基于虚拟磁链观测器的SVG的无源控制算法研究

三相四桥臂静止无功发生器(SVG)在解决三相四线制低压供电系统中由三相不平衡、非线性负载所带来的电流不平衡及严重畸变,功率因数低等问题有明显的优越性。针对三相四桥臂SVG的非线性强耦合特点,提出一种基于虚拟磁链观测器的无源控制(PBC)算法。基于系统的无源性提出一种非线性控制策略,并采用abc坐标系下的3D-SVPWM进行调制,产生控制SVG主电路的开关信号,从理论上保证了闭环系统的渐进稳定。最后,通过仿真试验与传统PR、PI控制比较,验证该控制策略的有效性和优越性。     

一种新型并联混合有源电力滤波器拓扑的研究

从改变有源电力滤波器(APF)中输出低通滤波器(LPF)滤波电感的结构出发,提出一种新型并联混合有源电力滤波器(SHAPF)拓扑.SHAPF能减小控制器带宽、增加系统的稳定裕度,有效抑制数字控制固有延迟引起的负荷与系统间阻抗谐振.它能与无源滤波器并联运行,降低有源部分容量,从而减小损耗和降低装置成本,为非线性负荷电能质量治理提供了新的解决方案.这种新的拓扑结构既适用于单相系统,又适用于三相系统.主要对单相系统进行了分析,动态模拟实验证实了该拓扑结构的可行性.     

电压型PWM整流器非线性控制策略综述

为提高PWM整流器的性能,国内外学者开始将非线性控制理论应用到PWM整流器控制中。介绍了几种国内外三相电压型PWM整流器非线性控制策略的研究现状,包括反馈线性化控制策略,基于Lya-punov稳定理论的控制策略,基于无源控制理论的控制策略,模糊控制策略和基于人工神经网络理论的控制策略,并进行了分析。     

基于MMC-UPFC无源性滑模变结构控制的电网不平衡治理策略

电网三相不平衡是城市电网中的常见问题。基于模块化多电平换流器的统一潮流控制器(MMC-UPFC)是智能电网主动控制的重要工具。首先提出了一种MMC-UPFC的基于无源性滑模非线性控制策略。该策略首先基于无源性理论,利用阻尼注入方法,建立了基于MMC欧拉–拉格朗日模型的UPFC正、负序无源控制器,并将滑模变结构控制与无源控制相结合,解决了无源控制对系统参数精度要求高的问题,赋予整个系统响应速度快、对参数与外部变化不敏感的特点。其次利用MMC-UPFC串联侧换流器,补偿线路负序电压分量,进行电网三相不平衡治理。最后结合实际工程实例,构建了27电平MMC-UPFC仿真系统,详细验证了所提出的MMC-UPFC控制策略及其对电网三相不平衡治理的有效性。     

基于电流跟踪的并联混合有源滤波器单周控制

针对目前已有的有源电力滤波器控制策略的缺陷,本文提出了一种新型的非线性控制方法——基于电流跟踪的单周控制方法。在采用ip-iq法进行谐波检测的基础上,将这种控制策略用于并联混合型有源滤波器(SHAPF)进行谐波补偿,同时,利用PSCAD/EMTDC仿真软件,搭建了谐波源电路,并对并联混合有源滤波器的拓扑结构及其相应参数进行了设计。仿真结果表明,上述控制方法能使SHAPF有效工作,可以实时、准确地检测出各次谐波电流,并能有效抑制谐波,具有一定的可行性。     

基于不对称级联逆变器的串联混合有源电力滤波器

提出了一种基于不对称级联多电平逆变器(ACMI)的串联混合有源电力滤波器(SHAPF)及其控制策略.其中,ACMI的各单元逆变器的输出额定电压呈3的幂次方增长,N个单元逆变器的级联可以输出3N电平的阶梯波电压.该SHAPF的串联有源部分被控制为一个幅值由负荷电压基波有效值偏差确定、相位与线路终端电压基波正序分量相同的基波正弦电流源,用同一个装置和同一套控制策略可以实现电源电压扰动(包括谐波、电压降落和不对称等)隔离、负荷谐波电流补偿、负荷节点电压基波幅值调整、线路终端功率因数调整和故障电流限制等功能.与传统SHAPF相比,该SHAPF具有功能多、控制简单、补偿效果好以及其串联有源部分开关损耗小和易于实现大容量化等优点.数学推导和仿真分析验证了该SHAPF及其控制策略的正确性和有效性.     

具有精确非线性补偿的三相光伏并网逆变器滑模变结构控制策略

三相并网逆变器中,由于死区效应和开关延时带来的非线性将导致逆变器输出电压的严重失真,以致并网电流的总谐波失真增加。提出了一种新型的具有精确非线性补偿的三相光伏并网逆变器滑模变结构控制策略,以抑制并网电流谐波,并提高其动态响应速度和鲁棒性。该控制策略将d-q坐标变换下的非线性补偿实现于离散积分滑模控制中。分析了逆变器输出电压的非线性,并建立了相应的非线性效应模型。根据此新模型设计了离散积分滑模控制策略。该控制策略既实现了精确的非线性补偿,也保证了整个系统的强鲁棒控制,并在一个100 kW的三相光伏并网逆变器样机上得以证实。仿真和实验结果表明:所提控制策略实现了系统全局稳定性控制、动态响应快速、鲁棒性强以及优良的电流谐波抑制能力。     

SHAPF的双闭环线性自抗扰控制

鉴于并联混合型有源电力滤波器(SHAPF)的动态性能要求,针对一种适用于现有中高压配电系统的三相SHAPF,在其状态空间模型的基础上,设计出一种基于线性自抗扰控制(LADRC)技术的双闭环控制系统。基于LADRC的控制系统能够估计出系统所有不确定因素和外部干扰等引起的总扰动并进行补偿,补偿性能良好,其算法简单,易于实现,具有一定的工程应用价值。仿真结果验证了基于LADRC的控制策略的有效性。     

NPC型三电平三相四线制SAPF非线性无源控制策略

针对线性控制器依赖局部线性化方法的缺点,提出并联型有源滤波器(SAPF)非线性无源控制策略。根据被控对象二极管钳位(NPC)型三电平三相四线制SAPF在dq0坐标系下的欧拉(EL)数学模型分析其无源性;从能量角度出发构造能量存储函数,得到能使被控量收敛至期望值的无源控制规律;以使内环电流解耦为目的,采用阻尼注入法对其简化,提高系统的动态性能;对所设计的NPC型三电平SAPF的非线性无源控制方法进行了仿真及硬件实验。结果表明,所设计的基于非线性无源控制策略的NPC型三电平SAPF能够实现电网平衡/不平衡情况下的电流低谐波、直流侧电压稳定及中点电压平衡;与传统的双环PI控制策略相比,具有较好的补偿效果。     

三相电压型PWM整流器的滑模变结构无源控制

三相电压型PWM整流器在应用中需要更加优良的动、静态性能。针对整流器的非线性强耦合特点,提出了一种滑模变结构无源控制算法。算法中电压外环采用滑模变结构控制,电流内环采用无源控制。滑模控制中以整流器输出直流电压误差为状态变量构造指数衰减律切换面。无源控制中采用状态误差构造能量存储函数并以误差存储函数为Lyapunov函数,通过注入阻尼使系统快速收敛到期望稳定平衡点。根据误差存储函数的收敛条件设计了整流器的无源控制器,实现了各变量的解耦控制。用PSCAD/EMTDC软件进行仿真分析。与双闭环PI控制对比,仿真结果表明该控制策略具有良好的动、静态性能和鲁棒性。     

基于李雅普诺夫函数的并联型混合有源电力滤波器非线性控制方法

针对有源电力滤波器电流谐波分量检测复杂、非线性负载变化时电源电流畸变的问题,提出基于李雅普诺夫函数的并联型混合有源电力滤波器(SHAPF)非线性控制方法。在建立SHAPF仿射非线性模型的基础上,设计电压-电流双闭环控制回路。从稳定性角度出发,针对内环电流环提出基于Lyapunov函数的非线性控制策略,实现无功补偿电流的解耦控制,快速跟踪谐波参考电流,并以增强系统抗干扰性能为优化目标,求取控制器最优增益,确保线路参数发生摄动或负载需求发生阶跃变化时,系统仍能稳定运行。外环电压环采用滑模非线性控制方法,保持电容电压平稳,实现负载突变时的动态调节。应用Matlab/Simulink软件进行仿真分析,并基于d SPACE实验平台验证所提出控制策略的可行性和有效性。仿真和实验结果表明:基于Lyapunov函数的非线性控制方法具有简单易行、稳定性高、鲁棒性强的特点。     

基于无源与自抗扰的Vienna整流器控制策略研究

为提高整流器抗干扰能力与减少对电网的不良影响,采用T型VIENNA整流器实施直流输出电压、交流输入电流的综合控制。在建立三相T型VIENNA整流器数学模型的基础上,提出非线性虚拟阻尼注入的无源电流控制算法,使输入电流具有跟踪速度快、稳态精度高、谐波畸变率低的特性;采用直流侧电压反馈误差非线性控制的自抗扰算法,实现了在负载扰动和电网电压波动时直流侧电压的快速恢复和稳定输出。该控制策略与典型的电压比例-积分调节(proportional-integral controller,PI)+电流PI或传统无源电流控制策略相比,可使Vienna整流器运行于高功率因数,低谐波畸变率,直流侧输出电压稳定,抗负载、电网电压扰动能力强。仿真与实验结果验证了T型Vienna整流器电压、电流误差非线性控制的无源与自抗扰策略的可行性和有效性。     

向海岛电网供电的MMC-HVDC有源/无源切换控制策略

基于模块化多电平换流器的直流输电系统(Modular Multilevel Converter based High-voltage Direct Current, MMC-HVDC)可为海岛电网等重要领域供电,当海岛电网处于有源和无源网络切换过程中时,存在有功功率不平衡、交流电压振荡等不稳定问题。因此,提出一种向海岛电网供电的MMC-HVDC有源/无源切换控制策略,该控制策略对外环功率控制和相角控制进行优化,消除切换时刻的瞬时有功功率不平衡,实现海岛电网的平稳切换。最后在PSCAD/EMTDC中搭建三相MMC仿真模型。仿真结果表明,在所提出控制策略的作用下,系统在有源、无源及两者切换时刻皆可正常运行,验证了所提控制方法的有效性和正确性。     

新型站用统一电能质量调节器及控制策略

提出了一种改善变电站电能质量装置站用统一电能质量调节器(UPQC)结构及其控制策略,所提UPQC可接入三相三线或三相四线系统中并实现串并联电能质量调节。给出了UPQC内部串联及并联有源电力滤波器(APF)直接补偿控制策略,其中串联APF控制为基波正弦电流源,并联APF控制为基波正弦电压源。所提控制策略无需检测电压和电流补偿量,有效降低了系统控制复杂度。最后通过系统仿真及样机实验验证分析了所提站用UPQC及控制策略对不平衡负载、非线性负载等工况下的电能质量提升的有效性。     

基于仿射系统模型的含间谐波的有源电力滤波器电流跟踪策略

从三相三线并联型有源电力滤波器的平均化模型出发,推导出其仿射系统模型,基于该模型利用无源性理论设计三相三线并联型有源电力滤波器的外层电流跟踪策略,并且证明在这种控制策略下系统能够渐进稳定地跟踪指令电流信号,即该控制策略可实现三相三线并联型有源电力滤波器对含谐波及间谐波复杂电流信号的精确补偿,最后通过Matlab/Simulink搭建系统的仿真平台,仿真结果说明,采用该控制策略能够对间谐波电流有较好补偿效果。     

三相电流源型STATCOM的无锁相环控制策略

为了解决传统锁相环控制只能获取电网电压角频率,而没有考虑电网电压的相位,锁相不精确,影响整个系统的控制性能等问题,提出一种适用于电流源型STATCOM的无锁相环控制策略。该策略对三相电网电压进行坐标变换,并根据各坐标系之间的关系得到与电网相电压同步旋转的相角,能够实时、精确地检测到电网电压的频率和相位角。详细论述了该控制策略,并在Matlab/Simulink中搭建系统仿真模型。仿真结果验证了该控制策略的有效性,同时表明该控制策略具有提高系统的检测精度,加快系统的动态响应速度等优势。     

三相PWM整流器的滑模控制和反馈线性化

建立了同步旋转坐标系下的三相电压型脉宽调制(PWM)整流器的非线性数学模型,针对常规的控制策略动态性能较差的特点,提出一种该坐标系下的电压外环滑模控制算法,电流内环采用状态反馈精确线性化控制策略。进而给出了整流器的硬件设计,实验结果表明样机输入电流正弦,直流电压稳定,功率因数高,且具有良好的动、静态性能,验证了该控制策略的正确性和有效性。     

电容中点式三相四线制SAPF混合无源非线性控制策略

电容中点式三相四线制并联型有源滤波器(SAPF)相比于三相三线制SAPF,附加了零序电流通路,因而可在电网平衡/不平衡时补偿非线性负荷产生的各次谐波、零序及无功电流。利用SAPF的无源性对其进行非线性的无源控制(PBC)可取得较常规的线性和非线性控制器更好的补偿效果,且在电网不平衡时无需检测和处理谐波电流的正负序分量。文中提出了一种电容中点式三相四线制SAPF的混合无源控制策略。首先,根据被控对象SAPF在dq0坐标系下的EulerLagrange数学模型分析其无源性,并计算得到了能使被控量收敛至期望值的SAPF内环电流无源控制规律;然后,采用阻尼注入法对其进行简化,得到能使内环补偿电流完全解耦的新的无源控制规律,提高系统的动态性能;接着,根据直流侧总电压和差压与补偿电流存在紧密联系,设计了基于2阶低通滤波器控制的SAPF外环电压控制器;最后,通过Simulink软件仿真和实验验证了将文中混合PBC用于SAPF控制的可行性和优越性,相比于传统的比例—积分控制,所提出的控制方法有更快的响应速度和更好的补偿效果。     

HVDC与发电机励磁的非线性综合控制策略

提出了一种用于改善交直流混联系统暂态稳定性的非线性控制策略,具体做法是通过建立高压直流输电(HVDC)与发电机组成的综合系统模型,应用最优变目标控制(OVAC)理论推导出了HVDC与发电机励磁的非线性综合控制策略.该控制策略首先驱动系统到达按最大稳定域选择的人工中间稳定平衡点,然后才驱动系统到达期望的稳定平衡点.仿真实验结果表明,该控制策略能够较好地提高交直流互联系统的暂态稳定性.     

基于Matlab／Simulink的三相逆变器控制策略的仿真研究

本文对三相四桥臂逆变器系统的主电路拓扑结构及控制策略等问题进行了理论分析和计算机仿真实验研究。分析了三相逆变器的中点电压同逆变桥开关状态相对应这一特性,提出了一种基于SVM的控制四桥臂三相逆变器控制方案,该控制方案易于实现带不平衡负载、非线性负载。仿真结果证明该控制方案是可行的。