考虑指令电流的变环宽准恒频电流滞环控制方法

以半桥电压型PWM变换器为例,分析了补偿电流跟踪特性与变换器直流电容中点电压和交流电源电压的关系,提出了直流电容中点电压、交流电源电压和指令电流之间转换的方法。将指令电流转化为交流电源电压的附加分量,与原交流电压之和作为新的交流电压,应用于电压型PWM变换器电流控制,得到一种考虑指令电流的变环宽准恒频电流滞环控制方法。所提方法可以克服原有变环宽准恒频电流滞环控制方法在指令电流变化较大时开关频率不稳定的不足,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

单相脉宽调制整流器直接电流控制策略

单相系统无法直接采用基于dq同步旋转坐标系的比例积分(proportional Integral,PI)控制方法对有功电流和无功电流进行控制。针对这一问题,提出一种基于电压、电流虚构的单相脉宽调制(PWM)整流器直接电流控制方法。建立了单相PWM整流器数学模型,根据整流器网侧电压信号,通过相位滞后90O虚构出两相正交电压、电流信号,将三相矢量控制应用于单相系统。通过仿真验证了所提方法的可行性,并采用研制的单相PWM整流器实验装置对所提控制算法进行实验,验证了所提方法的有效性和正确性。所提方法可实现单位功率因数运行,且算法易于实现,具有较好的电流响应速度。     

一种适用于燃料电池的新型高升压DC-DC变换器

高升压DC-DC变换器是燃料电池实现并网的重要环节。针对燃料电池输出电压低、输出特性软的问题，提出一种基于开关电容的电流馈电升压变换器。首先，详细阐述了所提变换器的拓扑结构及其在连续导通和不连续导通模式下的工作原理。然后，具体分析了该变换器的电压增益、各元件的电压和电流应力。在此基础上，将其与SC-Boost、SL-Boost等变换器进行性能对比。最后，搭建一台200 W的实验样机验证了所提变换器的可行性和理论分析的正确性。所提变换器结合电流馈电结构和开关电容网络，具有电压增益高、输入电流连续且纹波低的优势，有利于延长燃料电池使用寿命。同时，通过复用开关电容中的电容-二极管(capacitor-diode, C-D)单元对开关管电压进行钳位，降低了功率元件的电压应力。因此，所提变换器适用于燃料电池并网系统。     

不平衡电网电压下精简矩阵变换器扩展直接功率模型预测控制

针对精简矩阵变换器（RMC）传统直接功率预测控制在电网电压不平衡工况下网侧电流畸变严重、输入功率和直流侧输出电压存在较大波动的问题。该文提出一种适用于RMC的扩展直接功率预测控制方法。推导分析不平衡输入电压下有功功率和无功功率的二倍频波动表达式，利用1/4电网周期延迟法提取电网电压、电流正负序分量，采用扩展瞬时功率理论重新构建瞬时功率的参考值，实现网侧功率和直流电压纹波波动的自抑制，最后搭建一台实验样机对所提方法进行了验证。实验结果表明，电网电压不平衡下所提方法使直流侧输出电压、有功功率和无功功率波动相较传统直接功率预测得到了有效抑制，实现了RMC网侧电流正弦且单位功率因数运行，验证了所提出方法的有效性和正确性。     

电网中三相电压不对称谐波及负序电流检测方法的研究

大功率电力电子器件的应用，使得电网电流或电压波形产生畸变，进而使系统的电能质量下降。准确检测这些电流分量，正确评价用户电能质量的好坏，已经是非常迫切的问题。为此，本文提出了一种在三相电压不对称情况下，实地检测电网谐波，负序电流分量以其波无功电流分量的方法，并对该检测方法进行了理论分析，实验和仿真证明了所提方法的正确性。     

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。     

基于滑模观测器的并网逆变器无交流电压传感器模型预测控制

为了提高并网逆变器的运行可靠性,降低交流电压传感器故障的影响,研究并提出了一种基于滑模观测器和双低通滤波器的电网电压频率自适应观测方法,并设计了一种基于电网电压观测值的并网逆变器模型预测电流控制策略。所提电网电压观测方法克服了频率偏差对电网电压观测的影响,提高了电网电压观测精度。同时,由于低通滤波器的使用,电网电压背景谐波对电流控制的影响也得到一定程度的抑制。通过详细的对比实验结果验证了所提方法的有效性。     

改善永磁同步电机驱动系统暂态性能的研究

提出了一种新的永磁同步电机驱动系统快速电流控制方法。在电机反电动势较高时,电流调节器趋于饱和,电压裕量不足。又因为d轴电压裕量比q轴电压裕量大,在电流调节器前加入一个暂态电流修正器,重新分配d,q轴电压裕量,改善电机在高速运行及电流变化较大时的电流控制能力。通过该方法能在不恶化系统电流稳态性能的情况下有效提高电流控制的暂态性能。该方法在宽调速范围即基速以下恒转矩区域及基速以上的弱磁区域皆可行。采用该方法,在d,q坐标系上通过所谓的"捷径路径"来修正参考电流,从而使实际电流跟踪参考电流。仿真和实验验证了所提方法的可行性。相比传统方法,所提方法电流稳定时间能减小45%。     

放射直流微电网短路故障保护策略

考虑直流微电网故障电流突增、电压突降特性,提出基于支路两端导纳差值导数的保护方法.通过检测支路两端的电流和电压,计算支路两端导纳的差值并求导,以支路导纳差值的导数作为故障判据,该判据充分利用了故障线路电压和电流参量,提高了保护灵敏度,且导纳差值的导数在故障发生初始阶段最大,可快速与动作阈值比较,判断故障发生与否,减少了故障检测时等待电流或电压变化至阈值的时间.将所提保护方法与过电流保护和低电压保护进行对比,结果证实了所提方法在速动性、灵敏性和保护范围方面性能更好.     

准Z源逆变器的模型预测电流误差控制

为降低准Z源逆变器模型预测控制的控制误差,提出一种模型预测电流误差控制方法。首先,在充分分析电压矢量对被控量性能影响的基础上,合理地选择适合各被控量的电压矢量组合方式。然后,利用电流对称控制思想保证电感电流关于其参考指令对称。最后,采用电压矢量抵消原理使输出电流幅值逼近其目标值。实验结果表明,所提方法能够大幅降低电感电流脉动和输出电流谐波含量;证明了所提方法能有效提高准Z源逆变器的控制精度,简化了对权重系数的设计工作。     

统一电能质量调节器的变结构控制研究

统一电能质量调节器(UPQC)是串联有源电力滤波器和并联有源电力滤波器的结合,集成了二者的优点,可以同时补偿电压谐波和电流谐波.控制是统一电能质量调节器的核心,控制结果要求负载电压为正弦电压,电网输入电流为正弦电流.提出一种新的控制方法,对UPQC串联侧和并联侧同时进行参考值计算和开关器件控制,使电压补偿和电流补偿同步协调工作.考虑到UPQC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,再运用变结构控制理论,设计出这个伪线性系统的变结构控制律.最后,建立了UPQC的MATLAB仿真模型对其进行仿真验证.结果表明该方法的有效性和可行性.     

综合电能质量控制器

提出了一种新型的综合电能质量控制器（UPQC）。该控制器能满足大容量综合补偿的要求。该控制器由晶闸管投切的电容器组、串联有源电力滤波器和并联有源电力滤波器组成。并联电容器组补偿系统无功，并联滤波器补偿负序电流和谐波电流，串联滤波器补偿谐波电压和不对称电压。文中建立了仿真模型以检验UPQC的补偿效果。仿真结果表明，UPQC的补偿效果是比较理想的。     

电压畸变和不平衡状态下无锁相环UPQC补偿量检测方法

针对电网电压畸变和不平衡状态下采用锁相环所带来的缺陷,提出一种无锁相环UPQC补偿量检测方法。该方法基于同步坐标变换理论,在DSP内部建立的虚拟正余弦函数表基础上对三相电网电压进行同步坐标变换并获取单位基波正序电压分量,直接求取电压补偿量,随后利用已得结果进行基波正序有功电流的分离,无需对三相电压进行锁相和对电网电流进行同步坐标变换,同时与现有无锁相环方法相比,运算得以进一步简化,可以更加可靠、快速和准确地检测电压、电流补偿量。仿真和实验结果证实该方法用于UPQC电压、电流补偿量检测具有良好的可行性和有效性。     

三相四线统一电能质量调节器的控制策略

针对电网输入电压的不平衡、非正弦及负载的不平衡、非线性特性,提出了一种基于三相静止坐标系下的三相四线统一电能质量调节器（UPQC）的协调控制策略。该策略将UPQC的串联变流器控制为基波正弦电流源,而并联变流器控制为基波正弦电压源,从而实现了三相四线UPQC对电能质量的综合控制能力,既改善了电网侧的电能质量问题,实现了电网输入电流的正弦及单位输入功率因数,也改善了负载侧的电能质量问题,实现了负载电压的平衡、额定及正弦。10 kVA系统实验装置的实验结果表明了该控制策略的有效性。     

统一电能质量控制器的研究

讨论了一种统一电能质量控制器的拓扑结构,介绍了它的工作原理、补偿指令的产生方法和控制策略。其中串联有源电力滤波器被控制为电压源,并联有源电力滤波器被控制为电流源,使得负载电压为正弦电压,电网输入电流为正弦电流。在理论分析的基础上,应用MATLAB6.5软件对三相三线系统进行了仿真研究,结果表明统一电能质量控制器可有效地补偿电网侧和负载侧产生的多种电能质量问题。     

Management of reactive power sharing & power quality improvement with SRF-PAC based UPQC under unbalanced source voltage condition

This paper is proposed to establish a new control algorithm for UPQC (unified power quality conditioner) to improve power quality and manage effectively equal reactive power sharing between shunt and series inverter of UPQC under unbalanced source voltage condition. The extraction of instantaneous power angle for reactive power sharing faces difficulty with unbalanced source voltage condition. This paper presents a new SRF (synchronous reference frame) based PAC (power angle control) method using decoupled load current parameters for efficient utilization and coordination of UPQC inverters. The proposed controller contributes in improvement of source current and load voltage harmonic profile, provides efficient way of load reactive power compensation and load voltage compensation for sag, swell and unbalanced condition. Effect of source voltage variations in the form of sag, swell or unbalancing on variable power angle estimation and reactive power calculations are also validated through a mathematical analysis. SRF based PAC control approach and PAC based UVT (unit vector template) control approach is adapted for estimating the reference signals of shunt and series inverter respectively and thus reducing the need of extra computation. The simulation and experimental analysis is carried out using Matlab/Simulink software package for computer simulation and a dSPACE based experimental setup for real time verifications.     

一种基于新型控制策略的统一电能质量控制器

提出一种新型的统一电能质量控制器UPQC(Unified Power Quality Controller)控制策略：串联有源滤波器作为电流源,直接控制电网流入的电流为基频同步正弦电流;并联有源滤波器作为电压源．直接控制负载电压为标准基频同步电压;不必计算电压和电流的补偿量,只需锁定电网电压相位,利用能量平衡实现电流幅值的自动调节。目标电压幅值恒定,省去了繁琐计算,简化了电路。介绍了UPQC的结构原理、控制原理以及控制器的实现。最后通过仿真试验验证了该控制策略的有效性。     

基于简化p-q-r理论的统一电能质量调节器控制策略

阐述了p-q-r瞬时功率理论的原理，提出一种特殊情况下的简化p-q-r理论，基于这一理论，提出一种统一电能质量调节器(unified power quality conditioner, UPQC)的综合控制策略，此策略综合了通常的直接控制策略和间接控制策略的特点。重点介绍了补偿电流及补偿电压的计算方法，详细分析了控制策略的原理，推导出p-q-r坐标下的相关运算公式，给出了在该坐标轴上的详细控制框图。仿真结果显示，将采用这种控制策略的UPQC用于补偿三相四线非线性及不平衡系统，可以实现对负载谐波、无功及中线电流较好的补偿，使负载获得额定端电压，同时提高电源侧功率因数，表明这种控制策略是可行、有效的。     

基于情感智能控制器的统一电能质量调节器

为解决统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner,UPQC)直流侧电压稳定控制问题,提出一种基于大脑情感学习的智能控制器(Brain Emotional Learning Based Intelligent Controller,BELBIC)新型控制策略。基于背靠背脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)变流器结构的UPQC电路系统,采用开关函数描述方法建立并联补偿控制和串联补偿控制电路的数学模型。根据大脑情感学习(Brain Emotional Learning,BEL)计算模型的结构特点和作用机理,提出基于BELBIC智能控制的UPQC系统多目标控制框图。仿真及实验结果表明可以实现电流和电压的补偿输出,直流侧电压稳定,系统具有良好的动静态特性,验证了所提方法的正确性和有效性。     

适用于双馈风电系统的九开关型统一电能质量调节器

为减小电压谐波、电压跌落与骤升、电压不平衡等电能质量问题对双馈感应发电机(DFIG)风电系统的影响,在对多种统一电能质量调节器(UPQC)拓扑结构研究对比和九开关变换器建模分析的基础上,提出一种应用于双馈风电系统的九开关型UPQC方案。在对UPQC电压、电流补偿单元运算电路建模的基础上,设计相应的控制策略。按照电网工况,设定谐波电流补偿、轻度电压补偿、重度电压补偿3种工作模式,优化UPQC运行方案。仿真与实验结果表明,九开关型UPQC可以有效治理电压、电流谐波,消除电压偏差与相位跳变,提高DFIG机端电能质量,使机组可以在多种故障电压工况下实现柔性故障穿越。