电网不平衡时双馈感应发电机定子负序和谐波电流抑制方法

电网电压不平衡时,若采用传统的电网电压定向矢量控制策略,双馈感应发电机(DFIG)定子侧除基波正序和负序电流外,还会产生相位互差120°的非零序三次谐波电流分量,不对称电流会加重电机绕组发热程度,影响双馈机组供电质量。为了抑制定子电流负序和非零序三次谐波分量,首先,详细分析了电网不平衡时,DFIG定子绕组负序和非零序三次谐波电流产生的原因;然后,建立了DFIG在负序和三次谐波同步旋转轴系下的数学模型,进而提出了引入负序和三次谐波控制的改进控制策略;最后,进行了仿真和实验研究,其结果与理论分析相一致,并且验证了所提改进控制策略能够有效抑制定子负序和非零序三次谐波电流分量。     

基于积分滑模的高速磁悬浮列车谐波电流抑制策略

高速磁悬浮列车采用长定子直线同步电机驱动,列车运行时电机定子相电流存在大量的谐波,这将影响列车的牵引控制性能并造成牵引力波动。该文针对谐波含量较高的5次和7次谐波电流推导双端供电模式下长定子直线同步电机的谐波电压数学模型,通过坐标变换与低通滤波的方式提取出谐波电流,设计基于积分滑模的谐波控制器,并在控制系统中增添谐波电流环,从而抑制电机定子电流中的5次和7次谐波分量。最后,对所提出的控制策略与传统谐波抑制策略分别进行硬件在环实验,通过对实验结果进行对比,证明所提出的策略具有更强的谐波抑制能力。     

基于谐波阻尼的双馈感应发电机定子谐波电流抑制改进策略

通过建立电网电压谐波下双馈感应发电机(DFIG)的数学模型,分析了电网电压谐波对DFIG性能的影响,以抑制定子电流5次和7次谐波为目标,在转子电流内环采用比例—积分—谐振(PIR)调节器的基础上,引入定子谐波电流闭环控制策略,避免了常规谐波抑制策略转子电流指令计算对发电机参数的依赖。随着定子谐波电流环R调节器增益系数的增大,对定子电流中的谐波抑制越明显,但是抗扰动能力下降,通过引入谐波阻尼控制,在最大限度抑制定子电流谐波的基础上增强了系统的抗扰动能力,提高了系统的鲁棒性,加快了系统的动态响应。并从稳态特性和动态特性角度分析了参数变化对系统的影响。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

电网低次谐波电压下双馈风电系统定子谐波电流抑制

IEEE相关标准对分布式发电系统注入电网的谐波电流作出了严格的限制.通过分析电网低次谐波电压对双馈风力发电系统定子电流总谐波畸变率(THD)的影响发现,传统基于定子电压定向的双馈风力发电系统并网发电矢量控制策略在大容量变流器控制中存在着缺点,即因为控制带宽低而无法有效抑制电网低次谐波电压引起的定子谐波电流,从而在较大工...     

双三相永磁同步电机谐波电流抑制技术

针对双三相永磁同步电机定子电流中存在较大谐波问题,根据比例谐振(proportional resonant,PR)控制器在谐振处无穷大增益,能够对交流输入信号进行无静差跟踪调节特性,提出一种基于PR控制器对谐波电流进行抑制的改进型矢量控制策略。基于谐波基下的双三相永磁同步电机数学模型和谐波电流分析基础,在z1-z2子平面引入2个PR控制器对定子电流的5、7次谐波进行控制,并进行了软件仿真与实验验证。结果表明,在z1-z2子平面引入PR控制器能有效地改善定子电流波形,谐波电流含量下降50%以上,能较好地降低电机损耗与逆变器容量,提高电机运行性能。     

计及网压波动的牵引传动系统间谐波传播机理研究

随着多台电力机车同时投入运行后牵引供电系统出现电压波动现象,其在牵引传动系统中的传播特性是当前的研究热点.首先推导了间谐波在牵引传动系统中的传播机理,并分析了定子间谐波电流频谱与负载转矩间的对应关系;其次研究了间谐波传播下牵引电机电流间谐波辨识方法;随后基于瞬态电流控制策略、磁场定向的矢量控制策略搭建电力机车牵引传动系...     

有源滤波技术在串级调速中的应用

在传统串级调速系统中,由于逆变器采用晶闸管,从转子侧通过串级反馈到定子侧的电流中,含有大量谐波;另外,整流器产生的间谐波也通过电动机自身磁场耦合到定子侧。如果逆变侧采用IGBT代替传统的晶闸管,利用PWM逆变技术作为有源滤波器,可大大消除谐波和间谐波。采用基于瞬时无功理论的有源滤波技术,利用精确线性化的方法将原非线性系统数学模型变为伪线性系统并实现多输入多输出的解耦。在此伪线性系统的基础上,应用滑模变结构控制来设计控制策略,达到抑制进线电流中谐波的目的。最后建立了基于此控制策略的仿真模型,并通过仿真验证了控制策略的有效性。     

有源调谐型混合滤波器的谐波过电流保护策略

容易出现谐波过电流是基于调谐控制的有源调谐型混合滤波器固有缺陷。为解决谐波过电流带来的危害,提出了一种谐波过电流保护控制策略,分析了有源调谐控制策略与谐波过电流保护控制策略的高度统一性,进而研究了一种谐波过电流保护与调谐控制的融合方法。当滤波器发生谐波过电流时,滤波器通过主动失谐来限制谐波电流,在谐波过电流消失后又可自动恢复到之前的良好调谐状态,保障了滤波器在不出现谐波过电流的前提下最大程度地提供谐波抑制和无功补偿功能。在上述理论分析的基础上,通过仿真和实验结果验证了谐波过电流保护策略的有效性。     

无速度传感器下的五相感应电机三次谐波电流优化控制

针对五相集中整距绕组感应电机,通过注入三次谐波电流来优化气隙磁密分布和定子电流波形,有效提高铁心利用率和功率密度。采用带定子电阻辨识的滑模观测器,实现宽范围的无速度传感器运行,并且将得到的转子磁链用于直接矢量控制,保证电机在瞬态过程中有较好的动态性能。传统谐波注入电流方式仅关注气隙磁密分布,忽略了定子电流畸变,该文采用的方法同时将气隙磁密和定子电流优化成平顶波。构建一套低直流母线电压供电的五相感应电机控制系统,实验结果证明了无传感器下谐波优化控制策略的可行性。     

两相静止坐标系下DFIG适应复杂电网环境的定子输出功率波动抑制

针对电网电压不平衡且同时含有5次、7次谐波的复杂电网环境对双馈风力发电机组(DFIG)定子输出功率的不良影响,在两相静止α、β坐标系中对DFIG适应复杂电网环境的定子输出有功和无功功率波动抑制控制策略进行了研究。分析了复杂电网环境下DFIG在两相静止α、β坐标系中的定子输出有功、无功功率波动成分,计算出能抑制DFIG定子输出有功、无功功率中2倍频和6倍频波动成分的转子电流参考指令。通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提控制策略的有效性。     

双闭环SVPWM控制的并联型有源电力滤波器仿真研究

给出了三相电压型PWM逆变器的数学模型,通过解耦得出一种新型快速双闭环电流控制策略,并将其用于有源电力滤波器（APF）电流控制系统。分析了电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）的基本原理,与正弦波脉宽调制（SPWM）相比,该方法提高了控制精度,减少了开关损耗,直流侧电压利用率高。仿真结果证明了该新型双闭环SVPWM控制方法可以使补偿电流较为准确地跟踪电流指令,抑制负载谐波电流,是一种较为有效的电流跟踪控制方案。     

基于开关周期平均模型的PWM变流器的改进型SVPWM控制

建立了PWM变流器在整流状态和逆变状态下的平均空间状态数学模型,以及在同步旋转坐标下的数学模型;给出了改进型SVPWM控制策略的实现原理,相比较于传统SVPWM控制策略,改进型SVPWM控制策略可以减小开关损耗,提高系统效率。最后给出了系统在仿真软件中实现的波形。可以看出,本文给出的数学模型和SVPWM控制策略是正确的,而且对其它与此相关的主电路拓扑结构也有一定的参考价值。     

光伏并网逆变器模型预测电流控制研究

在αβ两相静止坐标下建立逆变器输出电流的预测模型,通过评估函数对逆变器输出的不同电压矢量进行最优选择,预测函数计算出下一时刻可能的输出值。当评估函数取值最小时,对应的电压矢量为最优,采用此时的开关状态对逆变器进行控制,实现并网电流快速跟踪参考电流。该控制方法无需脉冲宽度调制信号,通过单次坐标变换,避免了复杂的运算过程,降低了控制偏差。仿真结果表明当参考电流动态变化时,模型预测电流控制能快速跟踪参考电流变化。当光伏电池的光照强度变化时,模型预测电流控制能快速追踪光伏电池最大输出功率点,且逆变器输出电流谐波畸变低。通过对比传统空间矢量脉宽调制控制下的输出波形,验证了模型预测电流控制策略的有效性。     

直驱式风力发电系统并网控制策略研究

研究了一种用于直驱式风力发电系统的并网控制策略,建立了三相电压型PWM逆变器在三相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型,研究了其前馈解耦控制策略。在此基础上结合空间矢量调制（SVPWM）的算法,设计了三相电压型PWM逆变器控制系统,并在Matlab的Simulink中进行了系统仿真。仿真结果表明,设计方法可行,仿真模型正确。     

优化开关模式单相SVPWM与载波PWM统一性研究

针对单相脉宽调制(PWM)逆变器,在分析单相电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)基本原理的基础上,给出了一种优化开关模式单相SVPWM的DSP实现方法。该模式有效避免了PWM周期间和逆变电压扇区间的电压矢量突变问题,降低了逆变开关损耗,且逆变输出波形谐波含量低。通过分析推导优化开关模式单相SVPWM的载波调制形式及其零序信号形式,论证了优化开关模式单相SVPWM与载波PWM的统一,实验结果验证了分析的正确性。     

坦克用高压两级式矢量控制策略研究

在坦克供电系统中一般为电压等级为900V直流母线电压,传统SVPWM策略需采用两电平高压变频器,以增加功率管数量来承受系统的高压,带来了器件的均压、均流等问题,同时输出电压中谐波含量较高,功率管开通关断也会引入较大的电压尖峰。因此,本文先针对SVPWM输出的PWM波谐波进行了分析,得到了针对THD的最优调制比。提出前级BUCK变换器,后级为三相全桥逆变器两级式拓扑,对比分析两级式拓扑的控制策略与传统单级式控制策略在高压条件下的性能优劣。最后,进行了仿真和实验,结果显示两级式拓扑的永磁同步电机控制策略相比于传统基于三相全桥逆变器的永磁同步电机控制策略,THD得到改善。     

中点箝位型三电平逆变器空间矢量与虚拟空间矢量的混合调制方法

中点电压偏移是中点箝位型(neutral point clamped,NPC)多电平逆变器的主要缺点。空间矢量脉宽调制(space vector pulse-width modulation,SVPWM)由于算法本身的缺陷,在调制度较高且功率因数较低时,电容电压出现低频波动。虚拟空间矢量调制(virtual SVPWM, VSVPWM)方法能够在全范围内处理中点电压偏移问题,但存在开关次数较多,谐波特性较差的缺点。该文建立含电容电压的NPC三电平逆变器的PWM模型,讨论SVPWM和VSVPWM的约束条件。在特定的区域采用SVPWM,其他区域采用VSVPWM,给出了这2种调制策略的切换条件。实验结果表明,混合调制方法(hybrid PWM,HPWM)较之以前的解决方案能够更好的平衡电容电压,并且也能够有效的降低开关次数和提高逆变器输出的谐波特性。     

用于磁场定向矢量控制的空间电压矢量PWM

电流控制是异步电机磁场定向控制的核心问题之一。本文从力矩电流和励磁电流直流调节分析出发,将电流调节器的输出转化为逆变器的电压参考值,并通过空间电压矢量PWM方法实现电压输出和电流的跟踪控制。该方法在13kW电梯专用变频器上得到实现。理论分析和实验研究表明,SVPWM比SPWM具有更好的电流、电压控制效果。     

Current measurements in digitally controlled AC drives

In this article, the current-sampling error has been investigated in the field-oriented control of an AC machine by a PWM inverter. The expression of the harmonic current due to a low-pass filter has been studied analytically from the reference voltage vector in the SVPWM strategy. The fundamental components of the current-sampling error causes improper torque regulation while the high-frequency ripple of the error introduces permissible gain of the current regulators with a resultant impairment in dynamic behavior and limited stability range of the control systems. It has been proposed that the magnitude and phase error from the filter can be avoided with delayed sampling. The effectiveness of the delayed sampling was verified through simulations and experimental results including steady state and dynamic responses     

五相逆变器的空间矢量PWM控制

多相逆变器由于电压矢量的增加，其空间矢量PWM(SVPWM)控制同三相电机相比具有更大的灵活性，文中通过对五相逆变器电压矢量空间的分析，认为多相逆变器空间矢量PWM控制的线性调制范围及形成的电机定子磁通要优于三相电机。根据五相逆变器的结构特点，在传统的最近两矢量SVPWM(NTV-SVPWM)控制的基础上，提出了两种新的五相逆变器SVPWM控制方式：最近四矢量SVPWM(NFV-SVPWM)控制和最小开关损耗SVPWM(MSL-SVPWM)控制。推导了3种控制方式下的目标输出电压函数及波形，通过对比分析，认为：NTV-SVPWM控制含有较大的低次谐波，不适宜用于多相控制：NFV-SVPWM控制的输出谐波最小，MSL-SVPWM控制的开关损耗最小，分别适用于低调制指数和高调制指数工作区。利用MATLAB对五相同步电机调速控制系统进行了仿真研究，仿真结果验证了上述结论。