用于超级电容器储能系统变流器的控制策略设计

超级电容器储能系统具有快速的功率响应能力,是改善以风电、光伏为代表的分布式电源出力品质的有效手段。采用双向DC/DC变换器和DC/AC电压源型变流器作为功率调整装置,实现对超级电容器储能系统功率吞吐和直流侧电压的控制。首先对超级电容器储能系统处于不同工作模式时的能量分布进行分析,在此基础上建立系统的数学模型。以稳定直流侧电压为目标,基于单端稳压双向功率流的控制方法设计了双向DC/DC变流器的控制器;采用双闭环解耦控制方法对DC/AC变流器有功/无功功率解耦控制。基于PSCAD/EMTDC软件搭建仿真系统,结果表明超级电容器储能系统能够实现对指定充放电功率准确快速的响应,直流侧电压工作稳定,工作效率高。     

电压源型直流输电变流器系统动态面反步控制

针对传统反步控制方法中存在的问题,本文主要对电压源型直流输电变流器电网侧变流器系统的有功/无功功率控制问题进行研究。首先引入了反步控制方法,将高阶系统处理为3个低阶子系统,并针对每个子系统设计了控制律,实现对整个系统的控制。其次,由于传统反步控制方法中存在的"计算爆炸"问题,本文通过引入动态面控制技术解决。在本文控制方法下设计的控制器,不需要有功/无功功率高阶导数的信息,且控制器结构简单。为验证本文所提出的VSC-HVDC变流器系统的动态面反步控制方法的有效性,在Matlab/Simulink环境下进行仿真实验。仿真结果表明,在本文控制方法下,系统有功功率和无功功率可以准确跟踪其设定值,而且与传统反步控制方法相比,在本文提出的控制方法下,电网侧变流器系统具有更好的动态响应,说明本文提出的方法具有调节速度快、误差小的优势。该研究对VSC-HVDC系统的控制具有重要意义。     

基于电流源型变流器的新型海上风电场组网系统

由于海上风电场的特殊性,传统基于电压源型变流器的风电场组网系统存在成本高、需要海上变电站的问题。针对该问题,提出一种基于电流源型变流器的新型海上风电场组网系统,该系统基于级联组网模式,机侧变流器和网侧变流器分别位于海上和陆地,由直流链路连接,该组网系统不需要成本昂贵和体积较大的海上变电站;其次,针对网侧变流器,设计一种带直流电流调节的有功和无功功率解耦控制方案,该控制方案无需使用远程通信链路就可以实现直流电流最小化控制。最后,通过仿真分析和实验结果验证了所提出控制方案的有效性。     

三相PWM整流器的能量成形控制与仿真研究

基于能量成形和端口受控哈密顿控制方法,研究了三相电压型PWM整流器的建模与控制问题。首先,在d—q旋转坐标系下建立了三相电压型PWM整流器的PCH模型。然后,根据系统控制器的设计目标,确定了系统期望的平衡点。利用互联和阻尼配置方法,给出了三相电压型PWM整流器的PCH反馈镇定原理。通过能量成形和参数匹配方法设计了控制器,并且分析了平衡点的稳定性。仿真结果表明,该方法能使所设计的PWM整流器运行于单位功率因数,输出的直流电压基本稳定在期望值且具有快速的动态响应,满足了设计要求。     

风力发电中网侧变流器控制系统研究

根据网侧变流器运行原理,基于PSIM设计了双闭环控制系统。文中建立了控制系统模型,并介绍了PI调节器的设计和三相锁相环的实现。电网电压定向矢量控制实现了有功无功的独立控制,仿真结果表明,直流电压稳定,网侧输出电流谐波小,可单位功率因数运行,响应速度快。     

电网电压不平衡条件下MMC控制策略的仿真比较研究

当电网电压不平衡时,交流侧的电流会出现不对称,有功功率和无功功率在模块化多电平变流器(MMC)外部出现二次波动,严重影响系统的稳定性和电源质量。因此,在电网电压不平衡条件下控制MMC是非常必要的。针对电网电压不平衡状态下的MMC交流侧三相电流不对称、有功功率二次脉动、无功功率二次脉动问题,对这3种控制目标下的参考电流分别进行了求解,并制定了传统PI控制、滑模控制、无源控制等控制策略。最后,在MATLAB/Simulink平台上仿真并比较3种控制策略的优缺点。     

基于转子基波电压协同输出控制的 双馈变流器高电压穿越策略

为了解决电网电压深度不对称骤升时,机侧变流器功率不稳定以及直流母线脉动问题,提出一种基于转子基波电压协同输出控制的双馈变流器高电压穿越方法。当电网电压不对称升高时,转子侧变流器只输出转子电压基波分量,控制转子变流器输出有功功率基本为零,同时网侧变流器把直流母线的脉动功率送至电网。试验结果表明,该控制方案不仅可以保证在电网电压不对称升高期间双馈风电机组不脱网运行,还能向电网提供一定的感性无功功率,同时该方法不需要使用直流母线电压斩波电路,节省了成本。     

市电平衡式光伏发电系统双PWM变流器的研究

针对市电平衡式光伏发电系统与电网之间存在能量双向流动问题,研究双PWM变流器控制.根据三相双PWM变流器的电路拓扑结构搭建了基于dq坐标的数学模型,并结合空间矢量调制、三相锁相环设计了系统的双闭环控制策略及双PWM变流器的协调控制策略.根据系统功率平衡的实际需求,设计了直流侧电容、交流侧滤波电感的参数.仿真和实验样机验证了系统控制策略的有效性及双PWM变流器实现市电平衡式光伏发电系统中功率平衡的可行性.     

新型三相四线制APF直流电压控制策略

针对三相四线制有源滤波器(APF)直流母线电压控制的特点,为了克服并网运行时产生的直流母线电压波动和直流侧上、下电容之间电压不平衡等问题,根据系统主电路数学模型建立稳压环和均压环,提出基于二阶低通滤波器的新型电压控制策略,给出设计方法.理论分析证明：与传统的PI控制器相比,采用该控制策略可以实现对电压环更好的控制性能和控制效果.通过仿真和实验验证了该控制方法在三相四线制有源滤波器系统中的正确性和优越性.     

基于功率预测的电压型PWM整流器直接功率控制研究

介绍了三相电压型PWM整流器的基于功率预测的直接功率控制原理,分析了使用该方法的控制系统的性能．并使用该方法进行了仿真试验。用该方法设计的控制器能对输出电压进行良好的控制,能保证接近单位功率因数运行。     

电气化铁路背靠背SVG补偿系统方案研究

针对电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功等问题,提出了基于平衡变压器的背靠背SVG补偿方案.方案中综合潮流控制器装置主要由两个背靠背的单相二极管箝位型三电平电压源变流器构成,主要用于传递有功功率、补偿无功功率及谐波,使得牵引供电系统相对电力系统而言,是一个三相对称纯阻性网络.以实测牵引负荷作为给定负荷进行仿真验证,结果表明,该方案能实时动态地补偿电气化铁道谐波、无功和负序电流,改善电气化铁道电能质量.     

一种新型的三相交流稳压电源

在分析了现有的三相交-交变压电源后,提出了一种新颖的三相交-交变压和稳压方法,该方法借助于三相电子开关,将直流电压变换原理应用到三相交流的变压、稳压中,克服了使用传统晶闸管调压电路带来的功率因数低和谐波污染问题.与使用串联补偿构成的三相调压电路相比该电路具有简单,电压调节范围大等优点.在描述了系统的构成、工作原理和数学模型后,对该电源系统的控制策略作了简要分析和说明,最后给出了电源系统的仿真结果和在样机上的实验结果.     

基于改进锁相环的柔性直流输电系统控制研究

针对系统频率波动、开关器件动作产生大量的谐波等问题,快速、准确地提供同步相位,是基于电压源型换流器的高压直流输电系统实现控制和保护的关键问题.通过引进软件锁相环概念(SPLL),并结合VSC-HVDC系统能瞬间实现有功、无功解耦的特点,设计了双鉴相器的三相锁相系统.通过消除二倍频,抑制了引起误差的主要因素,同时使PI调...     

电压源AC/DC变流器系统神经网络控制的研究

以三相电压源变流器为控制对象,采用神经网络控制代替滞环电流控制,进行MATLAB环境下的系统闭环仿真.研究表明系统在理想情况下能实现单位功率因数而且在某相电流误差信号丢失的非理想情况下仍然能实现单位功率因数控制.     

交流励磁用三相PWM整流器的研究

为了改善脉宽调制型整流器(PWM整流器)的动、静态性能,基于三相PWM整流器的矢量控制原理,建立了整流器输入电流控制所需的d-q模型,提出了d、q轴电流的状态解耦和电网电压前馈补偿的综合控制策略,从而对电网波动和负载扰动具有较强的抗干扰能力.样机实验表明,该整流器能获得单位功率因数的正弦输入电流、稳定的直流输出电压和快速的动态响应,能够实现能量的双向流动,是满足交流励磁需要的理想整流电源.     

无差拍控制的PWM变换器电压矢量序列优化

为了降低PWM变换器有功功率和无功功率的稳态误差,减小其交流侧输出正弦电流的谐波含量,建立了PWM变换器的无差拍预测直接功率控制系统的功率变化模型,分析了传统直接功率控制中以电网电压角度位置为基准划分扇区时,选取的电压矢量序列存在辅矢量作用时间不合理的现象,给出了基于变换器交流侧电压角度位置划分扇区的电压矢量序列方法,由于扇区的分法与传统方法错开了一定的角度,避免了偶数扇区中出现所选的三个电压矢量对有功功率变化率或无功功率变化率的影响趋势相同的情况,避免了辅矢量作用时间不合理的现象。快速调节功率的同时,减小功率稳态误差,降低电流谐波含量,使开关频率固定,且无需坐标变换和空间电压矢量调制。     

三相VSR新型双环控制策略研究

建立了三相电压型PWM整流器在d—q坐标系下的非线性数学模型．通过非线性输入变换和引人交、直流侧的功率平衡方程,推得三相电压型PWM整流器的线性化数学模型;并设计了双闭环控制系统,电压外环为非线性PI控制,电流内环为反馈线性化控制．仿真结果表明,基于该控制方案的系统具有较好的动态特性和较强的鲁棒性;控制系统全局稳定,输出直流电压无稳态误差．     

一种无锁相环的ip－iq法的谐波检测方法

有源电力滤波器是对电力系统中谐波和无功功率补偿的重要装置,其关键环节之一就是能够实时准确地检测出谐波电流。在介绍传统的基于三相瞬时无功功率的i_p-i_q法基本原理的基础上,指出其检测到的基波电流出现误差的原因是由于电网的电压与其正序电压存在相位差。针对该问题提出一种无锁相环的i_p-i_q法,通过对称分量法提取电网电压的正序电压,最后用MATLAB仿真软件搭建仿真模型进行验证。