改进虚拟磁链观测器的并网逆变器控制策略

为了改进并网逆变器运行的可靠性,提出一种锁相环和改进虚拟电网磁链估算相结合的并网控制策略。该方法是在低通滤波器取代纯积分器的基础上,采用两个不同截止频率和比例系数的低通滤波器,构造磁链观测器,结合锁相环以提高虚拟磁链定向的准确度,有效抑制电网谐波干扰。分析了三相并网逆变器基于同步旋转坐标系的数学模型,建立锁相环和虚拟电网磁链相结合进行定向的矢量控制系统。仿真实验结果表明,逆变器可输出正弦度良好的逆变电流,提高了逆变器的工作稳定性,从而验证了该方案的可行性和正确性。     

基于电网虚拟磁链的变速恒频风力发电机柔性并网技术

利用双馈风力发电机与电网的"柔性连接"特性,基于合理的转子侧交流励磁控制可实现发电机柔性并网.在推导双馈风力发电机空载数学模型基础上,提出了电网虚拟磁链的概念,给出了柔性并网中双PWM励磁变换器的控制方法:基于电网虚拟磁链定向的机侧变换器矢量控制策略和基于电网电压定向网侧变换器矢量控制策略.设计了具有初始磁链估计、不需电压传感器的虚拟电网磁链观测器,该观测器实现简单,精度较高.实验研究表明,柔性并网技术安全稳定,电流冲击小,满足双馈风力发电机的变速恒频运行需要.     

基于虚拟电网磁链定向的网侧逆变器矢量控制研究

风力发电系统中三相电压型并网逆变器的电路结构,与变频器供电的交流异步电机的定子电路有很大的相似性,采用类似于电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网电压磁链矢量,从而达到取消交流侧电压传感器的目的。根据交流电机磁链观测器的设计方法,构造了虚拟电网磁链观测器;并对该设计方案进行了试验研究,其结果验证了该控制方案的可行性和正确性。     

微型燃气轮机发电系统新型并网控制技术

为了满足微型燃气轮机发电系统的并网要求,降低变换器的成本和提高可靠性,提出一种耦合虚拟磁链观测方案以解决磁链观测的偏置和启动电流突跳问题,获得了无电网电压传感器的虚拟磁链同步旋转坐标系统,设计了基于改进虚拟磁链观测器的直接功率控制策略的新型并网控制器。针对并网过程中的能量传输要求,进一步抑制发电机功率变化导致母线功率的传输波动,采用功率前馈的并网控制方案,改善了系统功率控制能力。仿真和实验结果表明,这种新型并网控制器能够稳定运行,能量传输具有快速性和稳定性。     

PWM整流器无电压传感器预测电流控制

传统PWM整流器预测电流控制需借助交流电压传感器测量电网电压,针对电压传感器硬件成本高、安装困难及可靠性低等问题,提出将虚拟磁链引入PWM整流器预测电流控制方法中。建立两相静止坐标系下PWM整流器虚拟磁链数学模型,采用带有补偿项的一阶低通滤波器代替纯积分环节对电网虚拟磁链进行估计,解决因纯积分环节带来的积分初值和直流偏置问题,利用虚拟磁链计算瞬时功率和电网电压矢量幅值及相角,结合预测电流控制方法建立PWM整流器无电压传感器预测电流控制系统。仿真结果表明无电压传感器预测电流控制系统电网电压及电流相位同步,电网电流谐波畸变率低,直流母线电压准确跟踪其指令值,表明所提方法的有效性和可行性。     

新型虚拟磁链定向的Hopfield神经网络谐波电流检测

谐波电流检测的准确性和快速性直接影响有源电力滤波器的补偿精度。相较于锁相环,虚拟磁链在电网电压波动的情况下也能准确定向,而且响应速度更快。文中采用由高通滤波器和变换坐标系组成的新型辨识算法,改善了虚拟磁链中由积分器引起的相位误差。Hopfield神经网络利用新型虚拟磁链观测到的电网电压定向角,对谐波电流进行检测。该方法引入能量函数构造反馈型神经网络,通过不断反馈收敛最后达到平衡,以实现对谐波电流的检测。仿真结果表明基于虚拟磁链的Hopfield神经网络方法能同时快速准确地检测出基波电流、总谐波电流和各次谐波电流,而且在负载突变、电压波动的情况下,与基于瞬时无功功率理论的i_p-i_q法相比响应速度更快,准确性更高,具有更好的鲁棒性。     

一种用于谐波检测的改进虚拟磁链定向方法

针对传统基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波检测算法对网侧电压畸变应变能力弱的缺点,提出一种基于复合三阶广义积分器的虚拟磁链观测的定向方法,并将其应用于ip-iq谐波检测算法。该方法采用虚拟电网磁链作为锁相环的改进环节,利用复合三阶广义积分器和正负序分量计算模块来实现正序磁链的提取;在准确锁定电网相位角和频率的基础上,消除了传统ip-iq谐波检测算法由于电网电压不对称,波形畸变和直流偏移分量的注入等原因造成的检测误差。仿真和实验表明,改进后的方法基本不受网侧恶劣工况的影响,应用于谐波检测得到的基波电流基本不存在畸变,且能够实时跟踪频率变化,证明了本文提出的基于复合三阶广义积分器的虚拟磁链定向方法的有效性。     

并网逆变器虚拟磁链模型预测功率控制研究

针对并网逆变器的特点,采用一种虚拟磁链模型预测功率控制的新型控制策略。在α,β坐标系下建立并网逆变器基于虚拟磁链预测功率控制的数学模型。一个采样周期内,选择合适的电压矢量及确定相应电压矢量导通时间进行开关管控制。不仅解决了开关频率不固定问题,且逆变器输出稳态电流总谐波畸变率(THD)小,电流动态响应快。仿真和实验表明,采用虚拟磁链模型预测功率控制取得了预期控制效果。     

基于改进虚拟磁链的dq谐波检测方法

为了提升传统dq谐波检测法对网侧电压畸变的应对能力,提出一种基于复合二阶广义积分器的虚拟磁链定向的谐波检测方法。该方法采用虚拟磁链作为同步参考坐标系锁相环的改进环节,利用复合二阶广义积分器替代常规低通滤波器,消除了传统dq谐波检测方法由于三相电网电压不对称和畸变等恶劣工况造成的检测误差,并能准确锁定电网相位角和频率。仿真和实验结果表明,改进后的谐波检测方法不受电网不平衡和波形畸变的影响,所得基波正序电流基本不存在畸变,且能够准确跟踪频率的变化,证实了本文所提出的基于复合二阶广义积分虚拟磁链定向的谐波检测方法的有效性。     

三相Vienna整流器无网压传感器预测电流控制策略

设计三相Vienna整流器的闭环控制系统时需要采集电网电压信息,而使用传感器会增加系统硬件成本和复杂度,为此该文提出一种适用于三相Vienna整流器的无网压传感器控制策略.首先,在两相静止坐标系中建立三相Vienna整流器的虚拟磁链数学模型,利用二阶低通滤波器来改进电压观测器,对电网电压进行估算,在不增加算法复杂性的前提下避免了纯积分运算.其次,由于该方法估算的电网电压存在一定误差,因此运用预测电流控制策略构建控制系统,并针对实际系统中采集与处理环节所引起的信号滞后问题,提出二步预测电流法以补偿信号滞后.最后,对所提出控制策略进行仿真分析和实验验证.其结果表明,网侧输入电流谐波含量低,直流侧输出电压准确跟踪给定值,保持单位功率因数运行,系统具有良好的动态、稳态性能,从而验证了该文所提策略的正确性和可行性.     

基于PR调节器的PWM整流器VFOC控制

研究了两相静止坐标系下三相电压源型PWM整流器虚拟磁链定向(VFOC)控制策略。采用虚拟磁链观测器得到坐标变换中的角度信息,无需电网电压传感器。电流环的控制采用比例谐振调节器(PR)取代传统的PI调节器。该调节器能够抑制低次谐波和开关频率附近的高次谐波,实现电流在两相静止坐标系下的稳态无静差跟踪控制,不需要前馈解耦,简化控制系统设计。搭建了以TMS320F2812DSP为控制核心的实验装置,仿真和试验结果证明了该方法的可行性。     

基于LCL的风电并网逆变器无传感器控制

基于LCL滤波器的风电并网逆变器(LCL-GCI)需要增加传感器去检测电容电压或者电容电流来抑制LCL滤波器存在的固有谐振问题,提高了系统的控制成本,降低了系统的运行可靠性。鉴于此,在分析虚拟磁链观测思想和LCL-GCI数学模型的基础上,提出了LCL-GCI的无电网和无电容电压传感器控制技术,只检测变换器侧电流和直流母线电压,通过状态重构的方法设计电网电压观测器和LCL电容电压和电流观测器。利用观测器输出的电容电流进行前馈控制,从而实现了LCL-GCI的有源阻尼控制。采用低通滤波器来代替纯积分器来设计观测器,使得系统具有较强的抗干扰、抗负载扰动能力。实验结果表明,LCL-GCI的无传感器控制技术能够减少传感器数量,降低系统的控制成本,具有一定的应用价值。     

虚拟磁链定向的PWM整流器矢量控制研究

提出了三相电压型PWM整流器的改进d-q模型,引入虚拟磁链定义,建立通用的d轴虚拟电网磁链定向的双闭环矢量控制(VFOC)系统,与传统的电压定向矢量控制相比较,省去了电网电压传感器,减少了系统成本.提出能够准确观测虚拟磁链的低通滤波器补偿法,有效抑制电压电流波干扰.仿真结果和实验结果验证了这种方法的可行性和有效性.     

基于虚拟磁链的三相光伏并网逆变器控制策略研究

针对传统虚拟磁链观测器对电网电压积分后存在直流漂移与积分饱和现象,严重影响矢量精确定向的问题,设计了由低通滤波器和高通滤波器组成的虚拟磁链观测器代替电网电压传感器,可以有效减小谐波畸变,减少系统控制成本。对观测器进行仿真研究,表明观测器能消除积分饱和现象,消除直流分量对精确定向的影响,提高系统的动态性能;结合虚拟电阻法,改善LCL滤波器的性能,实现单位功率因数运行。     

无电网电压传感器三相PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制研究

电压型三相PWM整流器与变频器供电三相交流电机的定子电路有很大的相似性,采用类似于交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器、降低PWM整流器硬件成本的目的.准确观测虚拟电网磁链是PWM整流器虚拟电网磁链定向无电压传感器运行的关键.与同步电机磁链观测相似,虚拟电网磁链的观测也存在初始值的问题.不带初始磁链估计的观测器会导致PWM整流器在起动过程中产生很大电流冲击甚至无法起动.为了解决这一问题,该文通过深入分析虚拟电网磁链的特点,提出了一种新的带初值估计的虚拟电网磁链的观测方法.仿真和实验结果验证了所提出观测方法的有效性和无电网电压传感器条件下,三相电压型PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制运行的良好动、静态特性.     

基于虚拟磁链直接功率控制的光伏并网逆变器控制策略研究

将基于虚拟磁链直接功率控制策略VF?DPC (virtual-flux-linkage direct power control strategy)应用于光伏并网电压源型逆变器.引入虚拟磁链的概念并用于计算瞬时有功和无功功率,结合空间矢量SVM (Space Vector Modulation)技术,构成固定开关频率三相并网逆变器DPC 控制策略.该方法不仅能够实现系统对有功功率和无功功率的直接控制,而且能保证固定的开关频率,简化了滤波器的设计,降低了对控制器和A/D采样的要求.仿真和实验结果表明实现了单位功率因数控制,电流谐波小,具有良好的动态和稳态性能.     

两种PWM整流器控制策略之比较

该文在三相PWM整流器dq轴数学模型基础上详细分析了基于电网电压定向的SVPWM控制方法,同时在此基础上提出了虚拟磁链观测方法,并给出了一种新颖的虚拟磁链观测器。详细研究分析了基于虚拟磁链定向的无电网电压传感器矢量控制系统。然后给出MATLAB／simulink的仿真波形和分析结果。     

电网不平衡时PWM整流器新型直接功率控制策略研究

电网不平衡会使PWM整流器电网侧产生大量谐波电流,直流电压大幅波动,恶化运行性能。针对上述问题,提出了一种基于虚拟磁链的新型控制方法。该策略首先分离出虚拟磁链和交流电流正负序分量;然后通过功率误差计算出整流器参考电压,省去了电网电压传感器,降低了系统硬件成本。该策略有效抑制了交流电流负序分量,提高了运行功率因数。仿真和实验证明了其可行性和优越性。     

基于虚拟磁链的PWM整流器直接功率控制

为了改善传统直接功率控制系统的性能和可靠性,采用虚拟磁链定向的方法来实现功率估算.在Matlab/Simulink环境下,通过搭建了基于虚拟磁链的18扇区开关表仿真模型,并与传统的电压定向开关表控制进行比较.仿真结果表明:基于虚拟磁链的控制系统具有良好的动静态特性,系统可靠性较好,能有效抑制整流器对电网的谐波干扰.     

基于虚拟磁链的PWM整流器的直接功率控制

三相PWM整流器的直接功率控制(DPC)比电压定向控制(VOC)的动态响应要快,并具有良好的抗干扰性能.提出一种新的基于虚拟电网磁链的三相电压型PWM整流器DPC策略.分析了PWM整流器工作原理,建立了电压型PwM整流器在α-β、d-q坐标系中的数学模型,并在此基础上,通过应用虚拟磁链概念,提出了三相电压型PWM整流器在α-β、d-q坐标系中的虚拟磁链模型.由于通过估计虚拟磁链来计算无功与有功功率,因此可省略三相PWM整流器的电网侧电压传感器,该控制系统的结构为直流输出电压外环,功率控制内环.仿真结果表明:与传统的DPC方法相比较,基于虚拟磁链的三相PWM整流器DPC系统结构简单,能有效减少传感器的数量,且抗干扰能力强,电网输入电流的畸变较小,具有更好的瞬时功率动、静态控制特性.