电网不平衡情况下级联星接STATCOM的控制策略

STATCOM能否承受电网不平衡的冲击,在电网不平衡时持续稳定运行并提供有效的动态无功支撑,是其性能好坏的直接体现。本文从抑制负序电流和有功功率平衡的角度出发,利用叠加原理,提出级联星接STATCOM的负序电压前馈和零序电压稳压的控制方法。通过在逆变端口电压中叠加负序分量来抑制负序电流,在逆变端口电压中叠加零序分量将正序无功电流与逆变端口电压负序分量作用产生的有功功率予以抵消,从而实现了三相直流电压的稳定。该方法可以应对电网故障时负序电压对装置的影响,避免了装置在电网故障时直流电压失稳,同时能够准确地补偿动态无功。本文所提策略最终经过Matlab/Simulink完整仿真测试及RTDS试验测试。     

永磁直驱变速恒频风电系统并网逆变器研究

针对永磁直驱风电系统,采用全功率脉宽调制(PWM)逆变器实现变速恒频并网。并网逆变器采用基于电网电压定向的矢量控制策略。构建电压外环和电流内环,电压外环用于稳定直流电容电压,电流内环实现有功能量和无功能量的解耦输出。仿真和实验均表明该控制方法可实现系统单位功率因数运行,注入电网电流正弦度较高,并网电流总谐波畸变率(THD)低于5%,且系统具有较好的动、静态性能。     

不平衡电网下并网逆变器功率模型预测控制

当电网电压不平衡时,并网逆变器侧有功/无功功率波动、并网电流谐波显著增加。为解决该问题,提出一种新型的模型预测功率直接控制策略MPDPC(model predictive direct power control)。在该控制策略中,采用电网电流、电网电压及其1/4周期延迟信号和电容电压差搭建功率模型;然后选择功率模型预测控制中最优的开关状态,有效地消除了逆变器输出有功功率2倍频脉动,电流谐波,实现给定有功功率和无功功率的精确跟踪。仿真和实验结果表明,该方法能消除电流谐波,实现三相电流基本平衡。     

不平衡电网下并网逆变器的模型预测电流限幅灵活控制

针对不平衡电网电压下,并网逆变器出现的功率波动和过电流问题,提出了一种并网逆变器不平衡及电流限幅模型预测控制方法。该方法以平衡电流、抑制有功和无功功率振荡为目标来设计电流参考发生器,然后通过功率参考发生器获取功率参考设定值与输出电流峰值阈值的定量关系,用于指导不平衡电网电压下的功率参考设定。在此基础上,利用空间矢量调制原理给出了基于参考电压建立代价函数法的并网模型预测电流控制策略,实现对参考电流的准确跟踪。仿真和实验结果表明,所提方法可以灵活地实现电网电压不平衡条件下的输出电流平衡、有功恒定或无功恒定的控制目标,且能有效限制平衡电流模式、恒定有功模式以及恒定无功模式下的电流峰值。     

一种新型电网三相不平衡时VIENNA整流器的控制方法

三相/电平/开关中点嵌位VIENNA整流拓扑因为良好的谐波性能和较低的管子电压应力而在AC-DC单向整流器中得到广泛的应用。以抑制直流电压纹波和单位功率因素校正为控制目标,该文给出一种新型的abc自然坐标系下电网三相不平衡时VIENNA整流器的控制方法。首先通过已经提出的直接解耦同步法(direct decoupled synchronization method,DDSM),得到三相不平衡电网电压的正负序分量和参数,然后结合对电网三相不平衡时VIENNA整流器的数学建模和分析,得到了abc坐标系下电流环三相参考电流的给定方案。这些给定参考电流仍然是基波频率的正弦信号并可以很方便地进行跟踪。与传统的双坐标变换法相比,该方法通过有效结合直接解耦同步法并直接在abc自然坐标系下给定三相参考电流,大大简化了控制方法的复杂程度。通过DSPACE半实物仿真实验,验证了该方法的工作性能。     

不对称电网电压下VSC-HVDC模型预测直接功率控制

不对称电网电压下采用传统定义的瞬时有功和无功实现直接功率控制时,会产生较多的电流谐波,导致交流电流波形发生严重的畸变。为此,引入新型无功代替传统无功。对比了分别采用传统无功和新型无功时的区别,并定性分析了采用传统无功产生电流谐波的原因。基于有功和新型无功建立了三电平电压源换流器高压直流输电(high voltage direct current transmission based on voltage source converter,VSC-HVDC)功率模型,提出模型预测直接功率控制策略(model predictive direct power control,MPDPC),实现了不对称电网电压下有功和新型无功波动的有效抑制和直流侧电容电压平衡,并保证了良好的电流波形质量。基于新型无功的MPDPC可以适应对称和不对称电网电压,实现了功率的直接控制,避免了电压、电流的正负序分解和功率补偿策略。在PSCAD/EMTDC中搭建两端三电平VSC-HVDC仿真系统,仿真结果验证了所提策略的正确性和有效性。     

直流融冰装置零功率试验原理及实际工程试验研究

目前有关直流融冰装置零功率试验(ZPT)电气特性的相关研究成果较少。为此,采用EMTDC软件对直流融冰装置零功率试验进行深入研究,包括:零功率试验原理、直流电流电压及其谐波特性、交流谐波特性、有功与无功分析、阀电流与阀电压分析、通态电流上升率和断态电压上升率分析等。结果表明:直流融冰装置触发角越小,短路直流电流越大,换流器内部的电压降越大,直流端口电压越低;直流电流特征谐波为12k1(k1=1,2,3,…)次谐波,直流电压谐波为6k2(k2=1,3,5,…)次谐波,且其直流分量很小,且随着触发角的增大,直流分量减小,交流分量增大;融冰装置的有功损耗很小、无功损耗很大,且随着电流的增大,无功损耗成比例增大。     

不平衡电网电压下精简矩阵变换器扩展直接功率模型预测控制

针对精简矩阵变换器（RMC）传统直接功率预测控制在电网电压不平衡工况下网侧电流畸变严重、输入功率和直流侧输出电压存在较大波动的问题。该文提出一种适用于RMC的扩展直接功率预测控制方法。推导分析不平衡输入电压下有功功率和无功功率的二倍频波动表达式，利用1/4电网周期延迟法提取电网电压、电流正负序分量，采用扩展瞬时功率理论重新构建瞬时功率的参考值，实现网侧功率和直流电压纹波波动的自抑制，最后搭建一台实验样机对所提方法进行了验证。实验结果表明，电网电压不平衡下所提方法使直流侧输出电压、有功功率和无功功率波动相较传统直接功率预测得到了有效抑制，实现了RMC网侧电流正弦且单位功率因数运行，验证了所提出方法的有效性和正确性。     

关于瞬时无功功率理论的探讨

通过瞬时无功功率P-Q理论(IRP)及电流物理分量理论(CPC)在电网电压、电流为正弦的三相三线制不对称电路中的应用的对比,表明瞬时无功功率理论的分析结果与电路中的某些功率现象不一致:即无功功率Q为零时,瞬时无功电流可能不为零;有功功率P为零时,瞬时有功电流不为零;电源电压为正弦,负荷为非谐波源时,瞬时有功电流和瞬时无功电流中都包含三次谐波分量。瞬时有功功率p、瞬时无功功率q与有功功率P、无功功率Q及不平衡功率D之间的关系说明p、q分别与多个功率现象相关,仅用P、Q的瞬时值不能无延时的辨识三相负荷不对称系统的功率特性。这一结论对有源电力滤波器的控制算法具有重要意义。     

改进型的i_d-i_q谐波检测方法研究与仿真

准确、快速、易于实现的谐波检测方法对有源电力滤波器的控制十分重要。在总结现有谐波检测理论的基础上提出了一种谐波检测方法,该方法不受电源电压畸变影响。通过对三相电源电压的预处理分离出电压正序分量,进而利用d-q变换实现了电流基波正序有功分量的准确检测。研究结果表明,该算法在理想电网电压和畸变电网电压条件下,均能获得正确的基波正序有功和无功电流,为在有源电力滤波系统中实现对谐波电流、无功电流和不对称分量的综合补偿提供了合理的参考指令电流。     

单相电路瞬时谐波及无功电流实时检测新方法

为了解决单相电路瞬时谐波及无功电流检测方法算法复杂的问题,对单相电网电流进行了分解,并提出了一种新的单相电路瞬时谐波及无功电流的检测方法,该方法采用与电网电压同频的单位正余弦信号分别与电网电流直接相乘,并经低通滤波后得到电网电流中的瞬时基波有功电流及瞬时基波无功电流,进而得到地谐波电流。对检测方法中锁相环的作用进行了详细的理论分析,指出了其可以省略而简化算法的条件,仿真和实验证明该方法能实时准确地     

基于综合矢量的功率定义及在无功和谐波电流检测中的应用

本文在综合矢量平面上定义了三相电路的有功功率及无功功率 ,以电压为参考 ,直接对三相瞬时电压、电流运算 ,获得三相电流的谐波及无功电流 ,该方法算法简单。仿真结果证明该方法具有满意的检测效果。本文中功率的定义不仅具有明确的物理意义 ,而且适用于谐波及无功电流的检测     

并联型有源电力滤波器两种控制方法的性能分析

通过分析有源电力滤波器的补偿谐波的工作原理,提出了一种基于功率平衡双闭环的新型控制方法,将逆变器输出电流的参考值直接从负载电流中减去基波有功分量,消除了谐波检测的过程,控制更简单,但稳态误差大,动态稳定性差.在此基础上提出了基于瞬时无功理论负载谐波电流前馈的控制方法,采用三相锁相环对电网电压的相位进行跟踪锁定,使谐波电流检测、系统谐波及无功补偿更精确.通过Matlab仿真研究及对两种方法的性能进行对比,加负载谐波电流前馈能起到更好的补偿效果.     

基于缩短矢量的功率定义及在无功和谐波电流检测中的应用

本文在综合矢量平面上定义了三相电路的有功功率及无功功率,以电压为参考,直接对三相瞬时电压、电流运算,获得三相电流的谐波及无功电流,该方法算法筒单。仿真结果证明该方法具有满意的检测效果。本文中功率的定义不仅具有明确的物理意义,而且适用于谐波及无功电流的检测。     

改进型PR控制器在岸电中的研究与工程示范

提出一种基于比例积分(PI)结合改进型比例谐振(PR)控制的空间矢量脉宽调制(SVPWM)的控制方法。传统变频电源一般采用基于PI控制的电压电流双闭环控制方法,但该控制在三相静止坐标系下跟踪正弦参考指令电流很难消除静态误差。而通过PR控制器可对特定频率下的交流指令进行无静差跟踪,将传统矢量控制下的有功和无功电流分量转换到静止坐标系下,避免了繁琐的计算。仿真和实验表明,通过此方法调节时,只需设置控制器谐振频率为电网电压基波角频率,即可实现基波电流无静差跟踪,比传统电压定向矢量控制方式更简单,且相较PI控制谐波含量小,电压畸变率明显降低,提高了控制系统的鲁棒性和电网电能质量。     

具有不平衡负载的功率因数补偿策略的研究

将单相谐波和无功电流检测方法应用于三相系统中。在每相中分别采用与电网电压同频同相的单位正弦和余弦信号与该相负载电流相乘,经过低通滤波和处理后得到各相的瞬时基波有功电流和瞬时基波无功电流,进一步可得到谐波指令电流,和补偿谐波、无功及不平衡电流的指令电流,通过该电力滤波器补偿后,解决了三相不平衡问题,得到高的功率因数。通过仿真研究,证明了该方法的正确一性。     

级联H桥有源电力滤波器直流电压控制策略研究

采用级联H桥结构的有源电力滤波器是治理中压电网电流谐波的理想方案之一,其中,级联H桥有源电力滤波器直流电容电压的稳定控制是关键点。在分析直流电容电压波动的基础上,提出级联H桥有源电力滤波器直流电压控制策略。这一策略通过控制基波正序有功电流,使总电压稳定;通过微调相输出电流,调节相间有功分布,控制相间均压;通过在每个子单元逆变电压上叠加一个与基波补偿电流方向有关的电压矢量,实现相内均压。根据有源电力滤波器的特点,使控制装置输出一个稳定的基波正序无功电流,用以提高相内均压的控制效果。在低压实验平台上搭建两级级联单元,验证级联H桥有源电力滤波器直流电压控制策略的有效性,为后续高压试验及中高压应用提供理论基础。     

电力谐波锁相测量技术

提出了电力谐波锁相测量技术。设置正余弦参考信号的频率为电流任意次谐波的频率,与电流相乘并取一个工频周期平均值,得到该次谐波相对于参考信号的正余弦分量幅值,将该次谐波的正余弦分量幅值分别与正余弦参考信号相乘后比例相加,得到该次谐波的幅值与相位;设置正余弦参考信号的频率为工频频率,分别与电压相乘并取一个工频周期平均值,得到电压相对于参考信号的正余弦分量幅值,将电压与电流相乘得到一个工频周期内的平均有功功率,根据电压和电流基波相对于参考信号的正余弦分量幅值及有功功率,运算得到电流基波的无功分量;将电流减去电流基波再加上电流基波的无功分量得到消谐总补偿电流。对所提出的方法进行了仿真验证。     

基于幅值积分的光伏并网功率调节系统研究

三相光伏并网功率调节系统控制的关键之一是谐波、无功电流的准确检测和光伏有功电流指令信号的形成。为得到与电网电压正序基波同频同相的光伏有功电流,分析了幅值积分正序基波提取方法中参数K对输出正序基波电压相位偏移的影响,推导出K与频率偏差和正序基波电压相位偏移的关系式,合理取K值可准确提取正序基波电压。该系统无需锁相环可得到同步正、余弦信号。在ip-iq法基础上,引入2个标准选择器,使光伏有功电流与谐波、无功电流任意组合形成并网指令电流,实现有功注入与谐波抑制、无功补偿的任意组合性功能。MATLAB/Simulink仿真和RT-LAB实验结果验证了理论分析的正确性。     

电网电压畸变下的单相级联H桥变流器无锁相环控制

传统单相级联H桥(cascaded H-bridge,CHB)变流器采用dq控制,在电网电压畸变情况下,控制性能受锁相环影响较大。为此,文章提出电网电压畸变下的单相CHB变流器无锁相环控制方法。首先通过构造级联延迟信号消除(cascaded delayed signal cancellation,CDSC)模块,快速提取电网电压基波信号;然后将其矢量化,根据瞬时有功功率、无功功率和电压、电流之间的关系计算参考电流信号,完成对有功电流、无功电流的独立控制。此外,通过电网电压前馈进一步减轻电网电压畸变对电网电流的影响;并由此完成各H桥直流侧的电压平衡控制。与传统的dq控制相比,无锁相环控制方法消除了构造正交电流信号造成的延时。三单元CHB变流器的仿真和实验结果证明了所提方法在电网电压畸变情况下的有效性。