一种新型动态无功补偿器的控制算法

针对无功动态补偿问题,通过分析单相系统结构原理,提出一种新型的基于直流侧电容电压控制和系统无功电流反馈控制的算法,直接对装置输出的电流进行控制.避开监测有功和无功电流分量的繁琐过程,简化了监测谐波的过程.所提出算法的控制目标是使补偿装置发出的电流为系统的无功电流,该算法包括电流和电压2个反馈环.电流环采用滞环比较的方式,将计算得到的目标电流和补偿装置实际输出的电流进行闭环比较;电压环采用周期控制思想.通过说明直流侧电压和变流器两侧功率传输的关系,推导出损耗电流与直流侧电压的变化关系公式;提出损耗有功电流和负荷无功电流的计算方法,以及直流侧电压的控制策略;数值仿真计算和动态模拟实验结果表明该算法无功补偿效果良好.     

并联型电力有源滤波器的直流侧电压控制和补偿电流反馈控制

提出了一种基于直流侧电容电压控制和补偿电流反馈控制的电力有源滤波器新型控制算法。将周期离散控制技术和数字锁相环技术应用于直流侧电容电压的控制,通过非线性平均电流补偿技术计算出下一个工频周期内补偿电流的校正值实现了补偿电流反馈控制。该算法避免了复杂的谐波电流计算,提高了运算速度,能够跟踪并补偿频繁变化的负荷谐波。数值仿真计算和动模实验结果证实了该算法的有效性。     

基于最小电流误差的单相级联H桥整流器模块化模型预测控制算法

针对具有n个H桥的单相级联型(cascaded H-bridge,CHB)整流器,提出一种基于最小电流误差的模块化模型预测控制算法。该算法将每一个H桥视为独立的整流器,采用串行计算模式,逐个完成各H桥对应最优调制函数的计算。采用特定的补偿算法,降低了网侧电压、电流的采样率。针对单个H桥,采用基于最小电流误差的模型预测算法,将电容电压平衡控制嵌入到单个H桥最优调制函数的计算中,有效减小了电容电压平衡控制的实现复杂度,并使得该算法通过简单地修改即可适用于具有不同数目H桥的单相CHB型整流器。另外,使用基于二阶广义积分器的锁相环获取单相CHB型整流器网侧电压、电流在a-b坐标系下的分量。     

基于DSP单相PWM整流器的控制器研究

对于单相PWM整流器,为了减少直流侧电压二次波动对网侧电流的影响,实现网侧电流正弦化及输入端高功率因数,探讨了一种消除直流侧二次波动对网侧电流影响的谐波抑制方法.分析了单相PWM整流器的工作原理和直流侧电压二次波动的原因,并设计了消除二次波动对网侧电流影响的数字陷波滤波器及控制算法.通过计算机仿真及实验对该算法与常规控制算法进行对比,验证了该算法的优越性,即该算法能够有效消除直流侧二次波动对网侧电流的影响并改善网侧电流波形.     

一种STATCOM指令电流检测及控制策略研究

基于瞬时无功理论的静止同步补偿器(STATCOM)指令电流检测法在现有检测技术中得到了广泛应用,但指令电流检测的实时性会受到低通滤波器(LPF)性能与坐标变换的影响。提出采用锁相环(PLL)来获取负载基波有功电流相位,从而构造出等效基波电流,提取出谐波和无功电流的方法。基于该检测算法,提出了相应的直流侧电压控制策略,并进行了近似算法的误差分析。最后,对所提指令电流检测算法以及控制策略进行了仿真和实验验证,结果表明该方法在提取谐波上存在理论误差,但直流侧电压控制的引入使该误差得以消除,不影响STATCOM的正常工作。     

SiC MOSFET三电平变换器无传感器的电流重构

在此根据SiC MOSFET的输出特性提出了一种基于数字信号处理器(DSP)的SiC MOSFET三电平并网变换器无电流传感器的电流重构技术。该技术构建了SiC MOSFET漏极电流与漏源电压的关系,设计了漏源电压检测电路和基于DSP的SiC MOSFET漏极电流重构算法。建立了三电平并网变换器的交流侧相电流以及直流母线电流数学模型,设计了基于DSP的电流重构算法。实验证明了检测电路和重构技术的正确性和可行性。该电流重构技术应用于高压大功率领域上时具有成本低、实现简单的特点。     

三电平电压型PWM整流器的SVPWM算法研究

针对三电平电压型PWM整流器的控制,提出一种基于60°坐标系的SVPWM算法,该算法可简化传统SVPWM算法扇区判定及求解矢量作用时间过程中的大量三角函数运算,同时提出了相应的矢量合成方案及中点电压控制方法.通过Matlab/Simulink对该算法进行了仿真研究,仿真结果表明直流侧电压响应快速,超调小,交流侧电流正弦度好,功率因数近似为1.     

特定次谐波滤除锁相在有源电力滤波器中的应用

针对电网电压不平衡和网侧电压特定次谐波含量较高的情况,在传统的基于双二阶广义积分器的锁相环(DSOGI-PLL)前级加入谐波滤除级,可完全滤除特定次谐波,并且在电网电压不平衡的情况下,能准确检测网侧电压的频率和相位信息。将该锁相方法应用于有源电力滤波器(APF)中,提出了一种电流特定次谐波检测算法。该算法简化了计算,省去对滤波器的设计,能准确检测出电流特定次谐波。最后,通过仿真和实验验证了所提方法的正确性和有效性。     

无负载侧谐波检测的有源滤波器自适应预测算法

经典有源滤波器算法中通过控制直流侧电压环的算法可以省去负载和输出电流检测单元。为了增强其动态性能,给出了基于自适应预测算法的无负载侧谐波检测有源滤波器控制方法。该方法对直流侧电压差进行滑窗迭代,不断地对窗内数据进行加权平均计算。通过历史数据自适应滤波器系数在线滚动迭代,步长实时更新,结合内插值法能够很好地预测出网侧电流下一拍的状态。仿真结果证明了所提出的方法具有良好的稳态补偿效果和动态跟踪性能,基于DSP的样机实验结果再次证明了该算法的可行性与正确性。     

级联H桥STATCOM抑制电网电压不平衡控制策略研究*

针对不平衡负载引起的电网三相不平衡问题,提出利用STATCOM输出负序电流的方式来保证交流侧PCC处电网的平衡。该方案主要采用了直流侧电压均衡控制、三相级联H桥调制部分、电压和电流双闭环、正负序提取算法、负序电流前馈等控制算法。仿真和试验表明,该方法可在保证直流侧电压稳定的基础上,有效解决由负载不平衡引起的电网不平衡问题。     

有源电力滤波器的前馈解耦控制策略研究

目前流行的预测控制算法存在计算量大、对系统参数依赖性大、未考虑三相电路耦合关系等问题。基于此,本文提出了一种新型的前馈解耦算法,该算法通过电流环的两个PI控制器对指令电流进行跟踪,通过电压环的PI控制器对直流侧电压进行稳定,电流环的输出结果作为SVPWM的参考电压对逆变器进行控制。方法控制简单,便于工程实现,很好的解决了预测控制所存在的问题。基于DSP的实验证明了其可行性。     

Vienna整流器的滑模预测直接功率控制

为提高三相Vienna整流器的动态响应速度和抗干扰能力,降低网侧输入电流谐波含量,提出一种无差拍控制与滑模变结构控制器相结合的滑模预测直接功率复合控制算法。该复合控制算法的内环采用预测直接功率方法,为减小控制系统采样、计算等延时的影响,采用两步拉格朗日线性插值法估算有功功率给定值;改进电压外环的传统滑模控制,提出基于直流侧电压平方的滑模控制面,用以提高电压响应速度与稳定精度。实验结果表明该算法具有有效性与可行性。     

基于零序电压分量注入的单相三电平NPC整流器脉宽调制方法

直流侧中点电位电压偏移是多电平中性点钳位型变流器的主要缺点。以单相三电平NPC整流器为研究对象,以实现直流侧中点电位无漂移为控制目标,以传统的单相三电平单极性载波脉宽调制方法为基础,首先提出一种基于零序电压分量注入的载波脉宽调制算法;然后在此基础上给出基于零序电压分量极限值注入的载波脉宽调制算法;并给出这2种方法的零序电压分量的设计方案;最后,对这2种方法进行了详细的理论分析、计算机仿真和1kW样机实验对比验证。研究结果表明：所提出的2种算法都能有效实现直流侧中点电位平衡控制,其中基于零序电压分量极限值注入的载波调制算法的中点电位控制具有更快动态响应速度,且其网侧电流的高次谐波主要分布在开关频率附近;而基于零序电压分量注入的载波调制算法的网侧电流高次谐波主要分布在2倍开关频率附近。但是在一个调制信号周期内,基于零序电压分量极限值注入的载波调制算法的开关切换次数比基于零序电压分量注入的载波调制算法低25％左右。     

多功能电压暂降治理装备控制策略研究

针对电能质量问题中频繁发生的电压暂降问题，开发了一种用于用户侧电压暂降治理的多功能电压暂降治理装备。基于对系统的建模分析研究了系统在并网与离网补偿状态下的控制算法及电流谐波治理算法；通过分析传统电压暂降检测算法的特点，提出了一种电压暂降混合检测算法，该方法具有检测快速、锁相稳定的优点。基于双向晶闸管及电网电压特性研究了双向晶闸管的快速关断方法。仿真和实验结果表明，该装备能够实现电压暂降在0.2 ms内的迅速检测和工作模式的快速平滑切换，能有效地减小电压暂降问题对敏感负荷的影响，同时该装备还具备无功补偿与负载侧谐波滤除功能，具有效率高、便捷性高等优点。     

三相四开关并联型有源电力滤波器的指令电流确定方法

该文提供一种低成本的三相四开关并联型有源电力滤波器以适用于中、低压系统同时进行谐波电流抑制和无功功率补偿。通过对该三相四开关并联型有源电力滤波器工作原理的分析,采用直接将期望得到的电网正序基波电流作为该三相四开关并联型有源电力滤波器指令电流信号的控制方法。为保证在电网电压不平衡和电网出现短时故障等情况下,三相四开关并联型有源电力滤波器仍能安全有效的工作,引入正序基波电流幅值校正环节和正序基波电压相角检测器;为实现直流侧中点电压平衡,采用一种基于比例控制算法的直流侧电压偏置补偿器。相关的仿真与实验结果均证明该指令电流确定方法的可行性和有效性。     

改进单相谐波检测算法在三相四线制APF的应用

三相四线制系统可能会由于三相不平衡负载而产生不平衡电流,普通的谐波检测算法需要对负序有功电流进行补偿,将提高直流侧电容的设计要求。本文推论了补偿不同电流对直流侧电压脉动的影响,分析了对电流进行选择性补偿的重要性。在传统单相谐波检测算法的基础上,提出了一种基于半周期滑窗平均和谐波反馈的改进单相谐波检测方法,可以对电流进行选择性补偿,降低了直流侧电容设计要求,且具有更好的动态性能。在MATLAB中仿真验证了该谐波检测算法及推论的正确性。并以DSP为控制芯片的实验平台实际验证了该检测算法可行性。     

基于直流侧电压周期离散控制的单相并联有源滤波器

针对有源滤波器电流谐波分量检测运算复杂,且在负荷电流变化时出现电源电流畸变现象,从直流侧电容电压与交、直流侧功率传递的关系出发,并结合有功电流的周期性特点,提出了基于直流侧电容电压周期离散控制的新型有源滤波器控制方法.该方法以电网电压为同步信号,在电网电压信号的过零点采样直流侧电容电压,并通过周期离散控制可以获得负荷电流有功分量.采用该周期离散控制方法可实现对直流侧电容电压的线性化控制,并使有源滤波器对谐波的补偿是瞬时的.该文给出了单相并联有源滤波器的直流侧模型,基于该模型推导出周期离散控制方法.以该方法研制了10kVA有源滤波器样机,仿真和实验结果表明该方法控制简单,稳定性好,谐波补偿速度快,能够有效地避免负荷变化时的电流畸变现象.     

克服距离保护暂态超越的新方法

暂态超越现象的存在,使得距离保护Ⅰ段的作用受到很大限制,保护范围大大缩小.分析了电容式电压互感器(CVT)和电流互感器(TA)的传变特性,指出了由于CVT和TA传变特性不一致引起的二次侧电压电流非周期分量无法平衡是导致距离保护暂态超越的根本原因.在微分方程算法的基础上,提出了一种通过在电压互感器二次侧叠加一个综合的衰减非周期分量使二次侧电压电流非周期分量基本平衡,从而提高保护精度、改善暂态超越的新算法.由于使用了最小二乘拟合算法,该算法自身就具有很好的滤波特性.经过EMTP仿真和实际现场数据验证,证明了该算法原理上的正确性和可行性,有很好的实用价值.     

级联型并联有源电力滤波器应用研究

提出了基于级联H桥型五电平变流器的并联型有源电力滤波器,详细介绍了所采用的基于自适应噪声抵消法的谐波电流检测,以及基于滑模控制的交流侧电流控制和直流侧总电压闭环电压控制的原理。仿真和实验结果表明了该SAPF能够准确有效地补偿谐波和无功电流,性能良好。     

具有谐波抑制功能的充放电机的研究

为满足动力电池测试需求,设计了一种可实现电网与电池能量双向交换功能的充放电机。采用三重化形式的双向DC/DC变换器与基于SVPWM算法的四象限整流器的两级结构。对输出电流进行基于时域变换的谐波分析,输出谐波抵消死区与电网电压畸变等带来的谐波电流危害。实验结果表明该充放电机的网侧电流谐波与直流侧纹波电流均得到有效的抑制。