压穿越控制策略。在机侧变流器控制直流母线电压的结构基础,提出直接电容电流控制和电感电压前馈方法,加快直流链电压控制速度,进而提高网侧变流器捕获最大风能的速度和降低电压故障时的直流电容电压暂态峰值。对比仿真结果可验证该文策略的有效性。     

基于简单占空比调制的动态扇区直接功率控制研究

传统动态扇区直接功率控制系统中,直流侧电压动态响应慢,功率脉动较大。为解决此问题,在扇区划分过程中将直流电压可能发生较大波动的暂态时刻考虑在内,采用电压瞬时值进行扇区的分块划分。其次根据有功功率和无功功率偏差值的比较,引入功率误差比较,两电平滞环比较器,并提出更加精确的开关表。通过开关表得到有效矢量之后,为了减少功率脉动和系统对高采样频率的依赖,在一个控制周期内同时引入零矢量来优化功率波形 ,并根据所提开关表的规律简化占空比函数,能够在开关表读取的同时通过功率误差信息直接计算占空比,且避免了复杂的功率计算导致系统鲁棒性能的下降。仿真结果表明,所提方案能够有效降低系统功率脉动和电流谐波,提高系统动态响应能力。     

模糊滑模变结构控制策略在PWM整流器控制系统中的应用

根据模糊控制和滑模控制两种控制方法,提出了一种三相电压型PWM整流器模糊滑模变结构控制系统,主要由滑模控制策略来稳定输出直流电压、实现交流侧电流正弦化、保持系统稳定运行,由模糊控制调节整个正常运动段以减弱滑模控制所特有的抖动现象。使用Matlab仿真软件分别对该控制系统和传统的双闭环PI控制系统进行了仿真对比和分析,并在DSP实验平台上对该系统进行了试验验证。结果表明,该控制系统在很短时间内就实现了整流器交流侧单位功率因数运行以及直流侧电压的稳定,并对负载突变和给定指令电压突变有良好的跟踪能力和鲁棒性,较传统的双闭环PI控制系统具有良好的动静态性能。     

非理想电网下并网逆变器直流分量检测及抑制方法

为抑制非理想电网条件下光伏并网发电系统中并网逆变器的并网电流直流分量,提出一种基于直流侧母线电压纹波分析的间接检测及补偿方法。首先建立并网逆变器数学模型,分析并网电流直流分量产生机理;然后研究并网电流与母线纹波电压的关系,得出在非理想电网条件下,并网电流直流分量可等效为母线纹波电压的奇倍频纹波分量的结论;通过分段积分一个电网周期的母线电压求得并网电流直流分量解析式,以该式为反馈量加入系统控制环节可有效抑制并网电流直流分量的产生。最后通过仿真和实验验证所提方法的可靠性。     

一种应用于光伏系统的软开关双向直流变换器

文章设计了带有源缓冲电路的软开关双向直流变换器,在光伏系统高压侧与低压侧能量交换的过程中,该变换器通过有源缓冲电路实现了其开关管的软开关,很好的解决了开关管寄生二极管的反向恢复问题。根据文章理论试制了一台200 W样机。由实验可知,变换器在boost,buck工作模式下均实现了其开关管的零电压开关,有效减少了变换器的开关损耗。与传统双向直流变换器相比,文章提出的软开关双向直流变换器在较大的负载范围内具有最优效率曲线,表现出良好的性能。     

全桥并网逆变器直流扰动分析

在光伏并网发电系统中,无输出隔离变压器全桥逆变器高效率特性得到广泛应用,但该拓扑并网时不能有效地消除直流注入。由于各种扰动源的扰动本质均反映为逆变器开关侧输出电压的直流扰动,文章用一个集中的扰动源代替各种分散扰动,并建立了各种直流扰动源的数学模型。为了有效抑制输出电压直流扰动,用逆变桥开关侧输出电压中直流分量反馈构成闭环控制系统。最后在3 k W实验样机上进行了直流抑制实验,实验结果验证了文章所提方法的有效性。     

基于DSVPWM的PMSG并联型GS-NSC研究

为提高九开关变换器直流侧电压利用率,减少开关损耗,采用一种不连续空间矢量脉宽调制（DSVPWM）,同时将九开关变换器用于直驱式永磁同步风力发电机（PMSG）网侧构成并联型网侧九开关变换器（GS-NSC）。在对并联型GS-NSC控制策略、故障穿越方案进行理论分析的基础上,建立PMSG并联型GS-NSC仿真模型,设计多种电网电压故障工况对其进行仿真研究。结果表明,在电网电压正常工况下,并联型GS-NSC可维持电网电流的正弦波特性。在电网电压跌落工况下,并联型GS-NSC可向电网注入无功电流辅助电网电压的恢复,并通过提升并网电流幅值减少卸荷电路的功率损耗,降低PMSG散热负担。在电网电压骤升工况下,并联型GS-NSC可动态分配直流母线电压,避免因直流侧过压而导致PMSG退出运行。     

非对称故障下基于模型预测调制函数的光伏逆变器零电压穿越控制方法

针对电网非对称故障下光伏电站在零电压穿越(ZVRT)期间的无功电流响应速度和并网电流谐波含量问题,提出一种基于模型预测调制函数的零电压穿越控制方法。该方法根据电压跌落深度给定正负序旋转坐标系下的指令电流,通过建立αβ坐标下的电流预测模型,对方差评价函数求导算出最小电流误差调制函数,并基于固定开关频率的正弦脉宽调制(SPWM)获取逆变器的驱动信号,从而实现ZVRT。仿真结果表明:与传统的PI控制和有限控制集模型预测控制ZVRT方法相比,该文方法不但可提高系统的动态响应、降低总谐波失真,而且具有运算量小、易于实现的优点。     

不平衡电网电压下光伏逆变器控制方法的改进研究

针对电网电压不平衡条件下光伏并网逆变器的控制性能变差的问题,在基于传统双d-q同步旋转坐标系的PI调节器基础上引入具有动态跟踪频率变动的降阶谐振环节,形成新型比例积分一阶谐振(proportionalintegrator and reduced order resonance,PIROR)电流控制器。该控制器不需对不平衡下的正负序电流进行分解,对输出电流可无差控制。加入具有跟踪频率变动的一阶谐振环节可保证同步控制负序电流的精确度,同时谐振系统结构相对简单,易于工程实现。仿真结果表明,在电网不平衡扰动下,该控制方案可提高光伏逆变器在不平衡电网电压下运行的动态性能和运行的可靠性。     

DFIG三相四开关网侧变流器预测功率控制策略

针对双馈感应发电机（DFIG）网侧变流器（GSC）采用三相四开关拓扑时的运行控制问题,设计了一种新型预测功率控制器。新型控制方案中采用了三个电压矢量来确保GSC开关频率保持恒定,同时使GSC有功和无功功率纹波最小化。同时,控制器可计算出补偿功率以消除直流侧中点电位波动,无需使用低通滤波器。利用DFIG测试平台开展了实验,结果表明新型预测控制能有效抑制直流母线电压失衡,并具有快速动态响应特性,且GSC电流总谐波失真较低。