神经PID控制在SVPWM整流器VFDPC中的应用研究

分析了PWM整流器虚拟磁链直接功率控制(VFDPC)的工作原理,得出了基于虚拟磁链观测的瞬时功率估算式。设计了2个高通滤波器级联构成的二阶环节代替纯积分器滤除直流分量来解决虚拟磁链观测中存在的因积分初值选取不当造成的直流偏移问题。为提高PWM整流器直流电压稳定性,在电压外环设计了神经PID控制器。仿真结果表明,与传统PID控制相比,基于神经PID控制的SVPWM整流器直接功率控制系统直流侧电压稳定、动态性能更好。     

基于模糊PI控制的SVPWM整流器直接功率控制研究

分析了PWM整流器虚拟磁链直接功率控制(VFDPC)的工作原理,得出了基于虚拟磁链观测的瞬时功率估算式.针对虚拟磁链观测中存在的因积分初值选取不当造成的直流偏移问题,设计了由两个高通滤波器级联构成的二阶环节代替纯积分器以滤除直流分量.为提高PWM整流器直流电压稳定性,在电压外环设计了模糊PI控制器.仿真结果表明,与传统DPC方案相比,基于模糊PI控制的空间矢量脉宽调制(SVPWM)整流器直接功率控制系统直流侧电压稳定,动态性能更好.     

带有虚拟磁链估算补偿的STATCOM定频直接功率控制

将基于虚拟磁链定频直接功率控制策略应用于STATCOM,解决传统直接功率控制开关频率不固定,滤波器设计困难,抽样频率和A/D转换要求高的问题,重点对传统虚拟磁链估算中由低通滤波器(LPF)代替纯积分环节时产生的幅值和相位误差进行了分析,并对此提出了一种补偿方法。对比仿真结果表明,该补偿方法很好地消除了传统方法存在的误差。理论分析与仿真结果表明,带有虚拟磁链估算补偿的STATCOM定频直接功率控制系统实现了无功功率的快速检测和补偿,具有良好的动静态性能。     

PWM整流器的改进虚拟磁链定向矢量控制

针对PWM整流器虚拟磁链定向矢量控制(VFOC)策略中存在因积分初始值选取不当造成的直流偏移问题,设计了改进的带饱和限幅反馈环节积分器的虚拟磁链观测器.对基于纯积分器、惯性环节以及所提出改进方法的3种虚拟磁链观测器进行了对比分析,并给出了基于改进VFOC的PWM整流器系统的仿真与实验波形.结果表明,所提出改进方法在任意交流电压初始相位情况下均很好地观测出了虚拟磁链,证明了所提出的改进控制策略的正确性和可行性.     

基于改进型虚拟磁链的MMC直接功率控制

介绍了模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的拓扑结构和工作原理,针对MMC常用的双闭环矢量控制策略存在控制参数种类繁多、动态响应较慢等问题,采用虚拟磁链定向的方法实现了对MMC的功率估算,间接获取电压角度。提出一种基于二阶级联型惯性环节的改进型虚拟磁链观测器,解决了传统的虚拟磁链观测方法存在初始值选取和直流分量等问题。在Matlab/Simulink仿真环境下,搭建了20个子模块数的MMC仿真模型,仿真结果表明了基于改进型虚拟磁链的直接功率控制方法正确、有效。     

基于电压电流混合模型的新型磁链观测器

针对传统磁链观测器存在的积分饱和及直流漂移等问题,提出一种改进的电压电流混合模型磁链观测器。通过对定子磁链观测器的理论分析,对传统电压模型积分方法进行改进并结合电流模型磁链观测器,提出了基于电压电流混合模型的磁链观测器,可以在全速范围内观测到精确的定子磁链,解决了在不同转速下,直流偏置、幅值衰减和相位偏移等问题。混合磁链观测器在中速区存在相位误差,引进补偿环节,对混合模型的输出结果进行相位补偿,降低了饱和效应引起的误差影响,提高了磁链观测器的动态性能。通过仿真对比,验证了改进混合模型磁链观测器在永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制中的可行性和优越性。     

基于电压模型的定子磁链观测器及参数设计方法

基于电压模型的定子磁链观测中,通常采用一阶低通滤波器来替代纯积分环节,以消除积分环节对直流量的积累作用。但低速时在磁链观测上的误差,会直接影响直接转矩控制系统的效率和性能。介绍了3种基于电压模型的定子磁链观测器,给出原理框图,并进行仿真比较。此外,还结合仿真数据分析了低通滤波器截止频率的选择问题。     

基于MRAS的异步电机无速度传感器应用研究

针对异步电机基于转子磁链模型参考自适应(MRAS)速度观测器中的积分直流偏置和PI自适应率参数不能在线修正的问题,将转子磁链的电压模型进行改进,并提出一种自适应线性神经元(ADALINE)速度观测器。通过一阶惯性环节代替了电压模型中的纯积分环节,消除了积分直流偏置和误差积累,利用ADALINE算法对MRAS观测器中的自适应率进行改进,实现了在中高速情况下对电机转速的准确观测。仿真结果表明,改进后的MRAS速度观测器对速度的辨识度较高,动态性能良好,验证了该控制策略的正确性与可行性。     

单相CHBR改进型无网压传感器直接功率控制

以降低单相级联H桥整流器(CHBR)系统硬件成本、改善控制系统性能为目的,提出一种改进型无网压传感器直接功率控制方法。首先,建立单相CHBR的数学模型,并通过混合逻辑动态方法估算出网侧输入电压。针对已有虚拟磁链观测器存在的缺点,提出改进型的虚拟磁链观测器,并给出详细的频域分析过程。所提观测器可以有效地解决幅、值相位误差和直流偏置问题,并且能够有效地抑制谐波。此外,提出一种基于比例积分(PI)控制器的CHBR改进型直接功率控制(DPC)方法。相较于传统DPC方法,改进型DPC取消了旋转坐标变换,不需要网压相位信息,改善了系统动态响应速度。最后,在实验样机上对已有的虚拟磁链观测器方法、直接功率控制方法以及所提改进型控制方法展开对比实验研究,结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

单相级联H桥虚拟磁链模型预测功率控制

由于借助交流电压传感器测量电网电压会带来硬件成本高、安装困难及可靠性低等问题,所以为实现无网压传感器,将虚拟磁链引入级联H桥整流器模型预测功率控制中。以单相七电平整流器为例,虚拟磁链空间矢量需通过电压矢量积分获得,这个积分环节通常用一阶低通滤波器,可消除纯积分环节带来的积分初值问题和直流偏置问题,但会存在由一阶低通滤波器带来的相位偏移问题,因此提出一种相位补偿方法并应用于一阶低通滤波器对电网虚拟磁链进行估计;针对H桥整流器模块间电压不均衡问题,采用基于电压反馈的直流电压平衡控制方法,调节占空比实现电压均衡。实验结果证明了所提出的虚拟磁链模型预测功率控制的正确性和有效性。     

五电平H桥级联型STATCOM脉冲轮换控制策略研究

为改善采用载波同相层叠调制策略时五电平H桥级联型静止同步补偿器(Static synchronous compensator,STATCOM)输出电流的波形质量,提出一种直流侧电压平衡控制策略。基于STATCOM的控制原理阐述载波层叠调制策略下脉冲周期轮换的方法,分析脉冲轮换时序对各单元直流侧电压的影响,推导占空比变化量与各单元吸收功率的关系。以此为基础改进了脉冲轮换控制策略,该策略在脉冲周期轮换的基础上通过调整脉冲轮换时序的占空比来维持各单元直流侧电压平衡。通过对改进前后脉冲轮换控制策略仿真分析,结果表明改进的脉冲轮换控制策略能够有效地平衡直流侧电容电压。     

基于级联H桥换流器的APF-STATCOM的控制与调制

有源滤波器(APF)和静止同步补偿器(STATCOM)在电力系统应用中都是独立开来,分别进行谐波抑制和无功补偿。将APF和STATCOM功能结合起来,以级联H桥换流器构成APF-STATCOM装置,同时实现无功补偿和谐波抑制。在分析级联H桥APF-STATCOM拓扑及其工作原理的基础上,提出了一种简单有效的控制策略;针对级联H桥换流器各子模块间的电容电压均衡问题,采用最近电平逼近调制(NLM)并提出了一种适用于级联H桥换流器的电容电压均衡控制策略。利用PSCAD/EMTDC对36级联H桥APF-STATCOM进行了建模仿真,结果验证了该控制策略和电容电压均衡控制策略的可行性和有效性,并表明所提出的电容电压均衡策略能有效避免H桥模块IGBT不必要的频繁开关,减少器件的开关频率。     

链式STATCOM直流电容电压平衡控制

结合链式静止同步补偿器(STATCOM)的直流电容电压稳态数学模型,分析了H桥参数差异对直流电容电压平衡的影响;针对直流电容电压不平衡问题,提出了最优触发脉冲分配平衡控制,可解决H桥参数差异引起的电容电压不平衡问题,且在不影响功率器件开关频率和输出电压波形的前提下使直流电容电压快速趋于平衡,从而提高了链式STATCOM输出性能和系统可靠性。阐述了最优脉冲分配平衡控制原理和特点,研制了380 V、±10 kvar链式静止同步补偿器的物理样机,并进行了实验验证,结果验证所提出的直流电容电压平衡控制的可行性和有效性。     

基于改进载波移相SPWM的链式STATCOM电容电压平衡控制策略

介绍了传统载波移相SPWM及脉冲循环换位调制策略,指出了上述方法由于级联H逆变桥的电路参数及损耗差异等因素,无法真正实现链式STATCOM的电容电压平衡。笔者通过对传统载波移相SPWM调制策略进行改进,提出了一种新的链式STATCOM电容电压平衡控制策略,分析了该策略的基本原理与实现过程。通过PSCAD/EMTDC对该控制策略进行了仿真,结果说明,该策略可以很好地实现电容电压的平衡,而且对上层控制、装置的谐波特性不会产生影响。     

单相H桥级联静止同步补偿器反馈线性化解耦控制

单相H桥级联静止同步补偿器（static synchronous compemator,STATCOM）n7以快速补偿电力机车这种单相整流的波动性负荷所需的无功,但静止同步补偿器是一个强耦合、非线性系统,为对有功和无功进行解耦,引入反馈线性化方法,通过坐标变化和状态反馈,获得精确线性化模型,并使有功、无功完全解耦,设计...     

基于调制波重构的级联H桥型变流器直流电压均衡控制原理分析

为了抑制级联H桥型变流器直流电压的不均衡,分析变流器交流侧和直流侧的功率传输,然后以调制波重构的思想详细分析直流电压均衡控制的原理。提出基于单位化的变流器输出电流构造调制波微调量的改进直流电压均衡方法。根据分析结果,给出在整流、无功补偿、谐波补偿等应用场合直流电压均衡控制策略的构成方法及建议。仿真和实验结果表明直流电压均衡控制策略的有效性。     

基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制

为了减小电网中非线性负载带来的谐波电流对电网质量的影响,针对基于H桥的有源滤波器装置中直流电容电压问题,提出一种新的控制方法。将控制模块分成模块均值电压控制器和直流母线电压控制器两个部分,通过调节每个H桥之间的有功功率交换和有源滤波器同电网间有功功率的交换来实现直流电容电压的平衡控制。利用该方法对八个单元H桥级联的并联型有源滤波装置进行Matlab/Simulink仿真,并基于FPGA+DSP实验平台搭建了三单元H桥级联样机。仿真和实验结果表明,基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制方法是有效和实用的。     

数字物理混合仿真功率接口设计及其控制策略研究

作为数字物理混合仿真中连接数字侧与物理侧仿真的互联装置,功率接口对混合仿真系统的稳定性与精确性起决定性作用,因此对于功率接口的设计及其控制策略的研究是数字物理混合仿真的关键。功率接口所接负载功率突变所引起的直流电压波动以及功率放大过程的幅值误差是影响功率接口稳定性与精确性的两个主要因素。基于数字物理混合仿真系统,对其功率接口进行设计,提出一种基于三个单相H桥结构四象限背靠背变流器的功率接口装置。在此基础上,针对功率接口稳定性与精确性问题,对其所采用的控制策略进行研究。为保证功率接口良好的动态性能和直压稳定,提出了一种基于前馈控制的整流端直流电压控制策略;针对指令信号放大精确度与稳定性问题,提出一种基于重复控制的逆变端复合控制策略;最终通过数字物理混合仿真试验证明了文中设计的功率接口及其控制策略的有效性与正确性。     

H桥级联型STATCOM启动策略研究

针对H桥级联型静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)启动过程中预充电阶段存在的问题,在对采用不控整流方式预充电过程分析的基础上,提出一种改进的预充电控制策略。该控制策略自预充电阶段对装置各开关器件进行控制,使装置能够最大化吸收电网提供的有功功率,提高预充电阶段直流侧电压的稳态值,保证装置在整个启动过程处于可控状态。仿真和实验结果验证了改进的预充电控制策略的有效性与可行性。     

H桥级联多电平STATCOM在风电场中的应用

建立了双馈感应发电机( DFIG)的数学模型,分析了静止同步补偿器(STATCOM)的工作原理和主电路结构.针对H桥级联多电平STATCOM,提出应用错时采样空间矢量调制对其进行控制,在电网电压发生瞬时跌落的情况下对STATCOM的补偿特性进行了分析研究.结果表明,H桥级联多电平STATCOM能有效补偿风电场的无功功率...