基于准比例谐振控制的MMC新型环流抑制器

模块化多电平换流器(MMC)存在内部环流,文中对其环流进行了简要分析,指出了对之进行抑制的必要性。提出了一种基于直接反馈控制原理的MMC新型环流抑制器,该控制器通过陷波器来提取环流中的二次基频分量,并以准比例谐振控制器对子模块调制信号进行补偿,从而达到了限制二次环流的目的。该方法原理简单,易于实现,同时对单相及三相系统均适用。仿真结果验证了所述方案的正确性和可行性。     

基于比例和改进准谐振控制的MMC环流抑制策略

模块化多电平换流器（MMC）由于电容电压的波动会产生环流在相间流动,环流会增加能量损耗并对子模块中的绝缘栅双极晶体管（IGBTs）产生不良的影响。为抑制环流,基于环流的动态数学模型设计了一种能产生反向二倍频分量的比例控制器。针对环流中的高次谐波对传统的准谐振控制器进行了改进。对所提策略进行了仿真验证,仿真结果表明比例控制策略仅经过0.2 s后快速达到稳态抑制环流,改进后的准谐振控制策略相比于改进前THD值优化了3.56%,进一步降低了高频谐波分量,验证了所提策略的可靠性。     

基于比例降阶准谐振的MMC环流抑制策略

模块化多电平换流器三相桥臂之间存在的数值较大的二次谐波电流即环流,不仅会影响换流器的稳定运行,同时增加了系统损耗。为抑制该环流,本文提出了一种基于比例降阶准谐振的MMC环流抑制器。首先借助二阶广义积分器检测并提取环流中的负序二倍频分量,再利用克拉克变换将三相环流变换到两相静止坐标,再利用降阶准谐振控制器实现对环流的无静差跟踪,得到参考电压修正量。该控制器能够快速精确地从环流分离出负序二倍频分量,且数字化实现简单。最后,在PSCAD/EMTDC搭建11电平MMC-HVDC仿真模型,验证了比例降阶准谐振控制器的有效性。     

基于准比例—谐振控制的MMC-HVDC环流抑制策略

模块化多电平换流器型高压直流输电(MMC-HVDC)系统三相桥臂之间存在的环流分量,直接影响系统工作特性,增加系统损耗。根据桥臂电流中含有二倍频分量的特性,构建了两相静止坐标系下模块化多电平换流器(MMC)的环流数学模型。为实现正弦输入的无差跟踪,设计了准比例—谐振(PR)控制器实现框图,并基于准PR控制器设计了环流抑制控制策略。相对于旋转坐标系下的环流抑制控制器,所提控制策略无须引入耦合便可实现解耦控制,减小了参数调节工作量,同时无须进行旋转坐标变换,减小了延时,提高了响应速度。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,验证了基于准PR控制的环流抑制策略的有效性。     

基于连续模型的MMC环流谐振分析

模块化多电平变换器(MMC)未来在中高压能源转换领域潜力巨大。桥臂环流的存在是MMC区别于其它多电平变换器的重要特点,子模块电容和桥臂电感参数设计不合理会导致变换器发生环流谐振。首先,依据MMC连续模型,由桥臂电流和正弦调制的相互作用推导出子模块电容电压的解析表达式,子模块电容电压存在不同频率的交流波动分量进而导致桥臂电流中出现不同频率的交流环流;然后,通过分析不同环流谐振频率之间的关系得到避免2倍频环流谐振的元件参数设计依据。最后,利用Matlab/Simulink搭建MMC时域仿真模型验证了理论分析的正确性。     

基于准比例谐振控制的单相SVG控制策略研究

针对电力系统单相冲击性负荷的无功及谐波补偿需求,提出了一种单相SVG的控制策略,包括瞬时电流波形检测算法和基于改进比例谐振控制电流跟踪算法。瞬时电流波形检测算法能够快速准确地检测负荷电流的无功电流和谐波电流,具有延时小、受频差和电压畸变影响小等特点。改进比例谐振控制是基于谐振控制算法,针对各次谐波精确制造谐振控制回路对各主要次谐波进行精确补偿。利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序搭建单相SVG模型,对常规PI控制和改进准比例谐振控制的控制性能进行了试验对比,仿真结果验证了改进准比例谐振控制对基波无功电流和各次谐波电流的良好的跟踪性能。     

基于准比例谐振控制单相并网逆变器的研究

设计一种具有零稳态误差的单相并网逆变器系统。详细的讨论分析了比例积分(PI)控制器、比例谐振(PR)控制器和准比例谐振(PR)控制器。利用MATLAB/Simulink搭建单相并网逆变器仿真模型并进行仿真分析,证明了准PR控制器消除稳态误差和抗电网干扰方面的优越性。最后,搭建了一个1k W的基于准比例谐振控制的单相并网逆变器实验装置,对理论分析结果进行了验证。     

基于电网阻抗的并网逆变器准比例谐振控制

随着新能源大规模接入电网,新能源并网逆变器在与电网交互引发的次/超同步振荡问题引起了广泛关注。此类振荡问题与并网逆变器的输出阻抗和电网阻抗特性密切相关。采用谐波线性化方法建立了三相LCL型并网逆变器的小信号输出阻抗模型,分析了不同电流控制策略对其输出阻抗的影响,通过阻抗比奈奎斯特判据分析了电网阻抗变化对系统稳定的影响。采用无源阻尼与有源阻尼相结合的方法抑制LCL滤波器的固有谐振尖峰,再根据公共耦合点电网阻抗的变化调节准比例谐振（quasi proportional resonance,QPR）控制器参数以及电容电流反馈系数,使系统阻尼基本保持不变,增强系统鲁棒性,确保系统稳定运行。时域仿真与数值分析结果证明了所提控制策略的有效性。     

基于准谐振控制器的零序环流抑制

针对三相逆变器直接并联运行时存在零序环流的问题,提出一种基于准谐振控制器的零序环流闭环控制方法。通过分别建立并分析逆变器独立工作和两台并联工作时零序环流闭环控制模型可知,PWM零序调制电压为主要扰动。理想的谐振控制器在谐振频率处增益无穷大,可以消除与谐振频率相同频率的扰动分量对闭环系统的影响。针对扰动为频谱离散的周期性信号的特性,控制器采用多谐振控制器并联的控制结构。在推导零序环流闭环控制等效模型和扰动传递函数的基础上,提出准谐振控制器设计方法。仿真和实验结果表明,该方法能够有效抑制零序环流。     

基于多谐振控制器的MMC简化环流抑制策略

模块化多电平变换器(MMC)的内部环流主要由直流分量和偶次谐波分量组成。环流谐波分量会提高对开关器件的要求,严重时甚至会影响MMC稳定工作,因此有必要对环流进行抑制。为了获取环流直流分量,设计了数字低通滤波器,依据MMC环流成分组成公式计算出环流偶次谐波分量和,在此基础上,提出基于多谐振控制器的MMC简化环流抑制策略。此外,构建了MMC环流闭环控制模型。在详细分析准比例谐振控制器各参数对系统稳定性影响的基础上,设计二次准谐振控制器参数,为环流控制器参数设计提供了依据。最后通过实验研究,证明所提出的简化环流抑制策略能有效降低环流谐波分量,减小桥臂电流畸变,有利于MMC稳定工作。     

基于准比例谐振控制的单相动态电压恢复器研究

针对电网电压暂降和低电压问题,研究基于准比例谐振控制的单相动态电压恢复器。为保障在电压暂降后,输出电压能够快速准确地跟踪给定值,采用以输出电压为外环、以电感电流为内环的双闭环控制策略,并且外环调节器采用准比例谐振。搭建仿真模型和10k VA实验样机,对所提方法的正确性和有效性进行了验证。     

基于定子磁链定向的异步电动机准比例谐振控制

针对直接转矩控制和转子磁链定向控制的不足,从异步电动机的数学模型分析出发,提出了一种新型的异步电动机按定子磁链定向的控制方法;同时,系统引入了准比例谐振控制器(QPR),它克服了PI控制器的缺点,能够在静止坐标系下无静差的跟踪交流信号;经过MATLAB/Simulink仿真验证,在该控制方法下,电机转矩脉动小、定子电流谐波含量少,系统具有良好的动态性能。     

光伏并网逆变器准比例谐振控制仿真研究

分析了单相光伏并网逆变系统的结构与等效模型,提出了准比例谐振控制策略结合电网电压前馈控制,克服了传统比例积分和比例谐振控制的缺点.利用Matlab/simulink搭建仿真模型,仿真结果显示准比例谐振控制比传统比例积分控制具有更小的静态误差;在电网电压频率发生波动时,准比例谐振控制相对比例谐振控制更为合适.     

三相并网逆变器准比例谐振控制仿真研究

三相光伏并网逆变器常见的控制策略是简单可靠的PI控制,但该方法对正弦信号的跟踪存在误差,并要经过频繁的坐标变换以及附加前馈解耦。因此在介绍三相并网逆变系统的拓扑结构与数学模型的基础上,设计了一种基于准比例谐振控制的新型交流PI控制策略,并叠加了针对特定次谐波的谐波补偿器。此策略可以实现对正弦电流的零误差静态跟踪并改善系统对特定次谐波的抑制效果。最后通过仿真得出此方法可以获得对并网指令电流的零稳态跟踪误差和较小的谐波量,提高了并网波形质量。     

基于准比例谐振控制的三相并网逆变器谐波补偿方法研究

针对电网不平衡和畸变条件下,传统并联谐振谐波补偿并不能有效抑制电网谐波引起的参考电流谐波对逆变器输出电流的影响的缺点,提出了一种改进型并联准比例谐振（QPR）谐波补偿方法,有效抑制了电网电压谐波引起的参考电流谐波。仿真结果表明,改进型谐波补偿方法有效地降低了并网电流的总谐波畸变率,提高了逆变并网系统的电能质量。     

基于单相矢量控制的MMC环流抑制策略

模块化多电平变流器(MMC)在正常运行时子模块和桥臂的电气量存在循环耦合关系,会在相内产生二倍频环流。二倍频环流对MMC输出功率无贡献,却增加了开关管额定容量和通态损耗,也给MMC系统带来高次谐波扰动,影响系统的正常运行。为抑制相内二倍频环流,本文提出了一种基于单相矢量的环流控制方法,控制器输出相应的控制补偿量对MMC桥臂电压进行补偿调制,实现了相内二倍频环流的抑制。最后采用专业软件PSCAD/EMTDC搭建仿真模型,其结果验证了所提控制策略的可行性。     

准比例谐振与电压前馈控制的并网系统研究

针对传统光伏并网逆变器跟踪交流信号存在静态误差及抗干扰性较差的缺点,设计了一种电流准比例谐振(QPR)与电网电压前馈复合控制的控制策略.首先建立T型三电平并网逆变器的数学模型,然后分析控制器的原理及引入QPR控制器后系统的稳定性,并给出参数整定方法,最后通过仿真和实验证明所提策略在抑制尖峰谐振的同时,克服了传统比例积分...     

基于虚拟阻抗滑模控制的MMC环流抑制策略

模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)的环流,增加了器件的额定容量和系统损耗,进而增大了系统成本。该文在对比各类环流抑制方法基础上,对MMC环流抑制机理进行归纳分析,为增强对环流二倍频的抑制效果,满足系统快速性、抗干扰性要求,提出一种基于虚拟阻抗滑模控制(virtual impedance sliding mode control,VI-SMC)的MMC环流抑制策略。通过建模分析和解耦控制,结合普通环流抑制策略和通用环流抑制策略,进行不同环流抑制模型下的对比研究。结果表明,VI-SMC环流抑制策略能显著降低环流二倍频分量,提高系统鲁棒性,有利于系统稳定、可靠、快速响应运行。     

基于环流注入控制的MMC型固态变压器低压直流真双极运行方案

多端口固态变压器(solid state transformer,SST)是多电压等级交直流混合配电网的核心设备。模块化多电平(modular multilevel converter,MMC)型SST可构建中压交流、中压直流和低压直流等端口,其中压直流端口可接入中压直流配电网及构成多区域交流配电网的柔性互联,从而提升区域网络间功率灵活调节能力。对于低压侧,具有不平衡运行能力的真双极直流母线能够满足低压用户对多电压等级、供电可靠及用电安全等需求,而常规的MMC-SST仅能提供单极或伪双极低压直流端口。因此,文中提出一种真双极型MMC-SST拓扑及基于主动环流注入的桥臂电压平衡优化运行方案,该结构同时具备中压交流、中压直流及低压真双极直流等端口。文中的主要工作包括:简述真双极型MMC-SST连接方式,并基于能量平衡原理,探索低压真双极运行工作机理;建立基于环流的动态模型,揭示双极不平衡功率、桥臂电容电压及环流之间的耦合关系;基于环流注入的稳态模型,获得基于主动环流注入的桥臂电压平衡运行方法,并优化注入环流的幅值和相位;提出基于环流主动注入的桥臂电容电压平衡控制策略。最后,搭建2MVA的MMC-SST仿真模型及4.8kVA的MMC-SST实验样机,验证所提拓扑及控制的可行性和有效性。     

基于PID积分滑模控制的MMC环流抑制研究

针对模块化多电平变流器(MMC)的环流问题,提出一种比例积分微分(PID)积分滑模控制环流抑制策略。首先,根据MMC的拓扑结构建立数学模型和环流抑制原理;然后,阐述了基于二倍频负序坐标变换的比例积分(PI)控制器和PID积分滑模控制的两种环流抑制器的控制原理,对比了两种策略的优缺点;最后,硬件样机实验结果对比验证了该控制策略的可行性。