改进型谐波抑制策略在逆变器中的应用研究

为提高并网逆变器的谐波抑制性能,在控制器和控制结构两方面进行分析,提出一种改进型谐波抑制策略。研究分析准比例谐振(QPR)控制器的特性,为QPR控制器添加零点和省去比例项,提高控制器在谐振点的开环增益,降低非谐振点增益。分离基波控制器和谐波控制器,基波控制器的输入为电流参考量与反馈量差值,谐波控制器输入为反馈量。通过对改进后系统闭环频谱图分析,论证了该控制策略在逆变器谐波抑制中的合理性。搭建实验平台,在离网和并网两种模式下验证了该控制策略的特定次谐波抑制性能。     

基于改进型QPR的并网逆变器复合控制策略

针对准比例谐振(QPR)控制对高次谐波和直流抑制能力差等问题,提出了一种改进型QPR控制与直流前馈补偿的复合控制策略。该策略在QPR控制的基础上加入了高次谐波补偿,并在控制基波电流的电流外环上加入含积分控制器的直流分量补偿环节。在对并网电流所含3、5、7次谐波进行抑制的同时,降低了并网电流中所含直流分量。仿真结果表明,与QPR控制相比,所提控制策略直流含量从0.05降为0.01,总谐波畸变率下降了1.48%,具有较好的抑制效果。     

基于比例积分-准谐振控制器的直驱式永磁同步电机转矩脉动抑制方法

由于受逆变器固有的非线性特性和气隙磁通谐波等因素的影响,永磁同步电机定子电流中含有大量的高次谐波分量,这些谐波电流分量与转子永磁体磁场作用,使电机产生谐波转矩脉动,特别是在直接驱动系统中,转矩脉动更为严重。针对这一问题,从转矩脉动产生的机理出发,提出一种基于比例积分-准谐振控制器的转矩脉动抑制方法。该方法根据理想谐振控制器在谐振频率点处的增益为无穷大,可以对谐振频率点处的正弦信号实现零稳态误差跟踪控制,将谐振控制器与电流环PI控制器并联,对定子电流中的谐波分量进行补偿,改善定子电流波形,实现抑制转矩脉动的目的。仿真与实验结果证明了所提方法的正确性和有效性。     

三相LCL并网逆变器的单电流双环控制策略

为了抑制LCL并网逆变器系统的谐振尖峰,提出了一种单电流双环控制策略。该策略只对并网电流进行采样：内环采用并网电流的二次微分反馈,以配置系统开环传递函数极点,增加系统阻尼;外环对并网电流直接反馈,以跟踪输出电流,提高系统精度。同时,外环采用准比例谐振（QPR）控制器来补偿电流,以减小稳态误差,消除特定次谐波。通过该单电流策略与传统的电容电流内环,并网电流外环策略的对比,以及采用QPR与比例积分（PI）控制器的对比,结果表明本文所采用方法的性能较优。仿真结果验证了该策略能有效抑制并网电流谐波,提高系统的动态性能和稳定性。     

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PI与 QPR双闭环控制的光伏并网系统控制策略∗

传统的比例积分(PI)控制器在光伏三相逆变器系统中存在无法实现无静差跟踪及谐振抑制效果较差的问题,为提高光伏三相逆变器系统谐振抑制效果及电流控制效果,提出一种基于PI与准比例谐振(QPR)双闭环控制的光伏三相逆变器系统控制策略.设计了基于PI与QPR双闭环控制的控制策略及控制框图,实现入网电流无静差跟踪,具有更好的入网电流波形及谐振抑制效果,提升了系统的稳定性.最后,通过在MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型,验证了该控制策略的正确性和有效性.     

微电网并网系统中谐波传播抑制策略

在微电网并网系统中,对于公共耦合点(PCC)处谐波电压源而言,传输线路上电感与电容之间的谐振可能造成严重的谐波传播放大问题。为抑制该系统中的谐波传播放大,通过分析谐波传播规律,提出一种分频调节阻性有源电力滤波器(RAPF)的位置选择新策略。分析不同传输线长度时分频调节RAPF的电导增益取值对谐波抑制效果的影响,确定了电导增益的取值要求。通过合理选择电导增益,该位置选择策略可在任意传输线长度下有效抑制谐波传播放大。仿真和实验结果均验证了所提策略的正确性和有效性。     

谐波电压下的并网逆变器电流与功率协调控制

通过对电网电压中的高次谐波进行分析,其对并网逆变器功率波动与电流谐波影响较大.首先分析高次谐波电压对电流和功率产生的影响,进而提出一种电流与功率协同控制策略,设计级联低通滤波器滤除指令电流中的高次谐波分量,采用加权思想实现电流/功率协同控制,根据系统控制频率设计准比例谐振(QPR)控制器实现并网电流无谐波.避免了锁相环...     

基于谐振数字滤波器的直驱式永磁同步电机转矩脉动抑制方法

由于受逆变器的非线性特性、转子永磁体磁场谐波和齿槽转矩等因素的影响,永磁同步电机定子电流中含有大量的高次谐波分量,这些谐波分量与转子永磁体磁场作用,使电机产生转矩脉动,特别在直驱系统中,转矩脉动更为严重。针对这一问题,提出一种基于谐振数字滤波器的转矩脉动抑制方法。该方法基于理想谐振控制器在谐振频率点处的增益为无穷大,可以对谐振频率点处的正弦信号实现零稳态误差跟踪控制的特点,在文中设计了一个谐振数字滤波器,并把它串联在电流环PI控制器的输出端。通过谐振控制器产生谐波电压补偿信号,抵消电流环PI控制器输出电压中的谐波分量,实现对输出电压的数字滤波,从而减小定子中的谐波电流含量,实现对转矩脉动的抑制。仿真与实验结果验证了文中所提方法的正确性和有效性。     

基于滑动平均滤波的三相并网逆变器多谐振控制器

为了降低三相LCL型并网逆变器中高次谐波和网侧背景谐波对并网电流电能质量的影响,提出了一种基于滑动平均滤波器的多谐振(multi resonance based on moving average filter,MR-MAF)控制器。首先根据滑动平均滤波器的频域特性设计控制器,使其具有近似比例积分多谐振控制器的结构,实现谐波抑制。然后,引入2个可调系数,对该控制器控制性能进行灵活调整。最后,通过仿真和样机实验,验证了所提MR-MAF控制器在谐波抑制和提高电能质量方面的有效性。结果表明,与经典的比例积分多谐振控制器相比,本文提出的控制器不仅可以在保持相同动态性能的情况下并联多个谐振项,而且稳态性能更优,谐波含量由6.8%降至4%。因此,本文所提控制器具有结构简单且抑制谐波频带范围宽的特点,可为改善三相并网逆变器在多谐波环境下的控制性能提供参考。     

电网谐波背景下风电并网逆变器的PRI控制方法

针对分布式发电接入的配电网常常因负荷影响而含有大量的低次谐波问题,分析了分布式发电中电网电压对逆变器并网电流的影响,提出了一种兼具谐波补偿和直流扰动抑制功能的比例谐振积分(PRI)控制器。与传统比例谐振(PR)控制器相比,积分环节的引入有效地提高了控制器的低频增益,特别对直流分量的扰动具有明显的抑制效果。最后在1台50kW的三相三电平并网逆变器上进行了样机实验。实验结果表明,PRI控制器不但可以在稳态时大幅减小并网电流的谐波含量,而且在动态过程中可以迅速地抑制并网电流的直流扰动。PRI控制器非常适合作为分布式发电并网逆变器的控制方法。     

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。     

基于准比例谐振的VIENNA整流器中点电位平衡策略

传统双闭环PI控制由于相位误差的存在难以实现交流量的零静差跟踪,同时dq解耦控制策略往往又需多次坐标变换,不利于数字实现。基于此,将准比例谐振控制器(QPR)引入VIENNA整流器的控制系统,同时针对直流侧电压不平衡问题,提出一种基于QPR控制器的直流侧电压中点平衡控制策略,进一步改善网侧电流质量,提升整机效率。为验证文中策略的正确性,构建了基于QPR控制的VIENNA整流系统完整的仿真模型与实验样机,结果表明该控制策略可有效改善直流侧均压并有效抑制网侧电流谐波影响,动静态性能优良。     

基于频率自适应谐振控制器的静止无功发生器电流控制

为了提高静止无功发生器(SVG)的补偿性能、增强谐波抑制能力、拓宽补偿带宽,提出一种基于谐振控制器(RC)的电流控制策略。通过对基波无功和特定次谐波分别设置对应的RC,利用控制器在谐振频率点的无穷大开环增益,实现基波和谐波电流的无静差跟踪。通过数字信号处理芯片(DSP)实现控制功能,为了避免数字化过程引入的控制器性能偏差,直接在离散域进行控制器设计,并针对RC开环增益对电网频率敏感的特性,利用固定基波周期采样点数,实时调节采样周期的数字锁相环,保证控制器谐振频率实时跟踪电网频率变化,提高装置鲁棒性。实验结果验证了本文提出控制策略的有效性。     

两级式单相光伏并网逆变器输入电压PI+QPR鲁棒控制器设计

为了提高MPPT效率,必须抑制两级式单相光伏并网逆变器系统输入电压的低频纹波分量。深入研究了基于PI级联准比例谐振(PI+QPR)控制器的纹波抑制策略,给出了具备纹波鲁棒抑制能力的电压控制器设计准则和设计方法。首先建立了两级式单相光伏并网逆变器输入电压低频纹波分量抑制分析的数学模型;然后,以前置电容式Boost变换器为例,分析了纹波抑制条件以及环境因素对该条件的影响;在此基础上,推导出具有低频纹波鲁棒抑制能力的输入电压控制器参数设计准则;给出了PI+QPR控制器的解耦设计方法,使得PI控制器负责系统的鲁棒稳定性,而基于纹波鲁棒抑制条件设计QPR控制器参数,从而确保系统兼具鲁棒稳定和低频纹波鲁棒抑制能力;最后,通过200V·A的样机仿真验证了理论分析的正确性和可行性。     

比例谐振控制器在空调风机降噪技术中的应用研究

针对空调风机运行过程中磁场畸变和逆变器非线性因素导致的振动噪声问题,提出一种基于比例谐振控制器的降噪技术.首先对永磁同步电机的谐波电流进行了分析,研究了在同步旋转坐标系下的PI控制器上并联比例谐振控制器(PR控制器)实现对电流谐波抑制的原理,同时推导了PR控制器在时域下的模型和公式.通过采用在控制程序中实时计算PR控制器参数的方法,提出并验证了PR控制器的在空调风机中的谐波及噪音改善方案,最后通过实验测试对比验证了该方法对谐波抑制和噪音异音点消除的有效性.     

基于MMC的新型铁路功率调节器的PIR控制策略

对于铁路供电系统的负序电流、无功补偿及谐波抑制问题,铁路功率调节器(RPC)具有良好的综合治理效果。采用MMC构造的新型RPC(MMC-RPC)具有耐高压、容量大和波形质量好等优点。首先分析了MMC-RPC的拓扑结构,并建立了数学模型;其次以Scott牵引变压器供电系统为例分析了电流补偿的方法;然后采用比例-积分-谐振控制器实现了交流补偿电流的准确控制以及MMC桥臂环流的抑制;最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,结果验证了所提出控制策略的有效性。     

基于准比例谐振双闭环控制的电网模拟器逆变侧设计

针对电网模拟器逆变侧控制,传统的比例积分控制对给定电压的跟踪存在静差值、延时和振荡等问题,提出电网模拟器逆变侧电流内环、电压外环均采用准比例谐振(QPR)控制。选用了合适的电网模拟器结构,建立了单相逆变器的数学模型,采用LC滤波器,设计了QPR双闭环控制器。仿真对比传统比例积分控制,验证了准比例谐振控制器能有效的提高系统对指令电压的跟踪能力和输出电压的稳定性。基于控制器硬件在环测试(CHIL)技术搭建了电网模拟器实验平台并进行实验,验证了该控制策略的可行性。     

基于五电平的LCL型并网逆变器控制策略研究

引入一种新型五电平逆变电路,与具有复杂电路拓扑结构的传统多电平逆变器相比,其所用的开关器件最少,电路拓扑结构简单,适用于中低功率场合的要求。将其用于单相并网系统,对其电路拓扑结构和工作原理进行分析,同时在并网逆变器接口采用LCL滤波器结构来抑制并网电流的高次谐波。采用并网电流和电容电流双闭环控制策略来抑制系统振荡,提高系统稳定性。对传统基于比例积分(PI)控制的电流双闭环控制策略进行改进,外环采用多重比例谐振(PR)控制器,针对特定次谐波补偿,无需电网电压前馈,可有效抑制电网电压背景谐波的干扰,并通过实验验证了该方法的有效性。     

基于改进型比例谐振控制的三相光伏并网策略

为弥补比例谐振（PR）控制器带宽窄、抗频率偏移能力差等缺点,利用 Matlab/Simu-link 仿真软件分析了准比例谐振（Quasi-PR）控制器的不足,并在其谐振环节增加零点,以提高其在谐振频率处的增益;与 Quasi-PR 控制器进行比较,结果表明改进后的 Quasi-PR 控制器提高了系统的响应时间与电网的抗干扰能力,减小了跟踪电流误差。