向无源网络供电的VSC-HVDC系统的新型控制器设计

在同步旋转坐标系下采用电压源型高压直流输电的暂态数学模型,提出一种向无源网络供电的电压源型高压直流输电系统的新型控制策略.基于状态反馈线性化的逆系统方法,推导电压源型高压直流输电系统的逆系统模型,构造出伪线性系统,实现了对电压源型高压直流输电系统有功功率和无功功率的解耦,最后采用滑模变结构控制理论对该伪线性系统进行综合,设计出滑模变结构控制器,并对于反馈线性化中重要的隐动态问题进行了讨论,保证了控制系统的稳定性.仿真结果表明,该控制器具有较好的动态性能和鲁棒性.     

向无源网络供电的VSC-HVDC系统的新型控制器设计

在同步旋转坐标系下采用电压源型高压直流输电的暂态数学模型,提出一种向无源网络供电的电压源型高压直流输电系统的新型控制策略。基于状态反馈线性化的逆系统方法,推导电压源型高压直流输电系统的逆系统模型, 构造出伪线性系统,实现了对电压源型高压直流输电系统有功功率和无功功率的解耦,最后采用滑模变结构控制理论对该伪线性系统进行综合,设计出滑模变结构控制器,并对于反馈线性化中重要的隐动态问题进行了讨论,保证了控制系统的稳定性。仿真结果表明,该控制器具有较好的动态性能和鲁棒性。     

含LC低通滤波器的VSC-HVDC系统的新型控制策略

通过引入LC低通滤波器来滤除逆变器产生的高次电压谐波,以提高向无源网络供电的VSC-HVDC系统的供电质量.在同步旋转坐标系下,包含LC低通滤波器的VSC-HVDC系统表现出强耦合、非线性特性,不利于控制器设计.首先采用逆系统方法将原系统线性化解耦成伪线性系统,再利用变结构控制理论设计伪线性系统的闭环控制器,既可以降低...     

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.     

三相光伏并网发电系统的控制研究

介绍了三相光伏并网发电系统的工作原理,阐述了扰动观测法(P&O)实现最大功率跟踪控制(MPPT)的基本思想.对并网逆变器在d-q坐标系下的数学模型,采用逆系统方法进行线性化解耦,构造出伪线性系统.然后,运用变结构控制方法,设计出这个伪线性系统的变结构控制律.仿真结果表明该方法能够有效地控制并网电流波形趋于正弦波,并跟踪系统电压的相位,同时使系统具有较好的稳定性.     

基于变结构控制的变速恒频双馈风力发电机并网控制

将矢量控制技术、逆系统方法、变结构控制技术相结合,提出了一种新的变速恒频双馈风力发电机空载并网控制策略.双馈异步发电机的数学模型在m一t坐标系下是一个非线性耦合系统.采用逆系统方法将转子电压方程线性化解耦,构造出伪线性系统;然后,设计伪线性系统的变结构控制律;利用Matlab软件搭建了变速恒频双馈风力发电系统的仿真模型,进行仿真分析.仿真结果表明,所采用的控制策略能够完成发电机平滑接入电网,并网运行效果理想,实现了定予输出有功与无功功率的独立调节.与PI控制方案相比,变结构控制方案具有更好的动态响应性能.     

基于滑模控制理论的STATCOM无功补偿控制策略研究

静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)能高效灵活地调节输电线路的无功传输,且不受电网电压的影响.考虑到STATCOM在dq坐标下是一个强耦合、非线性系统,采用逆系统方法将原系统进行线性化解耦,构造出其伪线性模型.运用滑模变结构控制理论,设计出伪线性系统的滑模控制律.建立STATCOM的仿真模型对其进行仿真试验并与其他控制方法进行对比,结果表明基于此控制策略设计出的控制器能使补偿器具有良好的效果.     

变结构控制策略在直驱永磁同步风力发电机中的应用

根据直驱永磁同步风力发电机的结构特点,采用双脉宽调制变流器作为其并网主电路.考虑到永磁同步发电机的数学模型在dq坐标系下是一个非线性耦合系统,不利于控制器的设计.提出了采用逆系统方法将原系统进行线性化解耦,构造出其伪线性系统模型,再运用变结构控制理论设计伪线性系统的闭环控制器.建立了基于此控制策略的仿真模型并与PI控制进行比较.仿真结果表明,该控制策略可实现发电机输出有功功率的准确控制、并网有功功率和无功功率独立调节以及变速恒频运行.变结构控制与PI控制相比,动态响应速度快、鲁棒性好.     

线电压补偿型DVR的补偿能力分析

提出一种基于三相三线系统的动态电压调节器(DVR)，根据其结构提出了线电压补偿的思想，具有结构紧凑、控制灵活等优点。采用常规PWM技术，DVR的补偿能力将十分低下，控制算法非常复杂。为此，提出了一种基于线电压的PWM控制技术，充分利用了逆变器直流侧电压。仿真分析和实验结果表明，该方法不仅计算简单，容易实现，而且大大提高了DVR的补偿能力。     

基于解耦控制的DVR电压补偿

动态电压恢复器（DVR）是一种解决电网电压跌落的经济有效方法。采用瞬时无功理论和电压微分法相结合,实时跟踪电压信息,在发生故障时,快速确定补偿量,针对系统的数学模型,考虑系统中的各个量的影响,对其进行解耦控制。确定以输出电压反馈量为基础的控制方法实现准确的补偿。通过仿真验证了采用这种综合的方法可实现DVR快速、准确的补偿。     

三相四桥臂动态电压恢复器滑模变结构控制仿真研究

将一种三相四桥臂逆变器的拓扑结构应用于动态电压恢复器主电路。具有直流电压利用率高、无需大的直流电容,不需要对直流电压进行附加控制等优点。同时,采用基于abc坐标系的三相四桥臂逆变器空间矢量调制方法,在此基础上,提出动态电压恢复器的滑模变结构控制器设计方法。消除了负载电流扰动对系统控制性能的影响。最后在理论分析基础上,通过仿真对上述方法进行了验证。仿真结果表明,上述方法具有较理想的动态和静态性能。     

动态电压恢复器中的无电流内环控制策略

动态电压恢复器(DVR)是解决电压质量问题的有效手段。DVR的控制中常采用电流内环来调节被控对象,增加阻尼。但电流内环不但需要引入额外传感器,还会增加系统设计和调试的复杂程度。文中提出一种无电流内环的控制方法,应用陷波滤波器来设置阻尼,并采用前馈来提高响应速度;在电压环路中应用重复控制器,可使系统具有较高的稳态精度和良好的谐波抑制能力。该方法设计简单,易于实现,且能减少硬件成本。仿真以及在2.2kW装置上的实验结果均验证了该控制方法的有效性和实用性。     

SVC的模糊变结构控制对电力系统稳定性的影响

在非线性变结构控制理论与模糊控制理论的基础上 ,将二者结合起来进行SVC模糊变结构控制器(FVSC)的设计。该控制器引入经可调整模糊控制规则推理得出的附加控制信号来改善系统的阻尼特性 ,同时结合自动电压调节器改善电压特性的。针对输电线上装设SVC的单机—无穷大系统进行的仿真计算表明 :SVC的模糊变结构控制方式与变结构控制、常规控制方式相比 ,在能够明显地改善电力系统的稳定性的同时 ,可以抑制暂态响应中的电压波动 ,并且能够适应系统运行工作点的变化     

基于滞环滑模算法的级联型DVR的分程控制

基于滞环伪滑模变结构算法，提出一种分程控制方法。该方法采用滞环降低抖动频率，并通过改变反馈作用大小来进一步优化换流电路的工作性能。分程控制充分利用级联DVR电路的特点，根据电网电压情况将DVR输出电压划分为不同范围，针对不同程度的畸变投入相应数量的功率模块，使控制系统能够优化响应速度，保证受控电压精确跟踪参考信号，维持电压稳定。理论分析表明该算法使功率模块间歇工作，这样可以降低开关损耗，同时分析了系统参数对控制特性以及切换频率的影响。根据DVR数学模型进行仿真，结果表明分程控制算法具有良好的鲁棒性与实时性，能够快速消除电压谐波及凹陷。     

级联动态电压恢复器的研究

配电系统电压跌落时,动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)可以维持敏感负荷侧的电压稳定。文中介绍了级联动态电压恢复器(interline dynamic voltage restorer,IDVR)的结构,该IDVR把不同馈线上2个或2个以上的DVR通过1个直流电容连接起来,当其中一个DVR补偿电压跌落时,另一个DVR对直流电容充电。文中还分析比较了DVR的补偿策略,指出基于最小能量补偿法的IDVR系统可持续补偿较严重的电压跌落,并将负荷电压外环、滤波器电容电流内环的双闭环控制方法应用到IDVR系统中,提高了IDVR系统的阻尼比。仿真实验验证了该IDVR系统的正确性和有效性。     

带谐波补偿功能的动态电压补偿器

根据传统静止坐标和d-q坐标关系推导出相应的静止坐标下的谐振控制器来检测出指定次数的谐波,应用这种静止坐标下的谐振控制器对指定次数的谐波电压进行闭环控制,简单地加到动态电压补偿器(dynamic voltage restorer, DVR)控制系统中以达到补偿谐波电压的目的,而对DVR的基本电压暂降补偿性能的影响很小,提高了DVR的效率。分析了该谐振控制器的幅频和相频特性,指出在将其加入DVR控制系统中进行谐波补偿时不会引起有功功率的流动,对直流侧能量的影响也较小。仿真验证了该控制器不会引起DVR直流侧的功率流向,并可消除绝大部分指定次数的谐波。     

基于晶闸管STATCOM的无功补偿控制

晶闸管STATCOM(static synchronous compensator)可吸收连续可调的无功,且不受电网电压影响。文中首先分析其数学模型;然后采用逆系统方法构造出伪线性系统,并结合滑模变结构控制理论,实现晶闸管STATCOM对负荷的直接无功功率补偿;最后对该控制系统进行计算机仿真。结果表明,文中采用的控制方法具有较好的动态性能和稳态性能,对负载无功变化的适应能力强。     

基于双极性直接式AC/AC变换的单相动态电压恢复器

动态电压恢复器(DVR)是串接于电源与负荷之间用以实现快速补偿系统电压波动的电力电子装置。针对传统基于电压源型逆变器的DVR存在的储能设备所带来的问题以及基于脉宽调制(PWM)型直接式AC/AC变换的DVR所存在的换流、飞跨电容电压平衡等问题,文中提出了一种基于双极性直接式AC/AC变换的单相DVR。该DVR所使用的PWM型AC/AC变换拓扑具有输入、输出共地特点,同时,该DVR能够在较为简单的控制策略下实现系统电压的双极性调控且其在运行过程中有效解决了换流问题。为了验证所提出的DVR的工程价值,在理论分析的基础上,搭建了1 kW的实验平台对其合理性与有效性进行了验证。     

考虑机端电压限制的多重非线性变结构励磁控制

针对电力系统暂态过程的非线性特性,设计了一种考虑电压限制的多重非线性变结构励磁控制器,根据控制目标将控制器分2层设计。下层控制器由稳定控制和电压限制控制组成。稳定控制通过计算系统的暂态能量函数,得到稳定流形作为切换面,然后设计相应的变结构非线性励磁控制律,将系统限制在所设计的稳定流形上,以稳定系统;电压限制控制则利用零动态原理,使电压回复到限制区内。上层控制器通过适当的切换律,将下层控制器进行切换,在稳定系统和限制机端电压之间进行协调。在设计时考虑了系统参数不确定性,从而控制律具有一定的鲁棒性。稳定控制设计中未使用任何线性化方法,因而控制律对系统的非线性特性完全适应。实验结果表明所设计的控制器在稳定系统的同时,有效的限制了机端电压。     

动态电压恢复器控制策略的研究

介绍了动态电压恢复器的基本结构和工作原理。在此基础上,使用三相瞬时无功由检测算法和前馈控制加反馈控制的混合控制策略来控制动态电压恢复器,并进行了系统的仿真。仿真结果验证了检测算法和控制策略对动态电压恢复器补偿电压跌落具有良好补偿特性,达到了保护负荷,治理电压跌落的目的。