三相电压型PWM整流器混合控制研究

针对三相电压型PWM整流器的非线性特点,提出了一种混合控制方案.电流内环采用滑模控制,根据指数趋近律算法设计两个滑模电流控制器.电压外环采用负载电流前馈补偿和输出直流电压反馈控制的方法.采用空间矢量脉宽调制方法生成整流器的开关信号.仿真结果表明:系统不仅具有良好的动态和稳态性能,而且对负载及系统参数扰动具有很强的鲁棒性.     

一种PWM整流器动态性能改进控制策略

风力发电三相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器多采用双闭环PI控制,调节器的比例系数和积分系数均为常值,不能在整个功率范围内都得到良好动态特性,特别是应用在能量波动比较频繁的风力发电系统.此外PI积分环节存在饱和效应,导致整流器在启动和负载突变瞬间出现较大冲击电流,严重威胁功率开关器件的安全,而且导致控制器软件过流保护,使得装置不能正常运行,需要对其动态控制性能进行改进.该文对PI控制的动态特性进行分析,提出一种改进控制方法,外环采用电压平方反馈闭环的变参数控制方法,内环采用无差拍预测电流控制;另外在启动时候进行电压给定值斜率限制以及增加负载电流前馈,从而抑制启动冲击电流和改善系统的动态性能.实验结果验证了提出方法的有效性和可行性.     

三相PWM整流器启动冲击的抑制

采用LCL滤波器的三相电压源型脉宽调制(PWM)整流器广泛应用于中高功率场合,且可双向运行。基于坐标变换的直接电流控制方法具有控制精度高、调节速度快等优点,广泛应用于三相PWM整流器的控制。直接电流控制中的比例积分(PI)调节器会导致整流器启动瞬间产生过冲电流,使得功率器件承受较大的瞬时电流应力,影响系统的可靠性,故需研究三相整流器启动冲击的抑制方法。分析了三相电压源型PWM整流器启动过程并建立其动态模型,分析了产生过冲电流的原因,介绍了冲击电流幅值的估算方法,在此基础上提出了一种新型软启动控制方法,并通过仿真与实验验证了理论分析。     

基于自抗扰控制器的有源滤波器直接电流控制

为提高有源电力滤波器的控制策略水平,本文分析了电压型有源电力滤波器、电源及非线性负载三者之间的有功功率平衡,在此基础上提出了一种基于自抗扰控制器的有源电力滤波器的直接电流控制方法.将负载电流和电源电压等因素作为系统的未知干扰,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.无需检测谐波电流及无功电流,省去了复杂计算,简化了控制器的设计.仿真结果显示:电网电流被补偿为与电网电压同相位的正弦波,证实了该控制方法是可行的.     

三相电压型PWM整流器抗扰动设计

分析了三相电压型PWM整流器的基本原理并进行了建模。针对传统的双闭环控制下,直流母线电压受负载扰动和电网波动影响较大的问题,根据整流器功率平衡的原则,提出了电压外环采用前馈补偿(负载电流和电网电压)和输出电压反馈的控制方法,该方法有效地改善PWM整流器的抗扰动能力,仿真结果验证了控制策略的有效性和正确性。     

带负载电流前馈的VIENNA整流器PR控制

针对三相VIENNA整流器传统PI控制器存在输入交流静差和抗负载扰动动态性能差的问题,提出一种适用于VIENNA整流器的负载电流前馈比例谐振(PR)控制策略。利用PR控制器有效消除输入电压电流相位差,实现无静差跟踪。并在电流闭环外嵌入负载电流前馈补偿环节,将负载扰动信息通过前馈环节直接作用于电流给定,提高抗负载扰动动态调节时间,增强系统抗扰性。并将所提方法与传统PI控制策略进行性能对比测试,实验结果表明所用方法可以有效提高负载扰动下的动态性能和改善输入功率因数。     

电压型谐波源与串联型有源电力滤波器

分析了直流侧电感和电容滤波的整流器的谐波特性 ,进而把它们分为电流和电压型谐波源。说明了串联型有源电力滤波器适合补偿电压型谐波源的原因。提出了一种新的检测负载电压控制方法 ,它通过直接检测负载电压来为串联型有源电力滤波器提供参考电压 ,从而改善了其谐波补偿特性。为说明串联型有源电力滤波器补偿电压型谐波源的有效性和比较不同的控制方法 ,进行了实验研究。     

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。     

三相PWM整流器新型复合控制策略的性能研究

由于三相电压型PWM整流器(VSR)采用传统PI控制策略难以在较大扰动和控制对象变化的情况下获得良好的调节效果,论文在传统的双闭环控制策略的基础上,提出了一种新型双闭环复合控制方法,即将PI控制与模糊控制相结合应用于电压外环控制,并将负载电流作为其前馈补偿,电流内环采用准PR(比例谐振)的控制策略。通过MATLAB/Simulink仿真,结果表明了系统不仅有优良的动稳态性能,而且对外界扰动具有很强的鲁棒性,从而验证了该种控制方案的可行性。     

一种离网型并联逆变系统鲁棒电压控制方法

针对带非线性负载的离网型并联逆变系统,设计了一种鲁棒电压控制方法。该电压控制采用串级结构:电压反馈补偿环节、电流跟随内环、比例-谐振-微分(PRD)电压控制外环。电压反馈补偿环节和电流跟随内环实现逆变滤波系统的降阶,便于外环控制器的设计;PRD电压控制外环对基波和特征次谐波分量采取并行准谐振控制,微分环节可进一步降低闭环系统阶次。所提鲁棒电压控制方法无需引入额外负载电流反馈补偿项,便可实现抵抗负载电流扰动,实现高精度电压跟随效果,避免补偿项采样和计算延时引起的低鲁棒性问题。实验结果表明:所提出的鲁棒电压控制方法能够提高并联逆变系统的功率均分效果,降低逆变系统之间的环流,具备抵御非线性负载扰动的能力。     

负荷侧SVG装置工作特性和控制方法研究

针对静止无功发牛器(SVG)在工业负荷侧的应用及工业负荷的特点,提出将SVG等效为受负载电流控制的电压源,同时利用电网电压前馈和负载电流反馈相结合的控制方法,消除电网电压对补偿精度的影响.分析了负荷侧SVG的补偿性能和相关参数间的关系及其工作特性.仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性.     

基于电压与功率前馈的电能路由器储能端口优化控制策略

针对采用双向Buck/Boost拓扑作为电能路由器储能端口时存在的储能端口并网启动电流冲击和离网母线电压波动的问题,提出了一种储能端口电压前馈与负载功率前馈相结合的电能路由器储能端口并离网优化控制策略。该方法通过前馈储能侧电压抑制储能端口的并网启动冲击电流,消除离网下储能侧电压波动对母线电压的影响,同时利用基于以太网控制自动化技术(EtherCAT)的电能路由器快速控制通信单元前馈负载功率,抑制离网下负载突变产生的母线电压扰动,节省电流采样成本。理论分析与实验结果验证了所提优化控制策略的有效性。     

无变压器串联电压质量调节器的复合控制

无变压器串联电压质量调节器是一种用来解决多种电压质量问题的新型装置。为了提高其性能，本文提出了双闭环(负载电压外环、电感电流内环)加负载电流前馈的复合控制方法。文章详细分析了有无负载电流前馈时此串联电压质量调节器的性能。通过比较分析，可以看出本文提出的控制方法比单纯的双闭环优越。最后利用仿真和实验验证了本文提出方法的有效性和合理性。     

一种适用于航空DC/DC变换器短路限流的控制策略

针对航空变换器在负载短路时需要输出3倍额定电流的要求,提出了一种适用于航空DC/DC变换器短路限流的控制策略。在传统电压-电流双环控制DC/DC变换器的基础上,引入输出电压前馈控制,即将输出电压作为前馈信号,与电流控制器的输出信号相加共同作为调制信号与三角载波交截。通过合理设计前馈系数,保证电流控制器的输出电压在负载短路前后基本保持不变,旁路了PI补偿网络的延时影响,使得短路瞬间占空比即时修正,有效抑制了短路瞬间的电流冲击。小信号建模分析表明,输出电压前馈的引入基本不会影响原双环控制系统的稳态和动态性能。仿真和实验均验证了该控制策略的有效性。     

采用前馈控制的同步整流半桥DC／DC变流器

介绍了一种新型的PWM控制集成电路ISL6742,基于该控制芯片设计了前馈控制的同步整流半桥DC/DC变流器.采用前馈控制策略,可实现初级控制输出电压,避免了输出反馈,简化了控制电路.根据ISL6742的特点,设计了一台无输出反馈的DC/DC样机,输出为12V/8A,开关频率200kHz.样机利用输入电压进行前馈控制,提高了电压调整率,并引入了变压器初级的电流进行前馈控制,以提高负载调整率.同时采用同步整流驱动,以提高效率.     

Enhancement of voltage quality in a passive network supplied by a VSC-HVDC transmission under disturbances

When a VSC-HVDC transmission is connected to a passive network, the receiving AC system is weak and is subject to power quality problems such as voltage sag and swell. Dynamic performance of voltage control would affect the voltage quality in the receiving AC system directly. The direct voltage control (DVC) method is simple but fails to quickly eliminate voltage fluctuation caused by load current change. One solution is to add a feed-forward controller to the DVC. The inverter nonlinearities, however, degrade the performance of the feed-forward controller. This paper presents a modified direct voltage control to enhance control dynamics in the receiving AC system by overcoming the effect of inverter nonlinearities. In the proposed control scheme, the influence of inverter nonlinearities on the performance of the feed-forward controller is first discussed. A compensation method for nonlinearities of the inverter is then designed in the d–q rotating axis. Moreover, to overcome parameter sensitivity of the feed-forward controller, a feed-back loop with a PI controller is implemented. Simulation results from PSCAD/EMTDC showed that the VSC-HVDC system using the proposed control scheme, as compared to that with the conventional control methods, has a better capability to mitigate voltage fluctuation during system disturbances.     

基于前馈控制的有源电力滤波器研制

提出了一种有源电力滤波器的前馈控制策略。基于开关平均模型设计了前馈控制器和电流控制器,并利用功率模型对电压控制器进行了设计。由于电网电压在系统启动时会产生很大冲击电流,通过引入前馈控制有效地降低了作为扰动的电网电压和直流电压对被控电流的影响,提高了系统的动态性能,同时利用直流电压控制环直接获取电流参考信号对电网电流进行控制,简化了控制算法。所提方法无需检测负载电流和逆变器输出电流,且无需锁相环电路,降低了成本。利用模拟器件实现控制电路并进行了实验研究,实验结果证明了所提方法的可行性。     

动态电压恢复器复合控制策略的研究与仿真

在研究动态电压恢复器（DVR）的电网电压前馈控制加负载电压与电容电流双闭环反馈控制相结合的复合控制策略基础上,分析了反馈控制中传统比例积分（PI）控制的不足。经过理论分析,提出了基于模糊PI控制与重复控制相结合的控制方法。仿真结果表明,所提控制方法使DVR有良好的动、静态性能和抗干扰能力。     

一种无延时的单相光伏并网功率控制方法

针对分布于电网末梢的单相光伏并网发电系统,提出一种无延时的兼具无功补偿功能的并网功率控制方法,使系统在向电网和本地负载快速提供有功电能的同时,也能提供负载所需的无功电能。该方法由无功电流检测、电压电流双环控制、功率前馈及电网电压前馈构成。提出的无延时单相无功电流检测方法,解决了传统单相无功电流检测存在较大延时的不足;电压外环采用比例积分(proportion integration,PI)控制实现逆变器直流侧稳压;电流内环采用准谐振PR控制实现并网电流的零稳态误差控制,并降低电网频率偏移对电流的影响;引入功率前馈加快系统响应;引入电网电压前馈降低电压畸变或扰动造成的电流畸变。给出了并网功率控制系统的设计,分析了准谐振PR控制中不同控制参数对系统性能的影响,并选取了合适的设计参数。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性。