配电网静止同步补偿器新型双闭环控制策略

配电静止同步补偿器在配电网中能有效的解决电压跌落等动态电压质量问题。针对dq0坐标系下DSTATCOM系统数学模型强耦合、非线性的特点,提出一种模糊比例积分(PI)控制和最优跟踪控制相结合的DSTATCOM电压控制策略。在该控制策略中,电压外环采用模糊自适应PI控制,克服了传统固定增益PI调节器参数难以整定、自适应性差的缺陷。电压外环的输出作为电流内环的指令信号。电流内环采用基于最优跟踪控制的多变量控制器设计方法,避免了有功/无功电流的耦合作用给控制器设计带来的困难。仿真和实验结果表明,所提的DSTATCOM电压控制策略性能优良、结构简单、容易实现,满足DSTATCOM电压控制的要求。     

分布式发电系统并网逆变器的无功控制策略

通过研究分布式发电系统并网逆变器的无功控制策略,建立了三相电压型并网逆变器的数学模型,进而针对有功、无功独立调节的要求,提出了基于两相旋转坐标系下的同步PI电流控制的控制方案,它由两个双环控制模型构成,采用电压外环和电流内环的结构,电压外环的作用主要是控制逆变器直流侧电压,电流内环按电压外环的输出的电流指令进行电流控制...     

计及降阶混合控制算法多逆变器并联系统谐振抑制策略

针对LCL型多逆变器并联系统的3类谐振问题,提出了一种降阶新型混合控制算法的谐振抑制策略.该谐振抑制策略基于逆变器分层控制结构,将电流预测模型控制与二自由度控制原理相融合.其中,电流内环控制层采用电流预测模型控制消除其PI控制器及PWM调节器,实现电流内环传递函数单位化;电压外环控制层利用二自由度控制原理,构建被控对象...     

电线加塑恒张力模糊变结构控制系统设计

为保证电线加塑自动化生产过程中电线张力的恒定,设计了恒张力模糊变结构控制系统.该系统含有电流和速度两个内环和一个张力外环,两个内环均采取PI调节器控制;外环张力环采用模糊控制器控制.仿真结果表明,模糊变结构控制比传统PID控制具有更好的性能,该系统对电线加塑恒张力控制具有更小的超调量、更快的响应速度以及较强的鲁棒性.     

三相电压型PWM整流器的双滑模控制方案研究

三相电压型PWM整流器是一个强非线性系统,采用常规线性控制难以达到理想的控制效果,动态性能差且参数调节复杂。滑模控制(SMC)可有效解决非线性系统的控制问题。针对电压外环采用滑模控制而电流内环采用非滑模控制方案对PWM整流器整体动态性能和鲁棒性的影响,提出了电压外环和电流内环均采用滑模控制的双滑模控制方案。给出了双滑模控制系统的详细设计过程,并通过Matlab/Simulink搭建了系统仿真模型,对双滑模控制方案和电压外环采用滑模控制、电流内环采用PI控制方案进行对比仿真。结果表明,采用双滑模控制的PWM整流器系统不仅设计和实现简单,而且具有更优越的鲁棒性和动态性能。     

基于状态空间模型的双Buck逆变器复合控制

双Buck逆变器由于无桥臂直通、可靠性好等优点而被广泛应用,然而当负载突变时输出波形质量较差。在建立逆变器控制系统状态空间模型的基础上,引入了电流内环PI控制、电压外环重复控制的复合控制策略。其中,电流内环PI控制,可实现系统快速动态响应,解决负载突增输出电压跌落问题;电压外环重复控制提高系统稳态精度。相比传统PI双闭环控制,该复合控制策略下的系统可实现无静态误差,可有效提高控制精度及输出波形质量,增强抗负载突变扰动能力。仿真与实验结果验证了该方法的有效性及可行性。     

配电静止同步补偿器的模糊自适应PI控制策略

研究配电静止同步补偿器(D-STATCOM)用于补偿电压的模糊自适应PI控制策略.分析了d-q坐标系中D-STATCOM数学模型的特点,指出传统的PI控制很难满足D-STATCOM控制系统的要求.对传统的电压外环/电流内环双闭环控制策略进行了剖析.针对该控制策略中PI调节器参数难以整定且控制器缺乏自适应性的不足,本文引入了基于瞬时功率平衡的直接电压控制策略和模糊自适应PI控制策略.仿真和实验结果表明,本文提出的控制策略算法简单、性能优良、实用性强,满足D-STATCOM电压控制要求,具有较强的工程应用前景.     

基于离散趋近律与无差拍双闭环结构的单相LCL型PWM整流器控制策略

对于单相LCL型PWM整流器,传统双闭环控制以PI控制为电压外环,电流内环常采用以变换器侧电流为受控量的无差拍控制.该方案存在两个问题:①电压外环的积分器会限制系统动态性能;②无法精确实现网侧单位功率因数.为此,该文提出一种以离散趋近律控制为电压外环、以改进无差拍控制为电流内环的双闭环控制策略.对于电压外环,该文推导网侧半波电流峰值与该半波周期内直流侧电压增量之间的数学关系,在此基础上提出一种离散趋近律控制策略.对于电流内环,提出一种以网侧电流和变换器侧电流的加权和为受控量的改进无差拍算法,并给出实现精确单位功率因数所需的电流参考值.该文还讨论网侧电流欠阻尼振荡引起的电流过冲问题,并提出解决方法.仿真和实验结果表明,所提双闭环控制显著改善了系统动态性能,且实现了精确网侧单位功率因数.     

线性自抗扰控制技术在PWM整流器中的应用

传统脉宽调制(PWM)整流器电压外环控制多采用比例积分(PI)调节器,但负载发生突变或直流侧给定电压突变时,PI控制存在延时、易出现积分饱和,系统动态性能较差。研究了一种基于线性自抗扰控制(LADRC)技术的控制策略并给出具体的设计方法。建立PWM整流器在同步旋转坐标系下的数学模型,采用电压外环和电流内环的双闭环控制方案,电流环采用基于前馈解耦的PI控制,电压环采用LADRC,提高了系统的响应速度和控制精度,增强了系统的抗扰性能。仿真和实验结果验证了该控制方案的可行性和正确性。     

基于反馈线性化控制的D-STATCOM在配电网中的应用

针对传统的电压外环电流内环双闭环控制时需要多个PI控制器、PI控制参数难以调节以及自适应差等问题,阐述了反馈线性化控制方法基本原理,分析了该方法提高D-STATCOM动态性能的机理,建立了D-STATCOM动态模型,提出了将D-STATCOM非线性系统精确线性化以实现原系统有功电流和无功电流的解耦控制设计方案.仿真结果表明,反馈线性化控制器具有良好的动态补偿特性,稳态性能好,能满足配电网电压控制的要求.     

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。     

空间矢量和神经网络控制四桥臂APF电流

提出了一种三相四桥臂有源滤波器(APF)的混合控制方法,即将四桥臂变流器控制分为三相主功率桥臂和第四桥臂控制两部分,前者采用矢量电流跟踪控制策略,同时,对第四桥臂负载零序电流的跟踪控制,采用神经网络控制器代替滞环比较器,不仅和滞环比较器一样简单可靠、实时性好,同时也避免了滞环控制造成的系统开关频率不固定,稳定性低等缺点。最后进行了仿真,结果表明效果良好。     

永磁直驱风电系统网侧换流器混合控制策略研究

针对永磁直驱风电系统网侧换流器模型存在非线性和强耦合的特点,提出了一种非光滑控制和反推控制相结合的混合控制策略。在dq两相同步旋转坐标系下建立网侧换流器非线性数学模型,采用非光滑控制理论和反推控制方法分别设计了外环直流电压控制策略和内环电流控制策略。在外环控制方面,通过结合非光滑理论的有限时间控制方法和扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对于系统扰动的估计作用,设计了直流电压控制器。在内环控制方面,采用附加扰动补偿的反推控制方法进行设计,利用扩张状态观测器对外部扰动造成的系统内环不确定因素进行估计,将估计量引入到反推迭代控制律的设计中进行补偿,通过选择合适的Lyapunov函数,推导出内环电流反推控制律,使内环系统满足Lyapunov渐近稳定条件。仿真结果表明,与常规的PI线性控制策略相比,所提混合控制策略能够有效提高永磁直驱风电系统在电网扰动时的并网动态特性。     

基于瞬时无功功率理论和模糊控制的新型SVC控制算法

为满足不平衡三相配电网的无功功率实时补偿的要求,设计了一种新型的FC-TCR型静止无功补偿器(SVC)控制系统。该系统采用瞬时无功功率理论来精确检测基波正序和负序电压、电流,并推导出补偿导纳的表达式;SVC的整体控制采用了开环和闭环控制相结合的控制算法,并在闭环控制算法中,提出了基于智能规则的模糊-PI双模调节技术在无功补偿控制系统中的应用方案。该方案结合了模糊控制和PI控制2种方法的优点,根据系统状况改变PI控制器的参数,以达到更好的动态控制效果。仿真研究结果表明,该新型SVC控制系统对于提高功率因数和补偿三相不平衡,具有响应快、精度高的控制效果。     

多子微电网型交直流混合配电系统灵活功率控制与电压抑制策略

为了解决多子微电网型交直流混合配电系统功率分配以及交流子微电网母线电压偏差大的问题,提出一种灵活功率控制与电压抑制策略.首先分别推导了单个交流子微电网频率、直流子微电网电压与公共直流母线电压的关系,然后分析多个交直流子微电网之间的频率与电压关系,并利用此关系对交直流子微电网中储能单元的下垂控制进行改进,实现整个系统的功率互助及分配.另外,对双向AC/DC变换器电流内环控制进行改进,利用扩张状态观测器对扰动电流进行跟踪,并将跟踪得到的扰动电流引入双向AC/DC变换器电流内环中进行补偿消除,以抑制交流子微电网的电压波动.最后,在MATLAB/Simulink仿真平台中建立多子微电网型交直流混合配电系统模型,仿真结果表明所提控制方法可以实现交直流混合配电系统中子微电网间的功率互助,较好地维持交流子微电网母线电压和频率、直流子微电网电压与公共直流母线电压的稳定.     

电网电压不平衡下交直流混合微电网互联接口变换器分数阶滑模控制策略

针对并网型交直流混合微电网交流侧电压不平衡时会产生交流电流负序分量导致直流母线电压二倍频脉动的问题,提出了一种直流侧母线电压分数阶滑模控制以及交流侧负序电流抑制方法。首先,基于同步旋转坐标系下电网电压不平衡时交直流混合微电网互联接口变换器的数学模型,设计电压外环变结构滑模控制器。然后,根据电压不平衡时互联接口变换器的功率传输特性,提取交流侧三相电压的正序分量,得到交流侧负序电流抑制指令。接着,采用分数阶滑模趋近律设计内环电流解耦控制器,并利用李雅普诺夫函数进行稳定性校验。最后,基于Matlab/Simulink搭建的交直流混合微电网模型,验证了所提控制策略相较传统PI控制不仅抑制了三相电流的不平衡,而且将响应速度提升了近50%。     

Neural network-based voltage regulator for an isolated asynchronous generator supplying three-phase four-wire loads

This paper deals with a neural network-based solid state voltage controller for an isolated asynchronous generator (IAG) driven by constant speed prime mover like diesel engine, bio-gas or gasoline engine and supplying three-phase four-wire loads. The proposed control scheme uses an indirect current control and a fast adaptive linear element (adaline) based neural network reference current extractor, which extracts the real positive sequence current component without any phase shift. The neutral current of the source is also compensated by using three single-phase bridge configuration of IGBT (insulated gate bipolar junction transistor) based voltage source converter (VSC) along-with single-phase transformer having self-supported dc bus. The proposed controller provides the functions as a voltage regulator, a harmonic eliminator, a neutral current compensator, and a load balancer. The proposed isolated electrical system with its controller is modeled and simulated in MATLAB along with Simulink and PSB (Power System Block set) toolboxes. The simulated results are presented to demonstrate the capability of an isolated asynchronous generating system driven by a constant speed prime mover for feeding three-phase four-wire loads.     

基于双闭环控制的配电网单相接地故障有源消弧方法

阐述了配电网单相接地故障有源消弧机理,提出了一种基于双闭环控制的有源消弧方法,在配电网发生故障时,通过向中性点注入可控零序电流,控制故障相电压为零,实现故障消弧。该方法由中性点电压外环和输出电流内环构成,外环输出结果作为内环的参考信号,分别以比例—谐振(PR)和比例—积分(PI)作为控制器,并分析了内外环控制器的稳定性。仿真和实验结果表明该方法具有良好的稳态和动态性能,无需测量配电网电容电流等阻抗参数,能实现故障点电流的快速、高精度抑制。     

模块化多电平换流器的三轴解耦控制策略

通过对采用传统dq两轴解耦控制器的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的分析,揭示了直流端口电压和子模块电容电压的耦合效应,及其所引起的直流端口等效电容效应和子模块电容电压偏差效应.将上、下桥臂电压之和作为可变的直流内电势,并将直流电流作为新的内环状态量,提出了具有三个...     

Analysis and Design of a Series–Parallel Uninterruptible Power Supply with an Improved Control Strategy for Seamless Transition

In this paper, a high-performance control structure is designed, implemented, and applied to a three-phase series–parallel uninterruptible power supply (UPS). This kind of UPS system provides input power factor correction, output voltage conditioning, and high efficiency. The control strategy proposed in this paper is based on voltage control of the parallel converter and current control of the series converter. It is shown that this strategy improves the system operation, specifically resulting in a smoother and more seamless transition between UPS operating modes. The controller in the proposed strategy is based on combination of two control methods with different characteristics and is therefore called a hybrid structure. To enhance the steady-state performance of the UPS and reach fast error convergence, a repetitive controller is used. In addition, to reach a fast transient response required for control of output voltage, a fast deadbeat is used. The stability of this hybrid controller is discussed, and the design procedure for a typical converter is given. For validation and verification of the theoretical analysis, both experimental and simulation results are shown.