三相四线制三电平整流器小信号模型与改进控制

在分析三相四线制二极管中点箝位型(NPC)三电平整流器小信号交流模型的基础上,以电网电流正弦且单位功率因数运行为目标,在dq0坐标系下,提出基于复矢量解耦的PI+谐振控制的电流控制策略,以零极点相消的方法设计PI控制器;引入2倍基波频率的谐振控制器,以抑制硬件参数分散性和电网电压不平衡导致的网侧负序和3次谐波电流。为了解决不平衡负载引起的整流器正负母线电压不均的问题,在总压控制环的基础上,将正负母线电压差作为反馈量构建均压控制环路,实现直流侧电压均衡。最后,在10 kW的三相四线制三电平整流器+逆变器平台上进行实验验证,结果表明,在提出的控制策略下,整流器网侧电流质量高,输出的直流母线电压稳定且均衡。     

组合式大功率逆变电源控制系统研究

分析了组合式三相逆变电源在三相abc坐标系和同步旋转dq坐标系下的数学模型,根据三相输出电压在dq坐标系下的特点,提出将瞬时PI控制和重复控制相结合的复合控制方案,利用重复控制器抑制稳态谐波畸变,利用PI控制器提高系统的动态响应速度,抑制基波扰动。该复合控制方案通过一台450kVA三相大功率逆变电源试验验证,相关试验结果表明该方案可以得到优良的稳态和动态控制性能。     

一种无谐波检测的三相并网逆变器谐波灵活控制方法

为了简化三相并网逆变器的谐波补偿控制,同时提高并网逆变器对电网背景谐波电压的抗干扰性能,提出一种无谐波检测的三相并网逆变器谐波灵活控制方法,该方法将本地谐波补偿和抗电网背景谐波电压扰动在三相并网逆变器控制中予以统一考虑。所提控制方法可根据控制目标的不同,在谐波抑制和谐波补偿两种模式下灵活切换。谐波补偿模式,在不需要进行谐波电流检测的前提下,可实现对本地负载谐波电流的有效补偿,简化了谐波补偿时并网逆变器的控制操作;谐波抑制模式,可抑制电网背景谐波电压对逆变器输出电流的负面影响,从而提高并网逆变器的抗干扰能力。通过对同步旋转坐标系下控制器到静止坐标系的等效变换,建立了整个控制系统在静止坐标系的频域模型,分析了系统的频域跟踪特性和稳定性。仿真与实验结果证明了所提方法的有效性。     

三相四线制有源电力滤波器的研究及仿真

分析了三相四线制四桥臂有源电力滤波器的工作原理,提出基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法。建立了四桥臂带输出电感的三相四线制的数学模型。基于dq0坐标系下数学模型,采用电流内环的基于前馈解耦PI控制方法,以及PI参数的设计方法。利用三维空间矢量脉宽调制技术(3D-SVPWM)进行电流跟踪控制逆变器的输出,易于数字实现,直流电压利用率高。通过Matlab仿真及试验证明了三相四线制有源电力滤波器系统对三相不平衡四线制系统的三相谐波及无功电流与中性线电流有效的补偿效果。     

基于PSCAD的电网电压不平衡情况下光伏并网逆变器控制策略的研究

为了实现光伏并网逆变器在电网电压不平衡情况下能够输出平衡的三相电流,建立了电网电压三相不平衡情况下光伏并网逆变器的数学模型,分析了采用传统同步旋转dq坐标系下PI控制策略的缺点,在研究同步旋转正负序坐标系下双dq-PI控制的基础上,给出了一种改进的dq-PI控制策略。在PSCAD环境下,对传统PI控制策略和改进的dq-PI控制策略进行了对比验证,仿真结果表明光伏并网逆变器采用改进的dq-PI控制策略能够得到三相平衡的输出电流。     

一种采用DSP控制并基于三相半桥逆变器的UPS

针对基于三相全桥逆变器的不间断电压(UPS)缺点,提出了一种用TMS320LF2407控制的基于二相半桥逆变器的在线式UPS.详细分析了该UPS的工作原理和电路结构,给出了软件设计方案.通过仿真和实验结果表明,该UPS系统具有带三相不对称负载能力强,输出电压波形总谐波失真度(THD)小,工作效率高等优点.     

基于瞬时对称分量法的三相四线制D-STATCOM控制研究

配电网中三相负载不对称,会导致三相电流电压不对称。基于瞬时对称分量法对三相电压和电流量进行分解,提出了一种新的正序、负序和零序电流直接控制方法,应用于三相四线制配电网并联型D-STATCOM(配电网静止同步无功发生器)。正序电流控制使D-STATCOM发出电网中需要补偿的无功电流和谐波电流;负序、零序电流由abc坐标系转换到dq0同步旋转坐标系与期望值0做差进行控制,用以补偿三相负荷不平衡。仿真结果表明,所提出的控制方法可以使D-STATCOM有效补偿配电网三相负荷不平衡,提高配电网功率因数,同时消除非线性负荷引起的电流畸变。     

一种适用于不平衡电网情况下的改进型控制策略研究

为了实现光伏并网逆变器在电网电压不平衡情况下能够输出平衡的三相电流,建立了电网电压三相不平衡情况下光伏并网逆变器的数学模型,分析了采用传统同步旋转dq坐标系下PI控制策略的缺点,在研究同步旋转正负序坐标系下双dq-PI控制的基础上,给出了一种改进的dq-PI控制策略。在PSCAD环境下,对传统PI控制策略和改进的dq-PI控制策略进行了对比验证,仿真结果表明,和采用传统的双dq-PI控制相比,光伏并网逆变器采用改进的dq-PI控制策略同样能够得到三相平衡的输出电流,但算法更为简单。     

二极管箝位型三电平逆变器的控制方式研究

对于拥有体积小、成本低等优点的高频不间断电源(UPS),其后级逆变器的输出电压总谐波畸变率(THD)是一个关键技术指标,此处选取了三相四线制二极管箝位型三电平逆变器作为主电路。采用三维空间矢量(3DSV)调制方式作为调制策略,对系统进行建模,同时分析了不平衡负载对输出的影响,对比了采用传统双闭环比例积分(PI)控制器和改进型重复控制器抑制谐波的能力。通过搭建样机,验证了3D-SV调制方式数字实现方便,同时采用改进型重复控制策略,在不平衡负载条件下,抑制谐波能力好,能输出高质量的电压波形。     

基于LCC的三相四线制逆变器特性分析与控制

传统的三相四线制逆变器存在拓扑结构与控制复杂、工频变压器导致体积庞大等问题。以一种简单的基于LCC网络的三相四线制逆变器为研究对象,深入分析了其构造原理与工作特性,其每一相输出电压独立于负载,因此在为多种不平衡负载供电时具有输出电压自平衡功能。LCC网络的增益还可以提高直流母线电压利用率,满足电气化交通领域的应用需求。给出了LCC网络的参数设计流程。针对LCC网络内部复杂的耦合关系,采用双序αβ坐标系与单序dq坐标系结合的解耦控制方法,对其进行计算机仿真,并且搭建了1 kW/105 V的原理性实验平台,与4种典型三相四线制逆变器进行对比,验证了理论分析的正确性与所提控制方法的有效性。     

逆变器侧电流反馈的LCL型三相光伏并网逆变器解耦控制

为了实现LCL型三相光伏并网逆变器dq轴的解耦控制,同时提高系统的动态响应速度,在同步旋转坐标系下,提出一种适用于逆变器侧电流反馈的前馈解耦控制策略。并在电压外环中引入光伏阵列功率前馈、电流内环中引入电网电压前馈。视各耦合项为扰动,采用闭环传递函数的求解方法以获取实现解耦控制的前馈系数,同时分析了滤波器参数在发生变化时其对dq轴解耦效果的影响。通过Matlab建立系统仿真模型,仿真结果表明:所提解耦控制策略使LCL型三相光伏并网逆变器不仅实现了dq轴的解耦控制,而且在保证强鲁棒性及高入网电流质量条件下具有良好的动、静态性能。     

不平衡负载下三相离网逆变器的序阻抗建模及特性分析

孤岛微电网中三相负载不平衡是引起微电网电压不对称的主要原因。为了清晰直观地分析和改善电压不对称问题,从序阻抗角度,采用一种谐波线性化方法,建立了不平衡负载下三相离网逆变器采用无正负序分离电压控制模式的正负序阻抗模型,在不同PI控制参数、不同的运行工况下对三相离网逆变器的正负序阻抗特性进行了对比分析。分析表明PI控制参数对正负序阻抗特性影响较大,运行工况产生的影响较小。然后在三种不同运行工况下,对单序dq控制模式和无正负序分离电压控制模式进行了仿真对比分析。得到的序阻抗特性曲线和输出波形表明:采用单序dq电压控制模式时离网逆变器的输出电压幅值不平衡度高,而采用无正负序分离电压控制模式时,由于三相离网逆变器的负序等效输出阻抗在基频下较小,不平衡负载引起的负序电流流过阻抗产生的压降也较小,使逆变器的输出电压幅值基本保持平衡。最后,仿真验证了无正负序分离电压控制模式下的序阻抗模型的有效性。     

Robust Model-Following control of a three-level Neutral Point Clamped shunt active filter in the medium voltage range

This paper presents a robust control technique applied to a three-phase shunt active filter based on an NPC inverter, showing the modelling procedure needed to carry out the proposed control. The transfer functions for the control of the currents injected by the active filter are derived. The modelling is based on the abc/dq Park transformation of the AC system variables. The currents injected by the active filter are controlled in the synchronous orthogonal dq reference frame. The proposed robust current control technique is compared to a conventional PI controller in the dq frame, and to a PIS controller in the dq frame, consisting of a PI and resonant controllers synchronized to the frequencies of the nonlinear load current harmonics. On one hand, it is shown that the proposed technique improves the current harmonics compensation obtained by conventional PI control. On the other hand, it is found that the PIS controller is the best suited for current harmonics compensation among the controllers under study. Nevertheless, the RMF controller results in a simpler implementation than the PIS controller. Moreover, the proposed robust control has been applied to the DC-link voltage regulation, and it has been compared to a PI controller. It is shown that the robust control technique improves the dynamic response of the inverter to load steps without the need of a high crossover frequency of the DC-link voltage loop.     

Study on a novel approach to active power filter control using neural network-based harmonic identification scheme

This paper proposes an effective control scheme for three-phase three-wire (3P3W) active power filter using neural-based harmonic identification scheme. To achieve excellent steady state and dynamic response, the feedback control plus feed-forward control structures is utilized in the proposed control algorithms. The steady-state error minimization is achieved by the feedback loop, where the proportional integral regulators were adopted in d-axis and q-axis of the synchronous rotating reference frame synchronized with grid voltages by using the phase-locked loop. The adaptive linear combiners are utilized in the feed-forward loop, which serves the purpose of load disturbance rejection, and it significantly enhances dynamic performance of active power filter (APF). The modeling of the APF is based on the state-space modeling technique and the decoupled state-space model in synchronous d–q frame is also presented. Moreover, the mathematical formulation of the neural harmonic identification scheme and the selection of learning rate are discussed. It is found that the optimal learning rate is a compromise between the steady-state accuracy and the requirement of dynamic response. To verify the theoretical analysis, extensive simulation results are presented under both the balanced and unbalanced load conditions. The validity and effectiveness of the presented scheme is substantially confirmed by the simulation and experimental results, and it can be easily extended to applications of single-phase and three-phase four-wire APFs.     

三相电压型PWM逆变器双闭环控制策略研究

提出了一种基于三相电压型PWM逆变器的电压电流双闭环控制方法.通过建立三相电压型PWM逆变器在两相同步旋转坐标系下的数学模型,引入电压电流双闭环控制方法,利用电压外环实现对输出电压的稳定控制,电流内环实现对输出电流的控制,并用SIMLIMNK建模.仿真结果证明电压电流双闭环控制方法可有效地改善逆变器的动态响应及抗扰能力.     

坦克用高压两级式矢量控制策略研究

在坦克供电系统中一般为电压等级为900V直流母线电压,传统SVPWM策略需采用两电平高压变频器,以增加功率管数量来承受系统的高压,带来了器件的均压、均流等问题,同时输出电压中谐波含量较高,功率管开通关断也会引入较大的电压尖峰。因此,本文先针对SVPWM输出的PWM波谐波进行了分析,得到了针对THD的最优调制比。提出前级BUCK变换器,后级为三相全桥逆变器两级式拓扑,对比分析两级式拓扑的控制策略与传统单级式控制策略在高压条件下的性能优劣。最后,进行了仿真和实验,结果显示两级式拓扑的永磁同步电机控制策略相比于传统基于三相全桥逆变器的永磁同步电机控制策略,THD得到改善。     

大容量多重化逆变器的输出电压谐波分析

针对目前缺乏对大容量多重化逆变器的输出电压谐波进行全面分析和比较的现状,根据多重化变压器的不同结构,将现有的典型多重化逆变器分为3类并从理论上推导出了它们的输出电压及谐波电压幅值表达式;给出了电压谐波畸变系数与重数和脉冲控制参数间的变化关系;对比分析了它们的电压谐波畸变率。理论和仿真分析结果的一致性表明由三电平逆变桥构成的多重化逆变器不仅能以较低的重数实现高压大容量输出,还可获得满意的电压谐波畸变率,且可有效减小变压器体积、重量和损耗,因而更适用于高压大容量电力电子装置。     

一种组合式三相逆变器基准信号的产生方法

基准正弦波信号的质量直接影响到逆变器输出正弦波形的幅值、频率及失真度(THD),因此要求基准正弦波发生电路能够提供稳定度高和THD小的正弦波形.以往的组合式三相逆变器基准电路各相需共用两个高频信号,易受干扰.鉴于此提出了一种基于锁相技术的基准正弦波发生电路,3个单相逆变器之间无需任何互连信号线,每个单相逆变模块完全独立且可互换,因此实现简单可靠,十分适合于组合式三相逆变器.