一种PWM整流器直接功率控制方法

PWM整流器的直接功率控制方法因具有简单实用、抗干扰能力强、良好的动态性能、可以实现有功无功的解耦控制的特性而被广泛应用。基于传统的V-DPC(voltage direct power control)和VF-DPC(virtual flux direct power control)控制方案，提出了一种新的控制方案。新控制方案减轻了电网电压不理想条件下(电网电压畸变或不平衡)产生的影响。PWM调制器应用保证了恒定的开关频率。增加电网电压传感器使得利用低分辨率ADC转换器实现控制策略成为可能。通过引入电网电压的不平衡补偿模块和重构模块，改善了系统在电网电压不平衡或畸变条件下的性能。实验结果证实了这种方法的有效性。     

基于虚拟磁链的STATCOM定频直接功率控制

提出一种基于虚拟磁链的无电网电压传感器瞬时功率检测方法,用以对STATCOM进行直接功率控制（DPC）。针对传统开关表DPC因PWM变流器开关频率变化造成的滤波器设计困难等问题,采用电压空间矢量调制（SVPWM）方式实现定频控制。理论分析及仿真结果表明,基于虚拟磁链的STATCOM定频DPC系统具有结构简单、抗干扰能力强、动静态特性好等优点,实现了无功功率的快速检测和动态补偿。     

PWM整流器的定频直接功率控制

直接功率控制(DPC)和常规的电压定向控制(VOC)是PWM整流器常用的控制技术。直接功率控制动态响应比电压定向控制要快,但其稳态特性不如电压定向控制,而且开关频率高且不固定,给滤波器的设计带来困难。在这两者的基础上提出了一种新的定频直接功率控制技术。该控制结构为直流输出电压外环,功率控制内环,无功功率参考值设为0以达到单位功率因数;同时用PWM调制模块代替滞环,得到定频的直接功率控制。分析了该控制结构的特性,并进行仿真研究。结果表明,所提出的控制技术有好的动静态性能,电流畸变量小,而且弥补了直接功率控制和电压定向控制的缺点。     

Control of three phase PWM rectifier using virtual flux‐based predictive direct power control and SVM under harmonic conditions

In this paper, a new predictive direct power control algorithm to control the PWM rectifier based on virtual flux (VF) is presented. In this algorithm, supply network and the line inductances are assumed as an induction machine and so virtual flux space vectors are assumed corresponding with the space vector of the network voltages. Instantaneous active and reactive powers and finally convertor average voltage in both stationary and rotating reference frames are calculated by the virtual flux space vector components. The main advantages of the proposed method are low total harmonic distortion of the input current and low ripple in the instantaneous active and reactive powers and direct current‐bus voltage under harmonic distorted condition of the supply voltage in comparison with voltage‐based predictive direct power control (V‐PDPC) method. Proposed VF‐PDPC method with space vector modulation switching strategy was tested in simulations and compared with the V‐PDPC method. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于变换器的分段式直接功率控制

采用传统直接功率控制(DPC)方法的变换器装置很难兼顾系统不同运行阶段的控制要求,为此,提出了一种基于多开关表的分段式DPC控制方法。该方法统筹考虑了系统的各项性能指标,设计实现了四种开关表,根据系统不同阶段的控制要求选择最佳开关状态。与传统DPC系统的仿真和实验对比表明,采用分段式DPC控制的变换器装置起动时间减少10%以上,稳态运行时交流侧电流谐波总畸变率(THD)降低30%以上,直流侧电压的暂态响应时间减少27.3%以上,进一步验证了分段式DPC控制方法的可行性和有效性。     

Vienna整流器滑模直接功率及中点电位平衡控制策略

根据Vienna整流器的工作原理,建立基于开关函数的功率数学模型,在此基础上设计新型滑模直接功率控制策略,详细推导该控制算法,并给出具体设计过程;另外针对Vienna整流器存在中点电位波动和传统空间矢量调制计算繁琐等问题,提出基于载波调制的等效空间矢量调制算法,通过在载波调制中加入零序分量来等效空间矢量调制策略,同时在零序分量中加入平衡因子来控制中点电位平衡。滑模直接功率算法与等效空间矢量调制技术相结合可以实现开关定频和中点电位平衡,同时降低开关损耗,使Vienna整流器工作在近似单位功率因数下。最后搭建实验平台进行实验验证,结果表明:基于新型滑模直接功率控制策略和等效空间矢量调制算法相结合的Vienna整流器具有较好的鲁棒性和动态性能。     

三相电压型PWM整流的新型直接功率控制

介绍了三相电压型PWM整流器的数学模型,以及传统直接功率控制的基本原理和系统组成,分析了其所采用的开关表存在的不足。提出了一种新的直接功率控制方法,该方法采用新的开关表,功率内环采用简单的PI算法,省去两滞环比较器,易于实现。系统在Simulink下的仿真结果表明,与传统直接功率控制相比,该方法可以得到更高的功率因数、更低的输出直流纹波系数。     

Power quality improvement using DPC controlled three-phase shunt active filter

This paper presents a new control method entitled direct power control (DPC) for shunt active power filter (APF), which is applied to eliminate line current harmonics and compensate reactive power. Its main goal is to rebuild active and reactive source powers to be compared to references values using hysteresis control. The active power reference is issue of DC-side of inverter and reactive power reference is set to zero for unity power factor. The outputs of hysteresis controllers associated with a switching table, control the instantaneous active and reactive power by selecting the optimum switching state of the voltage source inverter (VSI). A theoretical analysis with a complete simulation of the system and experimental results are presented to prove the excellent performance of the proposed technique.     

无交流电压传感器并网逆变器的控制策略及其改进

将基于虚拟磁链的直接功率控制策略用于并网逆变器的控制.详细推导了虚拟磁链与瞬时功率的表达式,在无需检测网侧交流电压的前提下即可获得并网功率的瞬时值,进而取消了交流电压传感器.通过对并网功率的有功和无功成分进行直接独立控制,省去了旋转坐标变换以及电流闭环控制等复杂算法.采用带有饱和限幅反馈环节的积分器代替不定积分器进行虚拟磁链观测,解决了因传统观测方法存在功率计算偏差而造成系统效率降低、动态响应性能较差等问题.对所提出的改进观测方法及基于改进虚拟磁链直接功率控制策略的并网逆变器进行仿真和实验,结果证明了所提方法的正确性和可行性.     

DFIG风电机组网侧变换器的复开关表直接功率控制

传统直接功率控制(DPC)所用开关表的输出控制矢量离散且固定,导致脉宽调制变换器的交流输入电流富含谐波,在交流输入电压波动和不对称的情况下更为明显,无法满足基于双馈异步发电机(DFIG)的变速恒频风电机组在故障下的不间断运行要求.在分析网侧变换器数学模型和DPC原理的基础上,提出了一种基于复开关表的DPC新策略.该策略可根据变换器的交流输入电压、瞬时功率等工作状态,提供细化的开关表以供选择,从而在保留传统DPC结构简单特点的同时,获得了高精度的控制效果.仿真和实验结果表明,该控制策略在电网发生对称性过电压、电压跌落和不对称性故障时,均能保持三相输入电流的平衡、稳定,用于DFIG风电机组交流励磁变频电源的控制中能提高电网故障下风电系统的穿越运行能力,并减少脉宽调制变换器产生的电力谐波污染.     

基于DPC-SVM控制的三电平PWM整流器仿真研究

直接功率控制(DPC)和电压定向矢量控制(VOC)是PWM整流器常用的控制技术。DPC控制动态响应比较快,但其稳态性比较差,而且开关频率不固定,给滤波器的设计带来困难。VOC控制精度高,但算法实现比较复杂。在此基础上提出了一种空间电压矢量控制与直接功率控制结合的控制策略,即DPC-SVM。该控制结构为直流输出电压外环,功率控制内环,无功功率参考值设为0,以达到单位功率因数,设计了功率环的参数,对系统进行了仿真研究。结果表明,所提出的控制技术有好的动静态性能,直流母线电压超调量小,电流谐波总畸变率小,并且弥补了直接功率控制和电压定向矢量控制的缺点。     

Robust Direct Power Control Schemes of DFIGs Driven by Variable-speed Wind Turbines

Despite its several advantages, a classic direct power control (DPC) technique of doubly fed induction generators (DFIGs) driven by variable-speed wind turbines has some drawbacks such as high power ripples and variable switching frequency. In this paper, two robust controllers are designed to improve the classical DPC performance without complicating the overall scheme. First, an integral sliding mode controller (ISMC) is designed to regulate the stator active and reactive powers. Two integral switching functions are selected for controlling stator active and reactive powers. The idea of total sliding mode controller is selected to avoid reaching phase stability problem. Second, a diagonal recurrent neural network (DRNN) controller is designed and trained based on DPC. The DRNN has several advantages compared to the classical static neural networks such as recurrence and simple construction. Simple off-line back-propagation algorithm is proposed to train the proposed DRNN. The stability of the proposed ISMC and DRNN controller is proved using the Lyapunov stability theorem. The grid side converter is controlled based on the DPC principle to ensure both constant DC-link voltage and grid side reactive power. The feasibility of the proposed DPC schemes is validated by simulation studies on a 1.5-MW wind power generation system. The performance of the proposed schemes is compared with a conventional DPC scheme under different operating conditions.     

基于瞬时转差频率控制的定子双绕组异步电机变频交流发电系统

研究了一种基于定子双绕组异步电机(DWIG)的变频交流发电系统,根据功率平衡思想提出了该变频交流发电系统的瞬时转差频率控制策略。该策略省去了复杂的坐标变换和影响动态性能的电流环,综合考虑了输出电压和输出电流二者的变化信息,利用电压矢量去调节发电机的瞬时转差频率,进而改变电磁转矩,保证输出电压稳定。在一台15 kW样机上进行了一系列实验研究,实验结果证明了该变频交流发电系统的可行性和控制策略的有效性。     

三相电压型PWM整流器解耦控制研究

三相电压型PWM整流器静止坐标模型不需要旋转变换,可以实现整流器系统无锁相环控制,同时虚拟磁链技术可以使系统无交流电网电压传感器运行,降低控制成本和提高系统可靠性。但静止坐标系下直接功率控制系统相关变量稳态下为正弦量,PI控制不能实现无静差调节。针对这一问题,采用反馈线性化理论进行了控制器设计,该算法能较好地实现瞬时功率解耦,但对系统参数变化比较敏感。为了对其进行改进,提出一种自抗扰直接功率控制算法,能够提高系统鲁棒性。最后借助Matlab/Simulink对以上两种策略进行对比分析,结果表明自抗扰直接功率控制能够更好地改善系统性能。     

DPC controlled three-phase active filter for power quality improvement

This paper presents a new control method entitled direct power control (DPC) for shunt active power filtering (5th, 7th, 11th, …) (SAPF), which is applied to eliminate line current harmonics and compensate reactive power. Its main goal is to rebuild active and reactive powers to be compared to references values using hysteresis control. The outputs of hysteresis controllers associated with a switching table, control the instantaneous active and reactive power by selecting the optimum switching state of the voltage source inverter (VSI). A theoretical analysis with a complete simulation of the system and experimental results are presented to prove the excellent performance of the proposed control technique.     

基于神经元控制的SVPWM整流器直接功率控制

为改善PWM整流器性能,提出了一种新型三相电压型SVPWM整流器的直接功率控制(PID)方案,给出了基于虚磁链的功率估算式,设计了基于神经元PID控制的功率调节器参数,对有功功率调节器和无功调节器之间的相互耦合影响关系作了分析,采用神经元智能PID控制对功率环进行调节.仿真及样机试验表明,相对于传统的PID控制方案,基...     

直流输电系统的防雷保护

针对我国高压直流输电线路的雷击闪络率较高的问题,深入研究了直流输电系统的防雷保护。由于其结构和控制保护不同于交流系统,直流输电线路的雷电性能与交流输电线路有所不同,通过对国内外计算方法的分析研究,结合我国正极性导线容易发生雷击闪络的运行经验,提出了直流输电线路的计算方法和计算用参数的建议并对直流换流站的防雷措施进行了分析,提出了合适的直流输电系统的防雷保护措施。     

三相PWM整流器直接功率控制研究

进行了三相电压型整流器(VSR)瞬时有功功率和瞬时无功功率的控制来达到对系统输入电流和输出电压控制的原理分析,提出了基于滑模变结构的空间电压矢量调制的直接功率控制策略,建立了直接功率控制系统Simulink模型,完成了实例仿真.仿真结果表明,使用该控制策略的三相PWM整流器具有更快的响应速度和更好的鲁棒性.     

Grid Voltage Sensorless Single-Phase Half-Bridge Active Filter and DC Bus Voltage Regulation

In this paper, a method is presented for the control of grid voltage sensorless single-phase half-bridge shunt active power filter to reduce the grid current harmonics of low-power single-phase non-linear loads. The proposed system forces the grid current to be sinusoidal without sensing and processing the grid voltage on the line. For this reason, instead of grid voltage the load current is processed by using self-tuning filter to generate reference grid current to eliminate current harmonic distortions. In order to design a low-cost system, a half-bridge voltage source converter is used to reduce driver circuits. In addition, the switching losses are also reduced by employing half-bridge voltage source converter, where only two switches are used. The imbalance voltages are also successfully eliminated on the DC-side capacitors. The performance of the proposed system is verified by using a real-time platform, and experimental results are presented to verify the effectiveness of the proposed system in this study.     

基于变电抗的接地选线新方法

针对中性点经可控消弧线圈接地电网单相接地故障选线困难的情况,提出零序电流比幅接地选线新方法。分析了影响小电流接地选线的原因,归纳出小电流接地选线主要要能够捕获暂态信息并作出正确判断。给出了零序电流比幅接地选线法理论推导,得出了小电流接地系统在正常运行和发生单相接地故障时系统主要物理量的计算公式。利用Matlab仿真软件对所提方法的仿真结果表明,该方法运算速度快、抗干扰能力强、选线准确;特别是当单相接地故障发生在故障线路对地电压最小时所提方法也适用。