基于电容电压的并联UPS系统自主控制策略

针对并联不间断电源(UPS)系统的均流控制问题,设计了一种新的并联UPS系统自主控制策略.新方案可用于多个三相在线UPS模块的并联电流分配控制.每台UPS控制器将滤波电容的电压参考设计为其自身输出电流的函数进行调节,无需逆变器之间信息交换即可实现自主均流控制.同时,控制器还保证了负载电压的控制精度以及负载扰动下的动态性能.利用两台UPS为主体构成的实验平台对所设计的新型自主控制方案进行了测试.实验结果表明,在不同负载条件下,包括阶跃负载和非线性负载工况下控制器均具有较好的控制效果.     

SPWM逆变电源的无互联信号线并联控制技术

该文提出了一种可适用于分布式发电系统或大容量UPS系统的高性能数模混合型逆变电源无线并联控制方案。这种控制技术以DSP为核心，通过检测逆变电源自身的输出功率来对高性能模拟SPWM逆变电源的电压幅值及频率进行下垂控制，从而实现了逆变电源的并联同步运行。实验结果表明，逆变电源均分负载电流的效果很好，逆变电源之间的环流很小。     

基于状态反馈与重复控制的逆变器控制技术

针对PWM电压型逆变器提出了一种将带积分状态反馈与重复控制相结合的输出电压控制方案。状态反馈所需的变量为电容电压和电容电流。为避免采样、计算延时占用 PWM脉宽,以上反馈变量值均由状态观测器基于实测电容电压和负载电流值预测得到,使控制算法可以提前一拍进行,这样也避免了设置专门的电容电流传感器。由于积分控制的引入,改善了状态反馈控制的稳态精度,克服了早先提出的类似方案在加载时的电压跌落问题。居于控制系统最外层的重复控制器可以保证逆变器即使带非线性负载也能保持高度正弦的输出电压。实验表明该方案可同时实现高动态响应和高稳态波形精度,适用于UPS等需要高性能输出电压控制的场合。     

Single-Phase SRM Drive With Torque Ripple Reduction and Power Factor Correction

In a single-phase switched reluctance motor (SRM) drive, the dc voltage source is generally supplied by a circuit consisting of a bridge rectifier and a filter capacitor connected to an ac line. The charging time of the capacitor is shorter from the ac source as capacity increases. The bridge rectifier draws pulsating current from the ac source, which results in a degraded power factor (PF) and lower system efficiency. A single-phase SRM drive system is presented in this paper, which includes the realization of a drive circuit for the reduction of torque ripple and PF improvement with a novel switching topology. The proposed drive circuit adds one switch and one diode, which can separate the output of the ac/dc rectifier from the large capacitor and supply power to the SRM alternately. This allows the drive system to realize torque ripple reduction and PF improvement through the switching scheme. The validity of the proposed method is analyzed by mathematical modeling and tested by simulations and experiments.     

基于有限控制集模型预测控制的APF控制策略仿真

为提高三相四线制电容中分型有源电力滤波器(APF)的稳态和动态补偿特性,引入有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)作为其电流控制策略。首先建立并推导了系统在三维αβγ坐标系下的离散预测模型,使得三相耦合和不平衡电流问题得以解决;并根据预测模型,计算出所有预测电流,通过遍历法找到最优开关状态作为输出,达到快速跟踪指令电流的目的,无需调制环节,控制十分简单;同时采用双环PI控制实现直流侧电容电压的稳定和平衡。最后,通过与复合控制方法的仿真比较,验证了该策略在APF系统控制中的可行性和有效性。     

基于LCL滤波器的并联有源电力滤波器电流闭环控制方法

并联有源电力滤波器(active power filter,APF)需要具有较高的补偿带宽和较低的开关纹波含量。LCL滤波器由于可以兼顾低频段增益和高频段的衰减,是APF输出滤波器的较好选择,但LCL滤波器是3阶系统,增加了控制难度。通常应用于APF电流控制的瞬时值反馈内环结合重复控制外环的双环控制性能较好,但其主要是针对单电感滤波器进行设计,难以直接应用于LCL滤波器控制。提出一种简单的内环方案,利用数字控制固有的一拍计算延时进行LCL滤波器的稳定控制,只需一个反馈量,结构简单;由于内环有效地改善了系统的特性,作为外环的重复控制器的设计相对简单。基于LCL滤波器的双环控制方案赋予了系统较高的稳态补偿精度和快速的动态响应。实验结果证明了所提出控制方法的有效性。     

感应电动机电源切换的UPS逆变器控制策略

针对重要负荷无缝供电的要求,提出了一种利用UPS逆变器控制实现的切换策略,使以感应电动机为代表的重要负荷在电源故障之后能快速平稳地切换到备用电源。通过分析典型动态负荷感应电动机的运行机理,说明了在失电状态下的残压变换规律和决定冲击大小的因素。对UPS中的逆变器通过空间矢量(SVPWM)方式进行调制,并对输出电压相位提出了一种相位分割的方式进行调整,最终实现在市电与备用电源存在相位差的情况下,对感应电动机负荷进行电源切换,有效避免了传统电源切换过程中对电动机的大电流的冲击。通过理论分析和Simulink仿真,最后进行了实验室试验,证明了策略的正确性和可行性。     

一种基于电压源型多端直流输电的供电系统

针对目前单个电压源型FACTS装置只能抑制和消除某一种特定的电能质量问题,提出了一种能综合控制电能质量的新供电方案,其核心是将电压源型多端直流输电系统应用于向重要负荷供电的方案设计。介绍了该供电方案的系统结构,并设计了相关的控制器。一电压源型五端供电系统在几种典型异常运行工况下对重要负荷供电影响的数字仿真表明,电压源型多端直流输电系统是实现电能质量综合控制的有效供电方案。     

Fault Ride-Through Capability Enhancement of VSC HVDC connected Offshore Wind Power Plants

To achieve active control of the AC voltage magnitude of wind power plant(WPP) collector network and improve the fault ride-through (FRT) capability,an FRT scheme based on feed forward DC voltage contr...     

UPS电源逆变器输出电压误差与旁路控制

介绍不间断电源(UPS)逆变器的基本原理、系统构成及特点，分析一种用于UPS中单相电源逆变器的新的控制策略——引入电压反馈误差代替传统的输出电容电流反馈．该控制方法除了具有闭环反馈控制方法的特点外，还具有输出波形质量好、动态响应速度快、没有任何误操作和拒动作的优点．实验结果表明该控制策略的有效性．     

基于交错控制的三电平升压型DC/DC光伏控制器研究

提出了一种应用于非隔离光伏并网系统的前级DC/DC三电平升压型变换器及其控制方法。该变换器采用Boost三电平(Boost Three-level,Boost-TL)拓扑结构,分析了其工作原理,推导并建立了系统的数学模型。为了减小输出电压和电感电流纹波,提出了采用两开关管移相180°的交错控制策略。同时,针对直流母线中点电位不平衡问题,通过采取一种调整开关管导通时间的方法,实现了两输出电容电压的平衡。该变换器具有体积小、器件电压应力低和转换效率高的优点。最后,搭建了23 kW的实验平台,通过仿真和实验验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

A new control approach to three-phase active filter for harmonicsand reactive power compensation

This paper deals with a new control scheme for a parallel 3-phase active filter to eliminate harmonics and to compensate the reactive power of the nonlinear loads. A 3-phase voltage source inverter bridge with a DC bus capacitor is used as an active filter (AF). A hysteresis based carrierless PWM current control is employed to derive the switching signals to the AF. Source reference currents are derived using load currents, DC bus voltage and source voltage. The command currents of the AF are derived using source reference and load currents. A 3-phase diode rectifier with capacitive loading is employed as the nonlinear load. The AF is found effective to meet IEEE-519 standard recommendations on the harmonics level     

Efficient bridgeless PFC converter with reduced voltage stress

An efficient bridgeless power factor correction converter with reduced voltage stress is proposed. In the proposed converter, the input full‐bridge rectifier is removed to reduce the conduction loss of rectification, and the voltage stress of switching devices is significantly reduced by utilizing the additional circuit composed of a capacitor and a diode. Therefore, low‐voltage‐rating diodes with less forward voltage drop and low‐voltage‐rating Metal‐Oxide‐Semiconductor Field‐Effect Transistor (MOSFET) with low R_DS(on) is utilized. The proposed converter is based on the single‐ended primary‐inductor converter power factor correction operation in discontinuous conduction mode to achieve a high power factor with a simple control circuit. Consequently, the proposed converter can provide a high power factor and a high power efficiency, and it is also suitable for low‐cost converter for high input/output voltage system. The operational principles, steady‐state analysis, and design equations of the proposed converter are described in detail. Experimental results are verified for a 130 W prototype at a constant switching frequency 100 kHz. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Indirect current control of active filter for harmonic elimination with novel observer-based noise reduction scheme

Active power filters have been developed recently to solve the harmonics disturbance problems on power system networks. The direct current control scheme is generally used to control the harmonic compensating current directly for current source active power filters. To improve the characteristics of harmonic elimination, the voltage regulation scheme is proposed which regulates the filter capacitor voltage at the input side. Hence the voltage regulation scheme is an indirect current control technique for making sinusoidal line current. To implement this proposed scheme, the electronic differentiator should be used. By using the conventional differentiator, high frequency noise is generated in the controller. This deteriorates both the accuracy and reliability of the controller. To reduce this noise, a novel observer-based noise reduction scheme is proposed for our active filter system. The observer-based algorithm and characteristics of indirect current-controlled active filters are investigated through simulations and experiments.     

无功补偿电容器组的同步投切装置研究

针对10kV无功补偿电容器组的同步投切时所产生的开关暂态过电压的危害,提出了一种基于DSP的自适应投切无功补偿电容器组的控制系统.它采用数字信号处理芯片（DSP）TM320C5402和6通道实时数据采集系统芯片ADS8364,实时提取三相电压、电流的零点,并测量系统的功率因数,用以确定投切电容器的大小.采用自适应控制算法,控制电容器在电压零点投入,在电流零点切除,以降低投切电容器组时所产生的过电压和涌流.初步试验测试表明,该方案具有可靠性高,运行稳定等优点.     

一种新型的复合控制方案在UPS中的应用

设计了一种新型的基于PI双闭环控制和重复控制的复合控制方案,并成功应用到300kVA UPS逆变系统之中.该复合控制方案克服了带有负载电流前馈的PI双闭环控制方案中整流性负载时输出电压质量不高的缺点,也解决了嵌入式重复控制方案应用在UPS逆变系统中对逆变器谐振峰值不可控的问题.实验结果表明、所设计的复合控制方案提高了UPS带整流性负载时的输出电压质量,可以将谐波畸变率(THD)控制在3%以内.     

多端柔性直流输电系统的改进下垂控制策略

电压源型变流器技术发展日臻成熟,电压等级及容量不断提高,已成功用于柔性直流输电系统,并展现出高电压、大容量和多端柔性直流输电系统应用的发展态势。本文结合世界首个多端柔性直流输电工程,针对多端柔性直流输电系统应用中存在的强非线性和多端协调等技术难点,提出采用改进下垂控制方法,即通过多个换流站同时采用定电压控制方式运行,暂态过程中,采用定电压控制的换流站退出时系统仍能正常运行,保持直流网络功率平衡。通过检测直流网络电压和动态改变平滑切换控制器输出值,即由切换控制器选择定功率控制输出有效或定电压控制器输出有效,在无需站间通信情况下,实现定电压控制换流站和定功率控制换流站之间的相互转换,相对于传统采用单点电压控制的多端系统,具有较好的灵活性。此外,针对采用定电压控制的换流站完全退出的极端工况,设计反步电压控制器,有效地减小了暂态过电压程度,与下垂控制策略结合,能较好地实现系统直流电压的稳定控制,充分发挥其多端协调功能,提高系统抗干扰性能。仿真结果证明了所采用方法的正确性和有效性。     

大功率不间断电源并机的同步均流控制

提出了大功率不间断电源(UPS)并机的一种同步均流控制方法,UPS通过追踪综合同步信号实现并机系统同步;通过调整输出电压的有效值,使其在稳态下负载电流均分,并且计算每个载波周期内输出电流与平均负载电流的瞬时值差,以此微调输出电压的瞬时值,大大增强了均流控制的动态性能.32位DSP TMS320F2812保证了锁相和采样...     

电网电压不平衡下三相电压型变流器直流侧脉动电压的消除策略

在电力系统运行过程中,电压不平衡导致三相电压型变流器(VSC)直流侧产生二次脉动电压,映射到VSC输出端电压形成三次谐波和基波负序电压,影响输出电压品质,并有可能造成变流器过电流。对此,提出在电压环中加入带阻滤波器来滤除二次谐波电压的方法。但受电磁暂态过程影响,输出电压品质仍不理想,通过优化开关函数的办法,达到彻底消除三次谐波的效果。根据瞬时功率平衡原理,设计基波负序电压前馈控制,使电网负序电压全部降落在自耦变压器漏感和滤波器阻抗上,提高了变流器的运行性能。通过仿真试验验证了该方法的正确性。     

DVR的不平衡浪涌和过电压控制

讨论无串联隔离变压器的动态电压调节器(DVR)在不平衡电压浪涌或过电压情况下的补偿问题。使用不可控整流为直流侧电容充电的DVR,在补偿时只允许其向系统注入有功功率。在浪涌或过电压发生时,DVR可能发生从系统吸收有功功率的情况,如果仍然使用传统的同相或相位不变电压注入控制方法,将导致直流侧电容电压迅速升高,可能损坏开关器件或储能单元。利用最小能量补偿控制方法也不能完全解决该问题,因而提出一种单向功率流动控制算法。该算法通过将参考电压旋转一定的角度,使DVR无论在3相平衡与不平衡浪涌或过电压的情况下,都不从配电系统吸收有功,同时能将负荷电压补偿为3相平衡且达到正弦的额定值。该算法加入对DVR最大补偿极限的考虑,以确保注入补偿电压不超过DVR的补偿极限。文中对直流母线电压不可避免的泵升问题提出了缓冲控制策略。最后,仿真结果验证了算法的正确性及有效性。