基于IGBT有源逆变的串调系统的控制策略研究

为解决原有串调系统晶闸管逆变存在逆变颠覆的问题,用可控器件IGBT构成的逆变结构取代原有串调系统晶闸管逆变部分,并提出了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制策略.首先利用Simulink动态仿真工具实现了SVPWM控制算法应用于有源逆变的动态仿真,通过仿真实验证明了将SVPWM技术应用到内馈串级调速系统中的可行性.然后进行基于FPGA和单片机的系统硬件实验.结果表明,SVPWM控制的有源逆变,交流电流基本与反馈电压同相,交流电流波形接近正弦波,且谐波较小,将该控制策略运用于内馈斩波串级调速系统中有不错的控制效果.     

变结构控制策略在串级调速系统中的应用

采用带斩波器的晶闸管相控串级调速虽然可以将系统允许的逆变角固定在最小值,最大程度上减少逆变器所吸收的感性无功功率,但并不能从本质上解决功率因数低的问题。逆变器侧采用可控型器件IGBT代替晶闸管,在引入PWM逆变技术的基础上,利用逆系统方法将逆变器的非线性系统数学模型变为伪线性系统且实现多输入多输出的解耦。应用变结构控制来设计控制策略,实现向电网发出感性无功功率,以提高整个电机和串级调速系统功率因数的目的。最后通过仿真实验验证了控制方案的正确性和有效性。     

基于IGBT有源逆变内反馈串级调速系统的研究

晶闸管串级调速系统是一种廉价、简易的调速系统,传统内反馈串级调速系统存在功率因数低,谐波污染严重等弊端,采用斩波控制虽然可以有效改善系统功率因数,但并不能从本质上解决功率因数低的问题.采用可控器件IGBT构成的逆变结构取代原有串调系统晶闸管逆变部分,不仅可以使调节绕组侧电流正弦化,减少谐波,还可以向电网提供容性无功,用于补偿串调系统产生的感性无功,从而提高整个系统的功率因数.提出跟踪电压矢量的SPWM直接电流控制策略,通过对三相电压源型逆变器及逆变器在串级调速系统中的应用仿真,结果表明有效可行.     

PWM逆变技术在内反馈串级调速系统中的应用

晶闸管串级调速系统是一种廉价、简易的调速系统,传统内反馈串级调速系统存在功率因数低、谐波污染严重等弊端,采用斩波控制虽然可以有效改善系统功率因数,但并不能从本质上解决功率因数低的问题.采用可控器件IGBT构成的逆变结构取代原有串调系统晶闸管逆变部分,不仅可以使调节绕组侧电流正弦化,减少谐波,还可以向电网提供容性无功,用于补偿串调系统产生的感性无功,从而提高整个系统的功率因数.本文提出跟踪电压矢量的SPWM直接电流控制策略,通过对三相电压源型逆变器及逆变器在串级调速系统中的应用仿真,结果表明有效可行.     

电流型PWM变流器在串级调速中的应用

采用电流型PWM整流技术的串级调速系统,省去了电压型斩波串级调速系统中的直流Boost斩波环节,简化了系统的拓扑结构,同时也能够实现系统功率因数的提高和变压器网侧谐波含量的减少。考虑到电流型PWM逆变器在dq坐标系下是一个非线性耦合系统,不利于控制器的设计,采用精确线性化方法对原系统进行线性化并解耦,构造其伪线性系统模型,运用滑模变结构控制理论设计该伪线性系统的闭环控制器。同时,在Matlab/Simulink软件下,建立了基于此控制策略的模型并进行仿真。结果表明,该控制策略可实现电动机转速的快速、有效调节,同时可提高系统的功率因数,减少谐波含量。     

单位功率因数的内馈斩波串调系统研究

提出一种基于PWM整流技术的内馈斩波串级调速系统。它采用IGBT代替晶闸管,并利用PWM整流技术,使网侧电流接近于正弦波,甚至可向网侧提供容性无功,以补偿串级调速系统产生的感性无功,因此可大大提高系统的功率因数,减少网侧谐波含量。文中介绍了PWM整流技术的工作原理和控制策略。通过仿真和实验进行了验证。     

并联有源电力滤波器新型控制策略仿真研究

三相三线并联有源电力滤波器(APF)能够实时地补偿谐波电流和无功电流。控制器作为APF的核心部件,它的性能好坏直接影响到APF的补偿效果。而影响控制器动态性能的关键因素是控制算法。考虑到APF的数学模型在dq 坐标系下,是一个非线性耦合系统,首先采用逆系统方法将原系统线性化解耦,构造出伪线性系统。然后,再运用变结构控制,设计出这个伪线性系统的变结构控制律。最后,建立了APF的仿真模型对其进行仿真试验。试验结果表明,基于此控制策略设计出APF的控制器能使有源滤波器具备良好的补偿效果。     

并联有源电力滤波器新型控制策略仿真研究

三相三线并联有源电力滤波器(APF)能够实时地补偿谐波电流和无功电流.控制器作为APF的核心部件,它的性能好坏直接影响到APF的补偿效果.而影响控制器动态性能的关键因素是控制算法.考虑到APF的数学模型在dq 坐标系下,是一个非线性耦合系统,首先采用逆系统方法将原系统线性化解耦,构造出伪线性系统.然后,再运用变结构控制,设计出这个伪线性系统的变结构控制律.最后,建立了APF的仿真模型对其进行仿真试验.试验结果表明,基于此控制策略设计出APF的控制器能使有源滤波器具备良好的补偿效果.     

基于逆系统方法有源滤波器控制策略的研究

有源电力滤波器(Active Power Filter,简称APF)是解决电网谐波问题的有效手段.其补偿性能取决于谐波电流检测方法和电流跟踪控制方法.提出了一种基于逆系统方法的APF反馈线性化控制方法.针对APF主电路在d,q旋转坐标系下数学模型的非线性特性,采用逆系统方法将其解耦为伪线性系统.并在该伪线性系统的基础上利用线性二次性调节器(Linear Quadratic Regulator,简称LQR)设计了满足一定性能指标的控制器.在这种控制策略中,指令电流通过基于瞬时无功功率理论的ip-iq检测方法得到.仿真和实验结果显示,实际补偿电流能够快速准确地跟踪指令电流,使电网电流快速被补偿为正弦波,且直流侧电压也能很快达到稳定值,证实了该控制方法的可行性.     

功率因数可调的转子变频性能分析和研究

基于晶闸管有源逆变的串级调速给电网注入了大量谐波,造成了严重的电网污染,而且在停电时,还存在逆变颠覆故障.鉴于此.提出一种功率因数可调的新型转子变频调速系统,其后端采用电压型PWM整流器进行有源逆变,以有效控制无功功率,从而提高整个系统的功率因数.此外,还分析了其主电路中Boost单元,得出其升压特性不同于传统Boost,而是一个反向过程的结论.最后,通过实验验证了系统设计和模型的可行性.     

基于滤波函数的风电并网逆变器改进线性自抗扰控制

针对风电系统中并网逆变器直流母线电压量测环节易受噪声污染等问题,文中将线性自抗扰控制与滤波器相结合,构造一种基于滤波函数的改进型线性自抗扰控制技术。首先构造了风电并网逆变器数学模型,并对传统线性自抗扰控制进行分析。为了提高线性自抗扰控制对高频噪声的抑制力,文中将滤波后的电压扩张成一个新的状态变量,利用线性扩张状态观测器估计滤波之后的电压值,并将其作为反馈。然后在考虑系统输出含有噪声的前提下,对改进型线性自抗扰控制进行频域特性分析,结果表明改进的控制策略具有更好的抑制噪声能力。最后通过风电系统并网逆变器仿真平台的搭建,验证了控制策略的可行性和有效性。     

级联多电平逆变器的频谱分析及滤波器设计

为解决级联多电平技术过大的电压变化率和相对集中的高次谐波的问题,通过计算机仿真技术,深入比较了几种典型拓扑结构的逆变器输出电压谐波的频谱,分析了基于载波组SPWM调制技术的级联多电平逆变器输出电压的谐波特征后,针对该结构电压谐波的特点,提出一种级联多电平逆变器的LC滤波器设计方法并给出了电抗参数和电容参数的具体设计原则和方法。该方法综合考虑了滤波器频率特性和功率因数等要素,通过仿真实验证明,通过该方法选择的滤波器参数满足系统各方面的要求,达到预期的滤波效果,对于不同功率因数的负载,均有很好的滤波效果,并提高了系统的功率因数。     

一种改进的LCL并网逆变器控制方法的研究

LCL型滤波器相对于L型滤波器对交流侧电流中的高频谐波有更强的抑制能力,因此也越来越多地被用于逆变器中。研究了在独立工作模式和并网逆变模式间的切换过程中如何做到无扰动切换。在独立和并网逆变两种模式下分别对空载电压和并网电流直接控制。在对比传统电压电流控制情况下,对电压电流控制进行改进。通过MATLAB/Simulink仿真平台,建立了LCL型滤波的逆变器并网模型,仿真分析证明了可行性。     

基于重复控制优化的单周控制电流反馈模式

为了解决单周控制传统模式只能同时补偿谐波和无功,而无法单独补偿的问题,同时进一步优化补偿效果,提出了一种新型的基于重复控制优化的单周控制（OCC）电流反馈模式。将单相三电平变换器作为研究对象,分析了OCC传统模式的基本原理及其控制目标方程,在此基础上深入研究了OCC电流反馈模式,构造了虚拟的三相电流,采用dq法检测负载电流,并借助重复控制优化系统性能。仿真结果表明：不仅补偿效果较好,而且还可以工作于只补偿谐波、只补偿无功及其同时补偿谐波和无功三种补偿模式,从而验证了其有效性和可行性。     

并联型APF比例谐振控制优化研究

配电系统的最新趋势表明,非线性负载的使用将在未来呈现上升的趋势,因此研究了并联型有源滤波器,用来消除谐波,从而提升电能质量。使用一种无谐波检测方法,从而使补偿精度不再受负载电流检测精度的影响,输出电流波形的控制使用一种优化的准比例谐振控制器完成。在并联型有源滤波器主电路系统结构的基础上,提出了一种电压电流双闭环及电流比例负反馈的准比例谐振优化控制方案。最后,通过MATLAB/Simulink对所提优化控制方案进行仿真,所提出优化控制的可行性通过仿真实验得到充分验证。     

基于LCL滤波器的并网逆变器控制策略研究

针对基于LCL滤波器的三相并网逆变系统,首先给出了三相并网逆变器的数学模型,同时分析了LCL滤波器参数设计的限制条件以及步骤,然后在分析传统电容电流反馈有源阻尼法的基础上,以进一步减少系统传感器为目的,提出了一种并网电流反馈及电网电压前馈的控制策略。最后,为了验证提出的控制策略的有效性和可行性,搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型并进行仿真,仿真结果表明:该控制策略不仅可以使系统获得高质量的并网电流,并且能减少传感器的数量,节约了系统成本。     

LCL型三相光伏并网逆变器新型控制策略研究

LCL滤波型并网逆变器是高阶多变量控制系统,传统并网电流单一控制方法,不能确保系统稳定性良好的同时又较好的改善并网电流质量。为此提出了一种基于LCL型并网逆变器的新型复合电流控制技术。文中详细分析了LCL滤波器的特点,其在谐振频率处存在谐振尖峰,通过在电流环中增加陷波器的方法实现了LCL滤波器的有源阻尼,提高系统稳定性的同时又不需要额外增加传感器;并网电流调节器将重复控制(RC)和准比例谐振控制(QPR)有机结合,提高了系统的动态响应速度,且降低本地非线性负载扰动和电网电压频率波动对并网电流质量造成的影响,实现对基频信号的无静差跟踪控制和单位功率因数并网。通过Matlab/Simulink仿真测试,验证了陷波器有源阻尼及重复准PR复合控制策略的正确性和有效性。     

LCL滤波并网逆变器的控制策略

把LCL滤波器作为电压源型并网逆变器与电网的接口已受到广泛关注。与单电感L滤波器相比,利用电感值较小的LCL滤波器对入网电流的高次谐波具有显著的衰减效果,特别是在低开关频率的大功率并网逆变系统应用中更具明显优势,但是仅采用直接入网电流控制时,LCL滤波器接口的并网逆变器系统存在稳定性问题。该文采用电网侧电感电流和逆变侧电感电流双闭环控制策略对并网电流进行直接控制,电网侧电感电流作为外环更容易抑制并网电流的谐波因素,且可以直接控制入网电流的单位功率因数,采用逆变器侧电感电流作为内环可以增加系统阻尼,从而可抑制系统振荡,增加系统稳定性。对该方案进行系统建模,并深入分析了滤波器参数、控制器参数及系统稳定性之间的精确量化关系。仿真和实验结果表明,该控制策略既可有效抑制入网电流谐振和实现进网电流的高功率因数运行,同时又具有良好的稳态和动态性能。     

带LCL滤波的SAPF电流控制点选取的研究

通过理论分析提出带LCL滤波的无源阻尼并联型有源电力滤波器(SAPF)双环控制系统电流控制点的选取方法。与传统的内外环反馈电流均取自电网侧相比,当内环反馈电流取自逆变器侧,外环反馈电流取自电网侧时,使系统稳定的阻尼电阻和比例增益取值范围较大,稳态精确度在高次谐波处略有降低,由于一般高次谐波含量较少,这种降低几乎可以忽略不计。因此,只需要较小的阻尼电阻,就可使系统达到稳定以及获得很好的稳态精确度,这样可以减小阻尼损耗,以及减小设备发热隐患;由于使系统达到稳定的比例增益值取值范围较大,可以通过适当增大比例增益的方式来提高系统的稳态精度,同时加快系统的响应速度。仿真结果验证了所提控制系统反馈电流选取方法的正确性和有效性。