基于陷波控制的LCL型光伏并网逆变器谐波谐振抑制研究

为研究光伏并网谐波谐振现象,针对LCL型光伏并网系统,建立了光伏并网逆变器数学模型,采用频域分析方法研究多台逆变器并网时的谐波谐振问题。建立单台和多台逆变器并联的输出阻抗模型,研究不同并联台数情况下逆变器谐波谐振特性和多并网逆变器相互间的耦合关系。在此基础上,提出逆变器的陷波控制方法抑制光伏并网系统的谐波谐振。仿真结果表明,该方法滤波效果好、能够抑制LCL型光伏并网系统的谐波谐振,同时对电网背景谐波噪声也具有较好的抑制效果。     

三相四开关容错逆变器的PMSM驱动系统FCS-MPC策略

针对三相四开关容错逆变器的永磁同步电机(PMSM)驱动系统,基于模型参考自适应(MRAS)观测器,提出一种有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)策略。考虑温度变化对永磁磁链影响,采用MRAS技术,实现了对永磁磁链的在线辨识;同时考虑降低逆变器开关频率的需求,设计开关频率可优化的FCS-MPC系统目标函数。与常规FCS-MPC方法比较,本方法可以有效减小系统控制过程的计算量,与此同时,本方法中的电流反馈特性可对四开关逆变器直流母线电容分压不平衡形成的不利影响实现自动抑制。仿真结果表明,本方法能够保证四开关容错逆变器驱动的PMSM系统持续稳定运行、具有良好运行性能,并能明显降低逆变器功率管的开关频率。     

永磁同步电机新型智能矢量控制器设计

在分析永磁同步电机矢量控制基本原理的基础上,提出一种新型智能矢量控制器。其中,神经元用于速度控制,神经网络用于空间矢量脉宽调制。神经元速度控制器结构简单,计算量小,具有快速的动态响应和较高的稳态精度;而基于神经网络的空间矢量脉宽调制(ANN-SVM)算法实现容易,同时可以降低电流谐波。在Matlab/Simulink环境下建立永磁同步电机新型智能矢量控制系统仿真模型并进行仿真研究,仿真结果验证了新型智能矢量控制器的可行性和有效性。     

基于滑模观测器的无传感器永磁同步电机矢量控制系统

本文在深入分析永磁同步电机数学模型的基础上,将滑模变结构控制应用于永磁同步电机控制系统中,根据永磁同步电机的数学模型,设计了一个滑模变结构控制器,用于估算电机转子位置和速度;根据磁场定向控制理论,利用估算的转子角度实现了无传感器矢量控制.实验结果表明,滑模变结构控制器对系统参数变化、外界环境的扰动以及内部的摄动具有很强的鲁棒性,能够在全频率范围内追踪实际信号,实现对转轴位置的观测.     

一种改进滑模观测器的PMSM矢量控制研究

针对永磁同步电机的传统滑模观测器控制中存在估算误差和高频纹波等问题,提出了采用扩展卡尔曼滤波和滑模观测器相结合的方式代替传统滑模观测器的方法.首先,根据永磁同步电机的滑模观测器的数学模型计算定子电流估计值与实际值的误差和反电动势.然后,根据电机EKF状态方程计算输出量,实现参数在线调整,减少参数估算误差,来提高系统的稳...     

一种基于增量式卡尔曼滤波器的PMSM转速滤波算法

为了滤除永磁同步电机转子转速测量环节存在的量化误差等噪声,提出一种基于增量式卡尔曼滤波器的转子转速滤波算法.该算法通过两个相邻周期的离散运动方程相减的方式消除负载转矩项,根据卡尔曼滤波器原理,推导出基于增量式卡尔曼滤波器的永磁同步电机转子转速滤波算法,并与低通滤波器的滤波效果进行比较分析.研究表明,基于增量式卡尔曼滤波器的滤波算法可以在不带来延时的前提下有效滤除转速测量噪声,并且计算负荷显著减少,对电机参数依赖度低.仿真和实验结果验证了所提算法的有效性.     

Novel active filter system composed of inverter bypass circuit for suppression of harmonic resonance

We have developed a novel harmonic compensation system consisting of shunt LC filters on the load side, a step‐down transformer on the receiving end, and a small‐capacity active filter with one end connected to the secondary winding of the transformer and the other to the load bus. The active filter which constitutes the bypass circuit for the main service transformer is current‐controlled to give adequate damping of the harmonic resonance caused by the inductance behind the load bus, especially at lower harmonic frequencies. We have installed this new compensation system in combination with a TCR‐type SVC and shunt LC filters at the Yamanashi Maglev Test Line. We present an outline of the reactive power and harmonic current compensation systems, and harmonic resonance test results which show satisfactory performance of the active filter. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 129(1): 82–90, 1999     

LLCL滤波的单相光伏并网逆变器控制技术研究

采用新型LLCL滤波器对单相光伏并网逆变器进行滤波,LLCL滤波器通过在传统LCL滤波器的电容支路中串联一个小电感达到在开关频率处产生串联谐振,相比LCL滤波器能够更大程度地对串联谐振频率处的电流谐波进行衰减,可进一步减小总电感值。分析表明LCL滤波器双电流环控制同样适用于LLCL滤波器,并网电流外环采用带谐波补偿的准比例谐振(PR)控制器能够有效跟踪并网电流指令的同时可对特定次谐波进行补偿,但谐振控制器在谐振频率处存在180°相角跳变,随着谐波补偿的次数增加易导致系统不稳定。在准PR控制器之后增加一个超前校正环节,对谐振频率处进行相位补偿的同时能够提高系统的相位裕量,增强系统稳定性。此外,引入电网电压前馈控制增强系统对电网电压的抗干扰能力。仿真结果表明系统具有较好的稳态性能和抗干扰性能。     

永磁同步电动机系统参数和状态的推广卡尔曼滤波估计

永磁同步电动机系统具有力矩系数大、力矩波动小以及控制灵活等优点，在许多精密伺服控制系统中得到广泛应用。本文在得到系统模型的基础上，利用推广的卡尔曼滤波器对非线性的永磁同步电动机系统参数和状态进行了估计，仿真结果验证了估计方法在数学上的可行性。     

永磁同步电机无位置传感器控制系统

针对传统永磁同步电机无位置传感器控制系统在低速段不能正常实施的问题,提出了一种简单但有效的永磁同步电机无位置传感器控制方法.通过在电机定子绕组中注入高频电压,利用电机的凸极效应,及对电机绕组端电流的处理计算,准确地计算出电机的转子位置和转速,实现无位置传感器控制.为了解决永磁同步电机的启动问题,提出了在电机静止状态下检测转子初始位置的新方法.仿真结果显示了所用方法的有效性和可行性.     

改进滞环比较器的永磁同步电动机直接转矩控制

在研究了永磁同步电动机直接转矩控制基本原理的基础上，分析了直接转矩控制方案的特点及不足。理论分析结合仿真均表明。对称的磁链滞环调节使转矩波动较大且超出转矩滞环的宽度，将磁链滞环的宽度设得很窄时，可以减小这种波动，但逆变器的开关频率随之增大。本文在分析这种波动产生原因的基础上，提出对滞环比较器进行不对称上下限的设置以抑制转矩较大的波动和降低逆变器的开关频率。仿真结果表明，该方法使得转矩波动限制在要求内，逆变器的开关频率降低。得到了较好的转矩控制效果。     

用于风机水泵的永磁同步电机无传感器矢量控制系统

本文通过建立电稳态模型观测器,实现永磁同步电机低速转子位置和转速估算,完成电机的起动过程。在中高速运行时,本文构造全阶状态观测器,通过反电动势的观测及坐标系跟踪控制,实现转子位置和转速估算;本文提出的方法具有算法简单、起动电流小、切换平滑、可靠性高等优点,最后,实验结果证明了本方法的正确性和有效性。     

永磁同步电机新型直接转矩控制系统设计

针对传统的直接转矩控制转矩脉动大、开关频率不恒定等问题,在分析永磁同步电机数学模型的基础上,综合矢量控制的特点,提出一种基于空间矢量脉宽调制的新型直接转矩控制系统,用PI调节器取代滞环控制器,用空间矢量脉宽调制取代开关表.同时为了提高系统性能,模糊控制被应用于该系统.在Matlab环境下建立永磁同步电机新型直接转矩控制系统仿真模型并进行仿真研究,仿真结果证明了新型直接转矩控制系统设计可行有效,在提高系统响应速度的同时,能有效减小转矩和磁链的脉动,改善控制系统的性能.     

并联型APF比例谐振控制优化研究

配电系统的最新趋势表明,非线性负载的使用将在未来呈现上升的趋势,因此研究了并联型有源滤波器,用来消除谐波,从而提升电能质量。使用一种无谐波检测方法,从而使补偿精度不再受负载电流检测精度的影响,输出电流波形的控制使用一种优化的准比例谐振控制器完成。在并联型有源滤波器主电路系统结构的基础上,提出了一种电压电流双闭环及电流比例负反馈的准比例谐振优化控制方案。最后,通过MATLAB/Simulink对所提优化控制方案进行仿真,所提出优化控制的可行性通过仿真实验得到充分验证。     

C波段高阻带抑制的微带带通滤波器设计

在二三次谐波处是否具有比较高的衰减是衡量低通和带通滤波器性能的重要指标之一.为了实现带通滤波器在二三次谐波处能有比较高的衰减,利用将发夹形带通滤波器与椭圆微带线低通滤波器串联的形式来实现此目标,其中串联椭圆微带线低通滤波器是为了更好的衰减二三次谐波.给出了利用ADS和Ansoft Designer的具体设计过程.最后测试结果表明:该滤波器通带内插入损耗小于4 dB,二三次谐波处具有50 dB衰减,整个阻带内衰减大于50 dB,满足了实际应用需求.     

LCL型并网逆变器新型频率自适应重复控制方法

提出一种应用于LCL型并网逆变器的新型频率自适应重复控制(FARC)方法。该方法采用全通滤波器来替代重复控制器中频率比值小数部分构成的延时单元。当电网频率变化时,通过在线调整全通滤波器的系数,使重复控制器内模的谐振频率逼近电网基波及谐波频率的实际值,从而实现在电网频率变化情况下对电压谐波的有效抑制,进而控制逆变器输出高质量的并网电流。详细给出FARC的设计过程及系统的稳定性分析。仿真和实验结果验证了所提控制方法的有效性和可行性。     

大容量光伏逆变器LCL滤波器参数优化设计

对于大容量联网光伏逆变器系统,其配置的LCL滤波器总电感量大小直接关系到系统的尺寸和成本。为此,提出了一种根据滤波性能要求,使总电感量最小的LCL参数优化设计方法。该方法以电容支路消耗无功大小,注入电网谐波电流与对应频次谐波电压幅度比作为滤波器性能考核参数。通过引入电容支路与网侧电感支路对高频谐波电流的分流比参数,建立了总电感量与主要设计参数之间的函数关系,给出了总电感量最小的参数条件及其求解方法。设计算例及仿真结果验证了所提出设计方法的实用性与有效性。     

特定消谐式逆变器无死区控制策略研究

特定消谐式逆变器在理论上能有效地消除谐波,但死区设置增加了输出电压的谐波含量。通过对特定消谐式逆变器换流机理的分析,研究了感性负载时死区对输出电压的影响。分别对提前关断死区加入方式、滞后导通死区加入方式和对称死区加入方式的工作过程进行了分析,得到相应的波形图和输出谐波幅值公式。提出了应用于特定消谐式逆变器的无死区控制策略,并分析了实现无死区控制的条件。在特定消谐式逆变器中应用无死区控制策略可以消除死区对输出电压的不利影响。     

C型滤波器在混合型有源滤波器中应用及优化

为了在减小有源电力滤波器设计容量、降低成本的同时确保其谐波补偿性能,将C型无源滤波器代替通常的单调谐无源环节与有源滤波器串联,利用其在基波频率时表现出高阻抗,而在谐波频率时表现为低阻抗来承载大部分基波电压,从而可有效地减小有源滤波器的设计容量.通过分析C型滤波器的阻抗频率特性方程,给出了C型滤波器的参数算法及优化过程.仿真及试验结果表明C型滤波器在低于截止频率时表现为电容特性,而在高频段表现出纯电阻特性,90%的电压由C型滤波器承担,系统的总谐波含量THD低于5%,5次和7次谐波基本消除.     

基于DSP的永磁同步电动机控制系统设计

为提高永磁同步电动机（PMSM）伺服系统的控制精度和实时性,设计了基于数字信号处理器（DSP）的全数字PMSM控制系统。TMS320F28335型DSP的片上资源丰富,有浮点运算单元,使系统硬件设计更方便,运算速度更快。在PMSM数学模型和矢量控制原理的基础上,设计了PMSM控制系统的硬件和软件。该控制系统具有完成控制算法、电流和转子位置检测、速度计算、SVPWM产生等功能。在一台森创1.5 kW的PMSM上进行了实验,结果表明,控制系统调速准确,性能良好,运行稳定。