抗干扰的三相PWM整流器改进前馈控制策略

基于三相PWM整流器的电压、电流双闭环控制结构,不影响系统跟随性的前提下,电流内环加上前馈补偿,提高其抗干扰性能。根据输入输出之间的功率平衡关系,电压外环加上负载电流反馈,抑制负载扰动对系统的影响。对q轴(有功功率轴)电流与d轴(无功功率轴)电流独立控制,并给出了电压调节器与电流调节器的设计、计算方法。最后,通过simulink软件,控制方法采用SVPWM的电流控制方法仿真,表明系统稳定性和抗干扰性都明显提高。     

Active power filter for medium voltage networks with predictive current control

A transformer less Shunt Active Power Filter (SAPF) for medium voltage distribution networks based on Multilevel Diode Clamped Inverter is presented in this paper. Converter current control is based on a Model Predictive strategy, which gives very fast current response. Also, the algorithm includes voltage balancing capability which is essential for proper converter operation. The presented current control algorithm is naturally applicable to converters with an arbitrary number of levels with reduced computational effort by virtue of the incorporation of switching restrictions which are necessary for reliable converter operation. The performance of the proposed algorithm is evaluated by means of computer simulations.     

有源电力滤波器直流侧电压优化控制研究

首先通过分析有源电力滤波器直流侧电压波动对系统补偿效果的影响,并且做了相应的实验,进一步证明了直流电压控制效果越好,对系统谐波补偿更有利。然后针对此问题,在直流侧采用两种电压控制方式,通过分析实验数据,得出优化的PI控制方式,系统电流补偿效果更好。     

基于负载电流前馈的级联H桥整流器直流电压平衡策略

针对级联H桥整流器输出电压平衡问题,采用比例脉冲补偿法进行了建模和分析,分析了负载电流扰动对平衡环节的影响,给出了扰动下系统跌落值和调整时间与系统动态指标之间的关系曲线。针对比例脉冲补偿法在负载大范围切换时动态特性差的问题,通过将负载电流引入平衡控制环路,提出了一种基于比例脉冲补偿法的负载电流前馈电压平衡控制策略,其可以在不影响原闭环系统稳定性的基础上,大幅提高平衡控制器的动态特性,并给出了电压平衡比例-积分(PI)控制器参数的设计公式。最后,基于级联H桥整流器的仿真模型和实验样机进行了比较测试,结果显示所提方法在切载情况下各单元之间的最大电压差降低了23 V,调整时间减小了75%。     

A control method for improving ac input current waveform of current-type PWM rectifiers

Recently, PWM rectifiers which realize high-power factor and almost sinusoidal ac input current have been proposed and some of them have already been put into practice. In many cases the PWM rectifiers are of current type, that is, they have a smoothing reactor on the dc side. In such rectifiers, an LC filter has to be inserted on the ac side to reduce current harmonics due to the PWM operation. However, the LC filter may cause waveform distortion and transient oscillation of the ac side current. As a solution to this problem, a new control method is proposed introducing ac side current control by means of state feedback of the LC filter. In this case, both the dc output current and the ac input current controls should be achieved by the PWM operation of the rectifier. Furthermore, to obtain sufficient controllability regardless of the operating condition, the dc output and ac input current controls should be done independently. To meet these requirements, existing control methods for PWM rectifiers are not directly applicable. In this paper, a novel control circuit configuration and a method of generating a PWM pulse pattern suitable for the proposed control method are described in detail. From the viewpoint of stability, feedback coefficients and circuit parameters are investigated on the basis of root locus analysis. Some experimental results also are shown to confirm the effectiveness of the proposed control method and the validity of the analytical results. Improvement of the ac side current waveform and the stability of the transient response are demonstrated by these experimental results.     

基于虚拟磁链的PWM整流器模型预测直接功率控制

为了省去基于虚拟磁链定向的传统直接功率控制(DPC)中的滞环比较器和开关表以及基于电压定向的传统模型预测直接功率控制(MPDPC)中的交流电压传感器,提高系统的动态响应,实现功率的准确跟踪,在二者的基础上结合空间矢量脉宽调制(SVPWM),再引入延时补偿和重复控制,在两相静止坐标系下,以电网电压作为基本控制矢量,利用功率给定值与实测值的误差平方和最小建立目标函数,提出一种基于虚拟磁链的电压型PWM整流器的改进MPDPC方法。将传统DPC、传统MPDPC与改进MPDPC进行了仿真和实验对比研究。仿真和实验结果表明,所提改进MPDPC方法提高了功率跟踪精度,减小了功率纹波,降低了电流谐波畸变率。     

基于改进自耦比例积分的直流微电网母线电压控制

针对直流微电网中分布式电源出力不稳定、参数摄动以及负载波动等问题,本文以三相AC/DC换流器为主体,提出了一种具有强抗扰能力的改进自耦PI母线电压跟踪控制方法。首先将直流微电网内部动态和外部扰动的不确定性定义为一个总和扰动,从而使非线性不确定系统映射为未知线性系统;其次,构建了一个在总和扰动反相激励下的受控误差系统,据此设计了基于改进自适应速度因子的自耦PI控制器模型,有效抑制了母线电压波动,提高了系统的动态响应速度;最后,理论分析了自耦PI闭环控制系统的鲁棒稳定性和抗扰鲁棒性,并搭建了仿真模型进行验证。针对不同工况下直流母线电压跟踪的仿真结果表明,本文控制方法响应速度快,抗扰能力强,对于直流母线电压波动具有良好的稳定效果。     

基于ESO-Backstepping的直流微电网母线电压稳定控制

针对微电网中存在的非线性和参数变化等问题,为提高微电网直流母线电压控制的稳定性,提出了一种ESO与Backstepping相结合的控制方案。采用ESO观测系统的非线性及参数变化,采用Backstepping方法设计控制器,在补偿系统非线性和参数变化的同时保证系统的稳定性。并将所提的ESO-Backstepping控制方法与经典PID、Backstepping控制方法进行对比。仿真结果表明ESO-Backstepping控制方法在微电网非线性系统参数发生变化的情况下,仍可实现对直流母线电压的稳定控制,方法简单有效、稳定性好、鲁棒性强。     

单相级联多电平H桥整流器有限集模型预测电流控制

本文以基于电力电子变压器的高速列车牵引传动系统中的单相级联多电平H桥整流器为控制对象,以提升系统动态响应速度、减小网侧电流谐波含量为控制目标,提出了一种基于两矢量的有限集模型预测电流控制算法。首先,推导单相级联多电平H桥整流器的α-β静止坐标系下数学模型;然后,基于空间矢量调制思想,对单相级联多电平整流器进行基本电压矢量定义与空间扇区划分;在此基础上,建立包含最小电流误差的目标函数,通过对其求导实时计算出两个矢量的最优占空比,同时为了保证各模块直流侧电容电压的平衡关系,设计了选取冗余矢量的原则。与基于PI的瞬态电流控制算法相比,所提出的模型预测控制算法无需内环PI控制器,显著提高了电流内环的动态响应速度;最后,对所提算法与传统的瞬态电流控制算法进行硬件在环半实物实验对比研究,结果表明了所提算法的可行性与有效性。     

基于改进自抗扰的变流系统直流母线电压波动抑制策略

在直流母线电压波动的情形下,光伏并网变流系统易出现输入输出侧功率传输不平衡、运行不稳等问题,因此提出一种改进线性自抗扰控制策略。首先,建立变流系统物理模型和数学模型,并分析能量传输不平衡原理。然后,设计一阶线性自抗扰控制器取代传统比例积分矢量控制器。进一步,为加强扩张观测器扰动观测能力,引入新型参数解耦方法,形成解耦型改进自抗扰控制,提高系统的快速性和抗扰性。最后,依托频率响应特性曲线和多种模拟工况进行仿真验证。结果表明：相较于传统控制策略,改进线性自抗扰既具备优越的抑制直流侧母线电压波动的能力,又具有良好的扰动抵抗能力与短时暂态故障穿越能力,保证了系统的功率传输平衡与正常平稳运行。     

三相PWM整流器电压定向控制算法研究

详细分析了三相PWM整流器电压定向控制方法的基本原理,给出了其数学模型及控制系统的结构图,说明了各个部分的作用。利用Matlab/Simulink工具箱,建立了仿真模型进行了研究。仿真结果表明,该方法效果优异,系统能够很好地实现控制目标。     

中低压直流配电网母线电压稳定控制

为了抑制直流配电网内间歇性电源输出功率以及负荷扰动对直流母线电压的冲击,设计一种基于降阶扩张状态观测器的线性自抗扰控制方法,实现直流母线电压的稳定控制.在不增加负荷电流传感器的情况下,实现直流电压控制单元对扰动的快速响应与跟踪,有效提高控制系统的抗扰动性和稳定性.在理论和仿真分析的基础上,将所提控制算法嵌入自主开发的A...     

级联H桥型变流器直流电压均衡控制

在分析变流器直流电容充放电状态和功率器件开关状态之间关系的基础上,提出了一种改进的适用于整流、无功补偿、谐波电流抑制等场合的级联H桥型变流器直流电压均衡控制方法。根据变流器交流侧能量传递方向合理地选择开关函数,调整变流器各个直流电容充放电状态,实现直流电压的均衡控制。调节均衡控制周期,可以改变直流电压均衡速率,调整均衡算法对开关频率的影响。基于MATLAB/Simulink的仿真结果表明了所提直流电压均衡控制方法的有效性。     

两并联三相PWM整流器零序环流抑制与均流控制

以两并联三相脉宽调制(PWM)整流器为研究对象,建立了系统的数学模型,详细分析了系统参数对零序环流的影响,设计了两并联三相PWM整流器的环流、均流双闭环控制系统,提出了一种调零矢量空间矢量脉宽调制(SVPWM)环流抑制策略,并设计了一种基于最小拍算法的零序环流抑制器,通过对零矢量的实时调节实现系统环流的抑制。电流内环采用电流解耦前馈控制策略,实现了单位功率因数,电压外环采用公共电压PI调节器实现均流控制,并联模块间不需要通信,控制简单、可靠。仿真与实验结果表明:最小拍环流抑制器能有效地抑制环流,所设计的控制方案消除了电感参数不一致对两并联三相PWM整流器的影响,实现了环流、均流控制。     

链式SVG直流侧电压分层控制策略的研究

链式静止无功补偿装置（SVG）对于提高电网的安全稳定有着巨大的意义,便于模块化的链式结构更是给扩展SVG容量带来了很大的方便,但是分散的直流侧电压控制却难以实现。本文根据双闭环控制理论,内环电流控制准确的实现了无功电流的实时跟随;外环直流电压控制不仅分相控制了单相的总体电压水平,而且根据各路的调制波信号控制各个功率单元,从而实现了外环的分层控制策略。在MatLab Simulink 下,以2KV电压等级为例,对每相三功率单元串联的三相系统进行了仿真,通过仿真实验验证了了SVG的补偿效果以及控制系统的可靠性。     

并联型有源电力滤波器电网电压前馈控制技术研究

本文在分析有源滤波器基本原理的基础上建立了并联型有源滤波器的数学模型。针对电网电压波动对有源滤波器工作性能的影响进行了具体的分析,并提出了利用电网电压前馈的控制方式来有效地抑制电网电压波动对APF的影响。最后运用MATLAB对此方法进行了仿真验证。     

有功注入型电压质量补偿器控制策略及仿真研究

为了解决对电压质量问题长时间补偿和复合补偿的需求,提出了一种有功注入型电压质量补偿装置。利用PWM整流器为装置直流母线提供电压支撑,使装置能够实现对长时间的电压质量扰动的有效补偿。采用基于瞬时无功理论的算法对电压质量扰动进行检测,采用了基于最小电压注入法的补偿策略和分段补偿逻辑,提出了复合电压质量补偿控制策略,能够实现对电压暂降、暂升、谐波和欠电压等电压扰动的多目标补偿。在PSCAD/EMTDC中,对所提主电路拓扑和补偿控制策略进行了仿真分析和验证。仿真结果表明,所提装置能够对电压质量问题进行长时间补偿和复合补偿,主电路拓扑和补偿控制策略可行有效。     

基于MMC的STATCOM直流侧电压均衡控制的研究

由于MMC特殊的拓扑结构,基于MMC的STATCOM有很多的优点,但这种拓扑也使得电容电压平衡控制成为难点。针对MMC STATCOM直流侧电容电压不平衡问题,通过分析MMC STATCOM的数学模型,基于解耦变换将有功和无功解耦分离,提出通过系统直流电压控制和基于排序的均压控制来平衡其直流侧电容电压的策略。系统直流电压控制用来确定电容电压稳定基准值和有功功率的交换,基于排序的均压策略用来平衡每个桥臂上所有子模块的电容电压。通过Matlab/Simulink仿真表明,该方法可以有效地稳定STATCOM直流侧电压。     

基于级联式整流电源的恒流均压控制方法

针对电磁探测的大功率电磁场激发需要,本文采用输入并联输出串联的级联式整流电源,提高输出电压等级,保证激发功率。为了满足电磁探测过程中输出电流的稳定性,提出了基于双闭环的恒流均压控制算法。分析了级联式直流电源恒流均压输出的原理,建立了电源的数学模型,设计了电压电流环的控制器,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型并通过控制器参数优化从而降低误差。级联式直流电源由于上下两部分可能存在器件参数不同的情况,这就导致在恒流控制下两级电源输出电压不同,在动态情况下的偏差会更大从而引起器件不均压而损坏,因此在考虑控制恒流输出的同时需要加入控制均压输出。通过对输出电流电压进行采样,经控制器转换为相应的脉冲触发对应的开关器件从而实现恒流均压输出。仿真结果显示输出电流控制在2 A,电流变化在5%以下。     

基于动态级联自抗扰的交流微网直流母线稳压控制

为解决交流微网DC-AC变换器受到外界扰动影响而导致控制效果不佳以及直流母线电压振荡现象的问题,设计了一种动态级联自抗扰稳压控制策略。首先,在初始状态观测器的基础上引入了新的观测器,形成级联观测器线性自抗扰控制结构,并且设计动态调节因子对观测器增益参数进行在线优化调节。其次,在扰动观测器的基础上给出动态因子的优化整定范围,并根据跟踪性能和抗扰性能的频率特性曲线对系统的抗扰性和稳定性进行了理论分析,说明了观测参数与控制参数对系统综合性能的影响,并得到最优参数的整定范围。最后,在Matlab/Simulink仿真平台中搭建交流微网的数字仿真实验模型,并设计多种仿真工况,将所提控制策略与其他控制策略进行对比验证。证明了所设计的控制策略的正确性和优异性,说明了所提控制策略具备较好的电压振荡抑制能力,提高了电压稳定性。