基于级联型SOGI的永磁同步电机谐波电流抑制方法研究

伺服驱动器由于具有很强的非线性,导致永磁同步电机(PMSM)的定子电流中含有大量的高次谐波并且引发较大的转矩脉动。针对这一问题,提出基于级联型二阶广义积分器(SOGI)的谐波抑制方法,将级联型SOGI与电流环d、q轴的PI控制器并联,利用级联型SOGI提取d、q轴电流中的6次谐波分量,并将其注入到PI控制器的输出电压中,从而抵消参考电压中的谐波。仿真结果表明:采用基于级联型SOGI的电压补偿法进行谐波抑制,电流波形的畸变得到了明显改善,证明了所提算法的有效性。     

基于电网谐波电压前馈的虚拟同步整流器电流谐波抑制方法

虚拟同步机技术可使电力电子变换器表现出类似同步电机的阻尼和惯量特性,从而促进电源或负荷与电网的友好交互.然而,因实际电网运行工况较为复杂,电网电压畸变将导致虚拟同步变换器的并网电流发生严重畸变.为此,该文提出一种适用于畸变电网下的虚拟同步整流器电流谐波抑制方法.首先,运用阻抗分析法,研究电网谐波电压对虚拟同步整流器并网...     

基于复合二阶广义积分器的广义谐波电流检测法

针对低频谐波造成二阶广义积分器误差较大、影响广义谐波电流检测精度的情况,提出了一种复合二阶广义积分器的频率自适应广义谐波电流检测法。利用二阶广义滤波器的带通滤波功能,通过交叉反馈网络,实现各次谐波分量之间的解耦,消除低频谐波的干扰;具有闭环反馈环节的锁频环,实现频率自适应,在复杂电网环境下,实时跟踪电网频率。仿真对比实验结果表明,提出的方法能够快速、准确检测广义谐波电流。     

虚拟同步机电流传感器故障容错模型预测控制

虚拟同步机(virtual synchronous generator, VSG)交流电流传感器容错控制中存在不可测区域,影响VSG容错运行。为此,提出基于电流重构的故障容错模型预测控制(model predictive control, MPC)策略,消除不可测区域,实现全域内的电流重构。首先,该策略分析不同开关状态下直流电流测量值对应的相电流,设计交流电流传感器故障判据。其次,分析不可测区域成因并根据可测量相电流的数量不足和矢量持续时间过短将其分为两类。为消除因可测量相电流不足造成的不可测区域,设计可测量两相电流的虚拟矢量,通过直流电流重构三相电流。为消除因矢量持续时间过短造成的不可测区域,建立LCL型VSG输出电流预测模型,通过直流电流和单电压矢量的预测电流重构三相电流。最后,通过故障容错MPC策略从虚拟矢量和单电压矢量中选择最优矢量,实现全域内的电流重构和VSG的容错运行。实验验证了所提方法的有效性,说明该方法提高了VSG的可靠性和容错能力。     

不平衡电网下双馈感应发电机的虚拟同步机控制优化策略

由于虚拟同步机(VSG)控制技术的控制带宽有限,因此当电网电压不平衡时,VSG控制无法有效控制电网负序电压引起的功率二倍频波动分量。当电压长时间不平衡时将会引起双馈感应发电机(DFIG)定、转子电流畸变,功率及转矩振荡等问题,严重影响系统输出的电能质量及系统运行性能。针对此问题,文中提出一种采用二阶广义积分器对DFIG电磁转矩及无功功率二倍频脉动进行定量控制的方法,使DFIG的VSG控制系统在不平衡电网条件下可以实现3种控制目标,即定子电流正弦且平衡、定子电流正弦且有功功率恒定和定子电流正弦且无功功率及电磁转矩同时恒定。同时,可根据电网实时要求对各控制目标进行灵活切换,提高了DFIG的VSG控制系统的控制性能。最后,所提方法的有效性通过仿真结果得到了验证。     

虚拟同步机接入弱电网的电能质量新问题及谐波抑制方法

对比了VSG和传统电流型并网逆变器（TGCI）接入弱电网下的谐波域模型,发现传统谐波电流抑制方法并不适用于VSG,同时弱电网条件下非线性负载谐波电流和电网谐波电压对VSG谐波输出阻抗的要求是相互矛盾的,进而导致VSG接入弱电网下的问题更加复杂。提出一种阻抗重塑型谐波电流抑制方法来提升VSG接入弱电网的友好性,主要包含无源和有源部分,有源部分是通过公共耦合点（PCC）电压和附加电压两个变量的适当负、正前馈,增加从电网侧到VSG的谐波阻抗,同时还减小PCC到VSG的输出阻抗,有效地解决VSG接入弱电网的并网电流畸变严重的难题。最后,搭建了10 kW的VSG样机平台验证了所提方法的有效性。     

直流变换器虚拟电容电流前馈控制策略

建立了Boost变换器带恒功率负载时控制系统的小信号模型,分析了影响母线电压稳定的相关因素,证明了增加直流母线电容有利于提高直流母线电压稳定性,针对该结论对Boost变换器提出一种虚拟电容电流前馈控制策略。小信号模型分析、仿真和实验结果均表明这种控制策略能有效抵消恒功率负载负阻抗特性对母线电压稳定性的影响,有利于提高驱动系统功率稳定输出范围。     

无功和谐波补偿装置的控制方法

针对具有功率因数补偿、补偿负载不平衡和滤除电网谐波电流等功能的联合运行系统,提出一种新的控制方法,由SVC模式控制和APF控制2部分组成.其中,SVC模式控制通过负序基波提取器实现电网负序基波分量的检测;通过改进的电压控制器实现公共连接点的电压稳定.利用特定次数谐波检测并进行相位补偿的方法实现电网谐波分量的检测;利用神...     

基于改进虚拟磁链的dq谐波检测方法

为了提升传统dq谐波检测法对网侧电压畸变的应对能力,提出一种基于复合二阶广义积分器的虚拟磁链定向的谐波检测方法。该方法采用虚拟磁链作为同步参考坐标系锁相环的改进环节,利用复合二阶广义积分器替代常规低通滤波器,消除了传统dq谐波检测方法由于三相电网电压不对称和畸变等恶劣工况造成的检测误差,并能准确锁定电网相位角和频率。仿真和实验结果表明,改进后的谐波检测方法不受电网不平衡和波形畸变的影响,所得基波正序电流基本不存在畸变,且能够准确跟踪频率的变化,证实了本文所提出的基于复合二阶广义积分虚拟磁链定向的谐波检测方法的有效性。     

永磁同步电机谐波电压与电流的耦合模型及前馈控制

以一组正负序谐波电流对为研究对象,构建了多同步旋转坐标系下永磁同步电机的谐波电压模型,该模型揭示了正负序谐波电压与谐波电流之间的耦合关系。通过在传统矢量控制系统上增加参考谐波电流计算模块与前馈谐波电压计算模块,构建一种谐波电流注入控制系统,该系统中电流比例积分(PI)控制器只需完成基波电流对应直流量的跟踪,谐波电流的跟踪性能则由前馈的谐波电压保证。选取两种永磁同步电机作为谐波电流注入的试验对象,对比具有前馈谐波电压的系统与仅包含电流PI控制器的系统的谐波电流响应结果,台架试验结果表明前馈谐波电压能够有效地改善高频谐波电流注入的效果,另外从时域及频域分别对电机输出的转矩脉动信号进行对比和分析,结果表明:利用前馈谐波电压能更准确地完成谐波电流的注入,进而实现永磁同步电机转矩脉动的有效抑制。     

基于同步坐标变换的谐波电流检测方法研究

谐波检测是谐波抑制的重要环节,针对目前主流的谐波检测法不能检测指定次数谐波且计算量大的缺点,在d-q谐波检测法原理的基础上,提出一种基于同步坐标变换(SRT)的谐波检测方法,将负载电流以基波角频率的指定次倍数变换到d,q坐标系,通过低通滤波器(LPF)滤除高次谐波后得到该指定次谐波的d,q轴直流分量,再以该角频率从d,q坐标系反变换到a,b,c坐标系,从而得到该次谐波的分量。利用Matlab仿真和实验分析验证了该方法不仅能检测负载电流中的基波成分,也能检测出任意指定次数的谐波含量和无功分量,而且计算量小,易于实现。     

基于递推离散傅里叶变换和同步采样的谐波电流实时检测方法

目前普遍采用的谐波检测方法存在工频周期延时、计算量大等不足,文章提出了一种基于离散傅里叶变换的快速谐波检测方法。该方法采用递推方式动态更新频谱,并根据相位计算结果实时跟踪电网频率变化,动态调整采样频率,实现同步采样,有效抑制了电网频率波动对检测精度的影响。4种不同情况的仿真实验结果表明,该方法实现简单、计算量小,能实时检测出基波与指定次谐波的参考指令电流。     

基于全局同步脉宽调制的电容高次谐波电流抑制方法

随着微电网中逆变器渗透率的不断提高,由电力电子器件产生的高次谐波对微电网设备造成了不利影响,其中,当多台逆变器并联运行时,其产生的高次谐波除了注入逆变器自身的交流滤波电容外,还会注入其他并联逆变器的交流滤波电容产生高次谐波电流随机叠加现象,影响电容寿命。提出一种基于全局同步脉宽调制技术的逆变器电容电流谐波抑制方法。首先,对多并联运行逆变器的电流谐波注入电容机理进行了分析,并提出了利用全局同步脉宽调制方法抑制电容高次谐波电流的基本原理和方法。其次,推导出适用于各种运行状态下电容电流谐波和脉宽调制波相位差之间的数学表达式。然后,根据逆变器类型选择适当的数学模型,对数学模型进行求解并获得脉宽调制最佳相位差。通过仿真分析对所提方法进行了验证。     

基于虚拟同步发电机的孤岛微网谐波抑制

在孤岛微网系统中,在传统控制策略下接入非线性负载时,系统会出现电压电流波形畸变,使电能质量降低.为此,提出一种新型综合控制策略.首先采用虚拟同步发电机(VSG)技术,其中虚拟励磁环节加入的端电压调节部分能够对系统引入虚拟阻抗和VSG固有的下垂特性造成的电压降进行补偿.然后通过采用三阶广义积分器交叉对消反馈网络提取逆变器输出的基波电流和相应次谐波电流,该方法既能实现滤波功能,又可达到带通效果.接着构造可变虚拟阻抗,完成谐波电压的补偿.最后在电压电流双环中的电压环采用多重谐振控制器抑制输出电压中的谐波.Matlab仿真和dSPACE实验验证了该方法的准确性.     

基于无差拍控制前馈的快速谐波电流复合控制策略

针对传统闭环控制在面向非线性冲击负荷谐波源时,存在动态响应慢的问题,提出了一种改进的快速谐波电流控制策略。该方法将基于电流预测的无差拍控制器嵌入比例谐振控制,结合无差拍控制和比例谐振控制优势,弥补传统闭环控制响应速度慢的固有缺陷,实现谐波电流快速精确跟踪。本文首先介绍三相三线制有源电力滤波器的连续时间数学模型,并通过后向差分的方法推导出相应离散化数学模型,得到应用于前馈的电流预测控制算法。在此基础之上,分析了基于无差拍控制前馈的快速谐波电流复合控制的设计过程。最后,通过仿真对所提控制策略进行分析,验证了所提方法的有效性和优越性。     

附加电流前馈的虚拟直流电机控制技术

针对直流微电网中惯性、阻尼支撑不足导致的电压质量变差的问题,该文提出了一种附加电流前馈的虚拟直流机控制（VDMC）策略。在该策略中,通过模拟直流电机的运行性能,建立适用于双向DC-DC换流器的控制结构,以提高对直流电压的惯性和阻尼支持能力。为消除负荷扰动初期的电压波动,设计电流前馈补偿回路提升VDMC抑制电压突变的能力。根据阻抗比稳定性判据,分析附加回路对直流微电网稳定性的影响。最后,在直流微电网半实物仿真平台上进行了实验验证。结果表明,附加电流前馈的虚拟直流电机控制策略,改善了惯性支持功能和电压阻尼,从而进一步提高了直流微电网的动态稳定性。     

基于虚拟同步发电机原理的模拟同步发电机设计方法

传统模拟同步电机组主要采用原动机拖动同步发电机旋转发电来实现,该方法虽能更有效地模拟电网中同步电机组的电磁耦合特性,但存在控制系统复杂、系统灵活性差、实现成本高等不足。为此,基于虚拟同步发电机控制原理提出了一种模拟同步发电机组设计方法。该方法利用滤波电抗等效代替同步发电机组电枢电阻及同步电抗,通过控制系统实现对同步发电机组惯性特性、频率响应特性及调压特性的有效模拟。该方法简化了模拟风电并网实验系统的设计,具有较强的灵活性和可行性。设计了一套容量为20 k VA的模拟同步发电机组,并基于已有的模拟风电机组实验平台构建了一套模拟风电并网实验系统。在负荷功率扰动条件下,利用Matlab/Simulink仿真结果与实验结果进行对比,验证了所提模拟同步发电机组设计方法的有效性及在风电机组频率响应控制研究中应用的可行性。     

基于闭环电流平均值法的永磁同步电机谐波抑制方法

由于逆变器的非线性及永磁同步电机(PMSM)的气隙磁场畸变,在运行过程中PMSM定子电流中含有大量的谐波分量,导致电流波形发生畸变,从而引起较大的转矩脉动。针对传统谐波抑制方法采用低通滤波器(LPF)提取5、7次谐波分量,动态响应时间长,稳态误差大的问题,提出了闭环电流平均值法提取谐波分量。仿真结果表明,闭环电流平均值法可以提高系统的快速性和稳定性。将电流平均值法应用于PMSM谐波抑制系统,仿真结果表明:基于闭环电流平均值法的谐波电压注入法可以降低电流波形的畸变率及5、7次谐波含量。