光伏电网电压不平衡及跌落补偿控制系统的设计

鉴于非线性冲击负载的影响,光伏电网母线出现电压跌落大、电压不平衡问题。提出一种基于三相VSC的超导储能技术前馈线性化控制方法。利用三相VSC变流器构建数学模型,如果简单地以交轴电流和直流电压来构建控制系统,物理上很难实现。所以文中以直轴和交轴电流来实现电流闭环控制,并在直轴电流环前置电压调节器实现了直流电压的前馈闭环控制。从而推导出三相VSC变流器的逆系统．并构造出伪线性系统。考虑建模误差、系统的快速反应和增强鲁棒性,采用内环PI控制器对伪线性系统进行综合。实现了交轴电流分量和直流电压的解耦,对该闭环控制系统计算机仿真的效果良好。     

移相全桥变换器在电动汽车充电单元中的应用

分析了峰值电流控制模式下移相全桥变换器的工作原理,设计了电动汽车充电单元的串联双闭环控制器。该控制器外环主回路实时获取负载电压与输入参考电压之间的偏差,通过输入PID电压环对输出电压进行调节,其内环副回路实时计算原边控制电流与PID电压环控制输出的偏差,通过输入PID电流环对控制电流进行调节。针对当控制输入信号占空比大于50%后峰值电流变换器系统出现不稳定的问题,设计了一种斜坡补偿方法,并以PIC16F887单片机为核心,开发了一套电动汽车充电控制单元。实验结果表明,所设计的充电控制单元可以满足电动汽车的充电要求,并具有可靠性高、动态响应快、补偿网络易实现以及带宽增益较高等优点。     

基于动态相对增益的逆变器耦合评价与解耦方法

针对逆变器的功率耦合现象,理论分析逆变器功率耦合的根本原因,将控制论中的动态相对增益法应用于分布式发电系统中,提出一种全频域内量化评价逆变器功率耦合程度的方法,实现控制量参数和被控量参数的正确配对。基于对角形矩阵的功率解耦控制方法,改进传统的下垂控制策略,配合电压电流双闭环控制及前馈解耦,实现了逆变器输出有功功率、无功功率的独立控制。最后,具体算例验证了基于动态相对增益的功率耦合评价方法的合理性,仿真验证了基于对角形矩阵的功率解耦控制方法的可行性。     

微网孤岛模式下逆变器双闭环控制策略

微网系统孤岛运行时,失去电网电压和频率的支撑,传统的单闭环电压控制已经无法满足对逆变器的有效控制。文章在传统单闭环电压控制的基础上,加入电流内环,采用电压预同步控制,对交流母线电压和频率有效控制,减小逆变器输出电流对电网的冲击。引入电容电流前馈解耦,保证逆变器输出功率实时满足不同负载的功率变化,提高了系统带感性负载时的稳定性。通过仿真分析,该控制策略实现了交流侧母线电压和频率的稳定,且系统带不同负载时,逆变器具有较好的动态响应性能,验证了该控制策略的有效性和正确性。     

基于简化模型的双馈发电机控制方法研究

建立了双馈发电机的独立线性化系统模型以及简化RL模型,分析了定子侧滤波电容对发电机电压和输出电能质量的影响,搭建了通过电流来控制发电机电压的系统,最后通过仿真研究,其结果表明该模型能够有效地控制发电机输出电压,实现发电机幅值和频率的解耦控制,提高了发电机输出的电能质量。     

基于最大净功率输出的PEMFC阴极供气系统优化控制研究

通过建立质子交换膜燃料电池（PEMFC）阴极供气系统数学模型,分析空气压缩机电压和背压阀开度对系统净功率输出的影响;针对负载电流变化,研究PEMFC系统对应的最优过氧比和最优阴极压力,建立最大输出净功率-过氧比-阴极压力寻优表;考虑过氧比和阴极压力之间的耦合关系,基于辨识出的传递函数矩阵,设计针对空气压缩机电压和背压阀开度的前馈解耦控制器,优化氧气供给和压力控制,并进行相应的仿真验证。结果表明,所提解耦控制器能有效减小过氧比和阴极压力之间的耦合影响,在实现最大净功率闭环控制的同时,具有更快的响应速度和更小的超调量。     

基于双序前馈解耦的光伏逆变器并网控制策略

为了消除三相不平衡LCL型光伏并网逆变器在同步旋转坐标下耦合项对电流控制性能的影响,该文提出适用于逆变侧电流反馈的双序前馈解耦的方法.通过双旋转剔除耦合项中负序直流量,使用正序直流量进行前馈解耦,实现电网电压和变换耦合项对控制环路的零干扰.在PI控制的基础上加入重复控制,抑制死区效应,降低并网电流谐波含量.通过仿真和实...     

交流励磁发电机定子磁场定向的矢量控制研究

论述了交流励磁发电机基于定子磁场定向的控制原理,推导了发电机有功功率、无功功率与转子励磁电流的关系,搭建了交流励磁发电机双闭环控制模型,讨论了定子磁链幅值和位置的确定,进行了采用PID调节器双闭环控制的仿真研究,结果表明定子磁场定向的矢量控制原理能够实现对交流励磁发电机有功和无功功率的快速、解耦控制。     

基于双闭环策略的光伏并网逆变器鲁棒H_∞控制

光伏并网系统中,为了抑制逆变器参数不确定和外界干扰对输出电能的影响,提出了鲁棒双闭环控制策略。首先设计电压环线性化自抗扰鲁棒控制器,以稳定直流侧母线电压;其次建立系统电流环的广义参数不确定模型,并利用LMI设计了电流环鲁棒H∞控制器,实现对逆变器有功电流和无功电流的精确控制。通过仿真与传统PI控制方法进行比较,验证了该控制策略可以有效地消除模型不确定因素和外界扰动对系统输出性能的影响,增强光伏并网系统的鲁棒稳定性。     

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。     

基于反演控制的DC-MMC双闭环解耦控制策略研究

随着大量分布式电源投入电网,分压式模块化多电平直流变换器（DC-MMC）得到广泛应用。针对模块化多电平变换器控制系统多输入多输出、强耦合非线性的特点,推导变换器拓扑数学模型,建立此类拓扑的电流和能量模型,提出一种基于反演控制的双闭环解耦控制方法。通过消除系统之间的耦合,采用模型反演理论对所建解耦模型进行控制,实现桥臂电流保持稳定并交流分量最小化,增强系统的抗扰动能力。在Matlab/Simulink中搭建DC-MMC双闭环模型,分析表明闭环控制模型具有良好的跟踪效果和调控特性,验证了提出的控制策略控制桥臂电流及高低压侧电流的可行性和有效性,为解耦控制的应用提供了参考依据。     

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。     

基于移相角前馈的LLC无传感器同步整流控制策略

针对现有文献中的LLC无传感器同步整流方案解耦精度不高,未考虑负载变化和输出电压滞后的问题,该文提出一种基于移相角前馈的LLC无传感器同步整流控制策略。通过分析建立同步整流驱动高电平时间和混合控制下开关频率与移相角之间的关系,利用寻优算法来实现精确的同步整流,引入移相角前馈控制来解决寻优算法控制滞后的问题。最后通过实验对所提出的方案进行验证。     

三相PWM整流器电流解耦双闭环控制算法研究

基于传统的d-q同步旋转坐标系的电压—电流双闭环控制策略往往忽略电流前向通路的耦合,或在设计解耦控制时使用固定的电感参数,且未考虑电压外环网络的非线性特征,控制性能并不理想。为此,在分析已有控制策略的基础上,基于同步旋转d-q坐标系,借鉴矢量合成的思路,推导和设计了无须电感参数的电流解耦控制网络,从而使电流解耦控制不再依赖于精确的电感参数,排除电感温升和饱和造成其参数变化导致的解耦网络无法正常工作的不利影响,电压外环以输出电压平方量为被控对象,以改善PI控制器的控制效果。据此搭建了仿真和试验平台,通过仿真和试验结果可知所提方法比传统方法有更好的动态性能,并且电感参数变化时不会对解耦网络的正常工作造成影响。因此,在控制性能上所提方法比传统方法有很大改进。     

光伏逆变器改进控制策略的稳定性研究

光伏逆变器在弱电网下运行时,不均匀的线路阻抗使微电网控制系统功率因数下降、带宽变窄、控制性能减弱、跟踪误差变差,甚至导致逆变器系统退出运行等现象。为此,首先在双闭环控制方式下,通过电压环振荡处理引入瞬时无功控制手段与电压前馈控制方式来减少无功输出,提高逆变器控制系统并网电流质量。其次采用锁相环与锁频环复合同步手段优化跟踪质量,提高控制系统功率因数以及抗干扰能力。最后通过搭建两台2 kW同型号的单向并网逆变器并联运行的实验平台验证了该控制方法的正确性与实用性。     

一种改进的光伏并网逆变器双闭环控制策略

文章提出了一种改进的光伏并网逆变器双闭环控制策略。外环为直流电压环,维持直流母线电压恒定,并始终跟随参考值;内环采用电感电流实时反馈与电网电压前馈补偿的复合控制方式,抑制电网电压波动对系统带来的扰动,实现光伏逆变器的并网功率控制。以两级式并网光伏发电系统为控制对象,验证所提出控制策略的正确性与有效性。实验结果表明,当外界光照条件发生变化时,系统具有良好的动态性能。     

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。     

飞轮电池储能控制系统设计

提出一种飞轮电池储能系统的控制方法,该方法在电压外环和电流内环的双闭环控制结构基础上加入转速控制环,无需切换外环控制对象,通过控制飞轮转速的改变即可实现飞轮电池的充放电过程。在充电过程中,电网决定直流母线电压,利用转速控制环对飞轮转速进行限制,防止飞轮电池过充电;在放电过程中,则由飞轮电池维持直流母线电压的稳定。分别给出电流环、电压环和转速环控制器参数设计。利用Matlab/Simulink软件建立飞轮电池储能仿真系统并在样机上进行实验验证,仿真和实验结果均已验证所提控制方法的有效性。     

带LCL滤波器的单相并网逆变器

针对相同滤波效果下采用L型滤波器的单相光伏并网逆变器的PI控制需要较大的电感值以及存在高损耗、电流内环响应速度降低和成本较高的不足,提出了采用基于LCL滤波的电容电流反馈和电网电压前馈的准PR控制策略,以增加系统阻尼、抑制振荡、提高系统稳定性能,并通过Matalab/Simulink软件搭建仿真模型进行了验证。结果表明,经LCL滤波后,在准PR控制策略下,加入电容电流反馈和电网电压前馈后,获得的入网电流畸变率更小,实现了入网电流的无静差跟踪,抑制了电网电压的扰动,且系统输出的波形满足入网要求。     

交流励磁用LCL滤波的PWM整流器的研究

提出了采用LCL拓扑的滤波器来减少PWM调制导致的交流电流中的高次谐波的方案,对LCL滤波的三相电压型PWM整流器电路拓扑进行了分析,给出了LCL滤波器及LCL滤波的三相电压型PWM整流器的数学模型.采用了电压电流双闭环控制策略,对电压电流环的设计作了介绍.为了提高系统的稳定性,采取了电容串联电阻的方式.仿真结果表明,LCL滤波的整流器要比纯电感滤波器在滤除高次谐波方面效果好得多.仿真结果验证理论分析的正确性.