三相四线制有源电力滤波器指定次数谐波控制策略

针对三相四线制低压配电网不平衡非线性负载的电能质量问题,提出采用矢量谐振控制器对电容分离型有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)进行指定次数谐波控制方案。在αβγ坐标系下对电容分离型APF进行建模,省去了在dq坐标系下的电流交叉解耦环节。比例谐振控制器应用在APF闭环控制系统时,存在各次谐振点附近谐振尖峰影响闭环控制系统稳定性和补偿精度的问题,采用矢量谐振控制器实现指定次数谐波跟踪控制,其分子零点与控制对象的极点抵消,实现控制系统降阶,提高了控制性能。仿真结果表明,所提控制方法在针对指定次数谐波补偿方面有着良好效果,其三相不平衡被抑制,直流侧电容电压得到均衡控制,证明了所提方法有效性。     

三相四线制逆变器并网电流复合控制策略

这里提出一种将比例积分(PI)控制、比例谐振(PR)控制及重复控制优势有机结合的复合控制策略,利用PI控制提高控制速度,PR控制及重复控制提高控制器的带宽及精度。此外,考虑到电网电压出现畸变及不平衡的状况,采用基波正序电压检测器提取电网电压基波正序分量,给出电流补偿命令来实现电网基波正序电流三相对称。利用PSIM搭建了三相四线制并网逆变器仿真模型,在理想与非理想两种工况下进行仿真验证,能实现三相电网电流保持平衡且畸变率下降,中线电流近似为零。     

三桥臂4线制PWM整流器控制策略研究

为实现三桥臂构成的4线制PWM整流器三相输入电流的平衡、正弦,以及直流母线两组电容电压的平衡,提出了一种基于三相静止坐标系下的三相输入电流独立控制策略,指出了电流控制器设计中要注意的问题,并分析了直流母线两组电容电压不平衡的原因,提出了一种简单的抑制方法.实验结果表明所采用的控制策略是有效的.     

一种新的不平衡控制策略的研究

三相逆变器的一个重要的性能是在三相负载不平衡时仍能维持三相输出电压的对称性.传统的对称分量法与叠加原理虽然能在三相逆变器带不平衡负载时通过对输出电压正、负、零序分量的不同补偿来维持三相电压的平衡,但该方法运算量大,适时性差,不宜控制.针对大容量中频400 Hz逆变电源,提出了一种新的不平衡控制策略,即谐振控制器的控制方法.该方法可以使逆变器在带不平衡负载时仍能维持三相输出电压的平衡,并能同时应用于三相三线制和三相四线制系统.推导了它的两种实现方式.仿真结果验证了该方法能有效地抑制由不平衡负载引起的输出电压畸变,获得高质量的输出电压波形.     

不平衡负载条件下三相四线制并联逆变器的下垂控制

当微电网孤岛运行时,不平衡负载的接入不仅会造成逆变器输出电压畸变,也会影响多逆变器并联运行的功率均分。首先分析不平衡负载造成三相逆变器输出电压畸变的根本原因。在此基础上,结合分裂电容三相四线制拓扑和三维空间矢量脉宽调制(3D-SVPWM),提出一种零轴控制策略,实现输出电压零序分量的抑制和分裂电容的均压控制;同时,采用准谐振控制实现对输出电压负序分量的抑制。针对基于下垂控制的多逆变器并联运行情况,详细分析不平衡负载对输出功率均分的影响和基本关系,提出一种改进分序虚拟阻抗下垂控制方法,基于二次广义积分构造虚拟阻抗来减小各序分量下输出阻抗的差异,有效解决了不平衡负载造成的输出负序功率和零序电流无法均分的问题。仿真和实验结果验证了所提出方案的有效性。     

电网不对称故障下PWM整流器输入输出功率谐振控制

为提高三相脉冲宽度调制(PWM)整流器在电压不对称时的运行性能,分析了电网电压不对称故障下三相PWM整流器在同步旋转坐标系中的瞬时输入无功、输出有功功率模型,采用基于比例谐振(PR)控制器的功率补偿环节对整流器输入无功功率和输出有功功率波动进行补偿。比例谐振控制器能够对波动变量进行直接控制,因此,控制系统不包含对电流、电压的正、负相序分解过程,提高了系统的响应速度。提出的控制系统能够在电压单相30%跌落条件下,有效消除整流器输入无功功率及输出有功功率的2倍频波动,维持直流母线电压稳定和单位功率因数运行。与输入功率谐振补偿策略进行的仿真与实验研究对比证明了所提控制策略的可行性和有效性。     

混杂负载条件下串联型微电网输出电压控制

不平衡/非线性混合负载是微电网易于遇到的一种复杂运行条件,它对系统输出电压控制提出了更高的要求。针对一种串联结构的新型微电网,研究了其在不平衡/非线性混合负载条件下的电压控制方法。给出了组合式三相串联型微网结构及其逆变环节等效电路;建立了被控对象的数学模型,并进行了电容电流内环比例调节、电容电压外环多准比例-谐振调节的双闭环控制器设计;通过仿真分析验证了双闭环控制作用下三相串联型微电网对不平衡/非线性混合负载条件的适应性。     

不平衡电网下模块化多电平换流器的直流环流均衡策略

不平衡电网下模块化多电平换流器（MMC）存在三相直流环流不均衡问题,易导致相间电流应力和热应力差异,降低其在不平衡工况下安全运行能力。该文从桥臂功率角度分析不平衡电网下三相MMC直流环流不均衡现象和基于零序电压注入的直流环流均衡机理。提出一种零序电压注入的直流环流均衡方法,通过网侧电流与直流环流偏差量计算得到零序电压相位,经过比例谐振控制器生成零序电压注入量,进而实现直流环流的快速、有效均衡。在所提出的控制策略的基础上,研究该方法对MMC桥臂电流峰值、有效值及子模块电容电压纹波的影响规律。仿真与实验结果验证了该文理论分析与控制策略的有效性。     

基于DSP-FPGA全数字控制的并联有源电力滤波器

简要分析了并联有源电力滤波器的工作原理,选取含有裂相电容的三桥臂电压源型逆变器作为系统主电路,输出电流采用动态滞环控制.针对三相四线系统,且考虑电网电压畸变和不对称情况,给出一种基于瞬时功率理论实现无功功率和谐波全补偿的控制策略,并设计了基于DSP-FPGA的全数字控制系统.仿真和实验结果验证了控制策略的正确性.     

一种基于48脉冲电压源逆变器的静止同步串联补偿器的设计与建模

详细阐述了基于48脉波电压源逆变器的静止同步串联补偿器（SSSC0的实现、控制系统设计及建模,在8个三相逆变器的输出电压回路中增加了1个电磁回路,该回路由18个单相三绕组变压器和6个单相双绕组变压器组成,基于这个电路设计,提出了对应的等值回路模型及相应的比例积分（PI）控制方案,比例积分控制器的增益是通过对IEEE第1个次同步谐振分析模型（FBM）进行特征根分析而确定的,仿真结果表明控制器的增益选择至关重要,不当益会引起轴系扭矩增大而发生振荡。     

基于PR调节器的PWM整流器VFOC控制

研究了两相静止坐标系下三相电压源型PWM整流器虚拟磁链定向(VFOC)控制策略。采用虚拟磁链观测器得到坐标变换中的角度信息,无需电网电压传感器。电流环的控制采用比例谐振调节器(PR)取代传统的PI调节器。该调节器能够抑制低次谐波和开关频率附近的高次谐波,实现电流在两相静止坐标系下的稳态无静差跟踪控制,不需要前馈解耦,简化控制系统设计。搭建了以TMS320F2812DSP为控制核心的实验装置,仿真和试验结果证明了该方法的可行性。     

基于改进PR控制器的新能源并网检测平台设计

提出一种新能源并网检测平台,用于并网逆变器的性能检测。该平台采用背靠背式PWM变换器的电路拓扑结构,整流器采用基于LC滤波的三相整流器,逆变器采用三个H桥逆变器,分别发生三相电压。检测平台采用电压电流双环控制策略,能够模拟电网电压幅值跌落、三相不平衡、电压谐波及频率偏差等电能质量实际运行情况。为提高输出电压稳态精度,提出一种基波和谐波分开控制的改进的PR控制器,应用于逆变器的控制系统,通过极点配置的方式进行控制参数设计。实验验证了该方法的有效性和可行性。     

基于非线性PID控制理论的单相PWM整流器研究

在单相电压型PWM整流器的控制方面,基于传统线性控制理论所设计的电压环PI控制器存在着系统动态性能差、参数整定困难等缺点。文章首先以单相电压型PWM整流器的双环控制为基础,对PWM整流器模型进行数学分析,然后引入新的非线性函数对电压环的控制性能进行优化,进而提出了一种单相PWM整流器的电压环非线性PI控制器控制方案。最后利用MATLAB软件搭建仿真平台,与传统PI控制器的仿真对比表明该方案不仅计算简单易于实现,系统的动态性能好而且还能进一步增强系统的抗干扰能力。     

基于电流重构的PWM整流器控制研究

在深入研究PWM 整流器拓扑和数学模型的基础上,提出一种基于相电流重构和虚拟磁链的PWM 整流器无传感器控制策略。三相交流电流可根据直流母线电压和开关管信号进行重构,重构电流进行调理滤波后可用于建立虚拟电网磁链从而估算出坐标变换所需的角度信息。该控制策略不仅可作为无传感器控制系统独立运行,也可作为传统PWM 整流器的一种备用控制方案,降低因传感器故障造成的影响,提高系统的可靠性。实验部分搭建了基于RT‐LAB半实物实时仿真硬件电路和 TMS320F28335数字处理器的实验平台,实验结果证明了该控制策略的正确性和可行性。     

三相高功率因数电压型PWM整流器建模与仿真

提出了三相高功率因数电压型PWM整流器全数字控制的数值仿真方法,实现了数字控制逻辑与主电路仿真的统一.文中详细地分析并建立了三相电压型PWM整流器的高频数学模型,建立了三相高功率因数PWM整流器控制到输出的传递函数,给出了电压调节器的设计方法.数字逻辑仿真所用的高级语言可直接转换成DSP能识别的逻辑语言来实现实验样机的数字控制.仿真和实验波形的一致性表明:本文建立的电压型PWM整流器的高频数学模型是正确的,提出的仿真方法是有效的.     

PWM整流器在旋转导向中的应用研究

论述了PWM整流器与传统整流器在旋转导向中的优缺点;推导三相电压型PWM整流器（VSR）在同步旋转坐标系下的数学模型,采用双闭环PI控制结合SVPWM的控制策略,并对SVPWM控制的实现过程进行了详细介绍,最终通过MATLAB Simulink搭建仿真模型,对电源侧电压波形、电流波形、直流侧输出电压波形以及电源侧电流FFT进行分析,仿真结果表明该控制策略能实现电源侧电压与电流相位同步,谐波含量低以及直流侧电压快速达到给定值,从而满足了旋转导向系统的供电稳定性。     

基于功率平衡的PWM整流器不平衡控制策略

为抑制三相电压型PWM整流器的直流输出电压谐波,根据功率平衡原理,提出了一种基于正负序控制器的不平衡控制策略.该策略由瞬时功率相等的原则,推导出输入电流正负序分量指令值,构建正负序两个控制器分别对电流正负序分量进行调节,采用普通的前馈解耦和PI控制器就可获得良好的控制性能.仿真结果表明提出的控制策略能够很好地抑制直流输出电压谐波.     

The theory of instantaneous power in three‐phase four‐wire systems and its applications

This paper discusses “the p–q theory” and “the cross‐vector theory” in three‐phase four‐wire systems, with the focus on similarities and differences between the two theories. They are perfectly identical if no zero‐sequence voltage is included in a three‐phase three‐wire system. However, they are different in definition of the instantaneous active power and instantaneous reactive power in each phase if a zero‐sequence voltage or current is included in a three‐phase four‐wire system. Based on both theory and computer simulation, this paper leads to the following conclusions: An instantaneous reactive‐power compensator without energy storage components can fully compensate for the neutral current even in a three‐phase four‐wire system including a zero‐sequence voltage or current, when a proposed control strategy based on the p–q theory is applied: However, the compensator cannot compensate for the neutral current fully, when a conventional control strategy based on the cross‐vector theory is applied. © 2001 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 135(3): 74–86, 2001     

基于一种即插即用的二端口有源电容的控制策略对比

无源电容广泛应用于电力电子领域,但大容量无源电容限制了电力电子装置的功率密度和寿命,针对无源电容在可靠性及成本上的局限性,本文研究了一种能实现即插即用的二端口有源电容,在详细分析了电路拓扑及其基本控制策略的基础上,提出了一种闭环控制策略,能更精准的控制输出电压,从而降低纹波电压;对比了PI、PR及准PR的特点后,采用对时变量跟踪更好的准PR作为控制器。以单相全桥整流器为例,通过仿真分析其在不同状态下的动静态性能,仿真结果验证了所提出的闭环控制策略的有效性。     

基于SVPWM的VIENNA整流器研究

分析了三相三开关三电平(VIENNA)整流器的工作原理,研究了其空间矢量脉宽调制(SVPWM)的实现方法,提出了此整流器的矢量控制策略.采用电压外环和电流内环的双闭环控制,实现了VIENNA整流器的高性能特性.基于Matlab仿真平台,搭建了VIENNA整流器的仿真模型,仿真结果表明,该整流器能实现良好的动态性能和稳态性能.