动态电压恢复器比例谐振控制

针对动态电压恢复器(DVR)的快速和精确电压补偿问题,提出一种基于比例谐振控制的DVR双环反馈控制策略,电压外环将电容电压和指令输出电压比较,得到的电压偏差信号经过比例谐振控制器,控制器输出信号交给电流内环处理,而电流反馈内环采用简单比例控制以保证系统的快速性.将比例谐振控制器应用于DVR输出补偿电压控制策略中,可实现对指令补偿电压信号的无静差跟踪.在比例谐振控制器频率特性分析的基础上,详细分析离散域下引入控制延时的DVR反馈环控制系统.分析表明电流内环具有可靠的稳定性,作用于电压外环的比例谐振控制保证了系统的稳态精度,以及对负载电流的抗干扰能力,整个控制系统具有良好的动态和稳态性能.仿真结果验证了理论分析的正确性和所设计方法的有效性.     

串联型电压跌落补偿器离散双矢量控制方法

在建立串联型电压跌落补偿器在dq同步旋转坐标系下的状态空间模型的基础上,采用前向欧拉法和无差拍控制原理推导得出了补偿电压跌落的离散双矢量控制算法.最后建立了实际系统的PSCAD/EMTDC仿真模型,研究了离散双矢量控制算法在三相对称电压跌落及两相不对称电压跌落条件下的补偿效果.仿真结果表明该方法具有良好的动态和静态性能.     

DVR电压波形跟踪无差拍控制方法

针对动态电压恢复器DVR(Dynamic Voltage Restorer)电压补偿信号的不确定性,根据选择的DVR逆变电路进行了无差拍控制算法研究。对于任意负载模型。利用系统的状态方程和状态变量的信息,结合状态观测器和电压、电流预测算法,推算出下一采样周期的逆变器开关控制量,使输出电压跟踪参考电压。实现了对不确定电压补偿分量的跟踪补偿控制。提出了一个具体的实现方案,仿真结果验证了算法的正确性和可行性。     

不平衡电压跌落下DVR的零稳态误差控制

为了提高DVR补偿不平衡电压跌落的性能,将零稳态误差调节器用于电压外环以改善补偿效果。结合负荷电压外环、滤波电容电流内环的双闭环控制策略,对基于电压矢量控制的DVR进行了研究。应用MATLAB进行系统仿真,结果表明该方法具有良好的动态性能与补偿效果,验证了控制策略的正确性、优越性与有效性。     

单相动态电压恢复器复合控制技术

提出在使用直接电流控制策略对动态电压恢复器(DVR)电流内环基波分量进行前馈的基础上,利用改进型比例谐振(PR)控制器形成电压外环进行反馈控制,从而构成单相DVR的复合控制策略;并提出使用改进型自适应算法提取系统基波矢量,基于无功功率补偿策略的思想,利用矢量运算分别获得电压外环反馈控制参考值与电流内环前馈控制参考值的方法。所提出的复合控制策略能够在增强DVR稳定性的同时显著提高其响应速度,使得DVR能对系统电压基波波动及谐波扰动进行补偿,具备功率因数校正的新功能。最后通过仿真和实验,验证了所提算法的可行性和有效性。     

动态电压恢复器的谐波补偿数字控制技术

为了使动态电压恢复器(DVR)可以补偿低次谐波电压,克服数字控制对系统性能的影响,提高其电压补偿效果,提出了一种电压外环基波比例谐振(PR)控制和电感电流内环指定次谐波PR控制的双闭环数字控制策略。重点分析了虚拟LC法和阶跃响应不变法对PR控制器的离散化效果,采用了更为直接的数字设计方法,并对离散域下基波PR控制器和指定次谐波PR控制器进行了详细的参数设计,避免了采样、计算延时等对稳态误差和动态响应特性的影响。在理论分析的基础上开发了11k V·A的DVR样机,并进行了相应的测试,实验结果表明,DVR样机能够满足敏感负载对电压质量的要求,数字控制系统也具有良好的动态响应特性。     

电压源高压直流输电离散模型及其控制策略

针对电压源高压直流输电(VSC-HVDC)数字离散控制系统，推导了dq同步旋转坐标系下的VSC-HVDC的离散状态空间模型，研究了其离散电流内环控制器和外环控制器模型。为补偿离散模型的采样延时，提出基于Smith状态预估器的电流内环控制策略，并根据预估信号误差提出基于估计误差增益反馈的改进Smith状态预估器控制并应用于电流内环控制。基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了VSC-HVDC模型及其离散化控制器模型。仿真结论验证了离散模型的正确性以及控制策略的有效性。     

一种光伏并网逆变器的双滞环SVPWM控制新算法

逆变器作为系统能量转换与控制的核心,其电流的控制设计至关重要。提出了一种改进的光伏并网逆变器双滞环电压空间矢量电流控制新算法。外环利用离散控制和无差拍控制原理,并在稳态和暂态时分别用2种不同的观测器模型预测指令电流,采用矢量合成控制算法。内环则利用逆变器输出电压及误差电流来判断参考电压矢量位置区域,选择最优电压空间矢量,直接在复平面上实施控制。结果表明,该算法不仅提高了电流动态响应速度,而且有效限制了误差电流,显著降低了逆变器的开关损耗。仿真和实验验证了该算法的有效性。     

基于无差拍电流内环的逆变控制算法研究

研究了一种基于电感电流无差拍内环的电压电流双闭环单相逆变控制算法。通过电感电流无差拍内环控制用来实现输出输入电压与电流内环的解耦,提高了内环的跟踪速度。在离散域下分析了无差拍模型电感参数匹配范围,针对数字控制延时降低了模型电感参数匹配范围并引起系统稳定裕度变小的的问题,提出了改进型的无差拍电流内环控制,提高了系统的稳定裕度,最后通过仿真和实验证明了该控制算法的可行性和优越性。     

DSTATCOM用于减缓电压跌落的双矢量控制器设计

利用叠加原理和等值电路模型,对并联型电压源换流器用于减缓电压跌落进行了理论分析;建立了采用LC滤波器的并联型补偿装置的数学模型,设计了同步旋转坐标系下的双矢量控制器,即外环电压控制器和内环电流控制器;借助PSCAD/EMTDC软件建立了系统的仿真模型,对配电静止同步补偿器(DSTATCOM)用于减缓电压跌落进行了仿真研究。针对不对称电压跌落,利用延迟信号抵消法提取电压和电流的正序及负序分量,采用正序和负序2组比例积分控制器分别对正序分量和负序分量进行闭环反馈控制,实现了对不平衡电压跌落的无静差补偿,并通过仿真分析进行了初步验证。     

Investigation and Improvement of Transient Response of DVR at Medium Voltage Level

An area of interest for dynamic voltage restorer (DVR) research is the damping of transient oscillations initiated at the start and at the recovery instant from a voltage sag. Nonlinear loads, with harmonic currents close to the DVR filter resonance frequency, can also excite the resonance oscillations. To compensate voltage sags and dampen high-frequency oscillations simultaneously, an investigation of the transient response of DVR is first carried out. Possible control schemes and their effects on the oscillation attenuation are also studied. Such studied control schemes include the commonly used single voltage loop control, voltage feedback plus reference feedforward control, and double-loop control with an outer voltage loop and an inner current loop. Subsequently, an effective and simple resonance damping method is proposed by employing a closed-loop control with an embedded two-step Posicast controller. The proposed control methods have been extensively tested on a 10-kV DVR system. It is shown that the proposed damping methods improve both the transient and steady-state performance of the DVR.     

基于飞轮储能系统的动态电压恢复器

提出了一种基于飞轮储能系统(FESS)的动态电压恢复器(DVR)的装置。其拓扑结构与传统DVR拓扑结构相比,省去了为给飞轮储能单元补充能量而专门配制的整流设备,简化了结构。根据基于FESS的DVR装置的结构特点以及飞轮储能系统的充电原理,提出了一种自充电控制策略,在充电过程中,控制器根据负载和飞轮储能系统的运行情况确定负载侧参考电压。建立了基于FESS的DVR变换的数学模型,设计了同步旋转坐标系下的双矢量控制器。实验结果验证了该装置结构和自充电控制策略的有效性。     

动态电压恢复器直流储能单元的数字电压控制

阐述了有源功率因数校正(active power factor correction，APFC)技术的工作原理，为消除动态电压恢复器(dynamic voltage restorer，DVR)直流储能单元充电过程中的谐波和无功电流，将APFC技术引入到DVR直流储能单元的电压控制中，提出了DVR直流储能单元的数字电压控制技术和电压、电流控制器的设计方法。仿真结果表明采用APFC技术能够主动消除DVR充电电流中的谐波和无功电流，提高储能单元的电压稳定性和动态响应性能。     

环路延时对数字峰值电压控制开关变换器瞬态性能的影响

研究数字控制环路延时对开关变换器瞬态性能的影响,提出克服环路延时影响的简单实用算法。在数字峰值电压算法的基础上,对开关变换器数字控制算法中延时的存在进行分析,提出克服延时的策略,并得到改进型数字峰值电压控制算法。在此基础上,对单次采样的局限性进行分析,并提出将多采样算法用于典型降压(Buck)变换器中,用于进一步减小环路延时。利用仿真和实验对所提出的不同算法进行验证,并对瞬态性能进行分析。结果比较说明采用克服延时算法能减小延时,从而提高瞬态响应,多采样算法则是在此基础上的进一步改进。     

动态电压恢复器中的无电流内环控制策略

动态电压恢复器(DVR)是解决电压质量问题的有效手段。DVR的控制中常采用电流内环来调节被控对象,增加阻尼。但电流内环不但需要引入额外传感器,还会增加系统设计和调试的复杂程度。文中提出一种无电流内环的控制方法,应用陷波滤波器来设置阻尼,并采用前馈来提高响应速度;在电压环路中应用重复控制器,可使系统具有较高的稳态精度和良好的谐波抑制能力。该方法设计简单,易于实现,且能减少硬件成本。仿真以及在2.2kW装置上的实验结果均验证了该控制方法的有效性和实用性。     

动态电压恢复器的最优控制和最优滤波

提出基于最优控制和最优滤波的动态电压恢复器控制策略。该控制方法用Sage-Husa卡尔曼滤波器对动态电压的暂降进行检测,同时实现对三相电网电压的锁相功能。该算法实现了在谐波和不平衡条件下正序电压幅值和相位几乎无延时的检测。为加快系统动态响应速度,提出最优控制的策略;同时设计一个最优滤波器——降维卡尔曼滤波器进行电流状态量的观测。降维卡尔曼滤波器的使用不但节省了3个电流传感器,而且加快了控制的响应速度,从而显著提高了不平衡暂降的补偿能力。实验结果证明该文所提出的控制策略的有效性。     

自抗扰控制器在动态电压恢复器中的应用

为了提高动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)系统的动态性能和鲁棒性,根据自抗扰控制器(ADRC)的原理设计了DVR自抗扰控制方案.自抗扰控制器的设计不需要精确的DVR参数和数学模型,将电网电压和负载电流视为系统的未知干扰,用扩张状态观测器对未知扰动进行观测,然后利用非线性反馈控制律进行补偿,使系统的控制律今与系统的给定输入和输出有关,减少了控制过程中的检测量,将复杂的控制过程加以简化.仿真和实验表明,自抗扰控制器对系统模型的不确定性和外扰具有较强的适应性和鲁棒性,控制系统具有优良的动态性能.