一种等效奇次谐波谐振器的单相DVR控制方法

提出了一种应用于单相动态电压恢复器(DVR)的数字控制方法。采用单相构造三相的方法可以得到需要的旋转坐标量。使用旋转坐标系下的重复控制模块,该模块可以等效为静止坐标下的一组奇次谐波谐振器,从而可以补偿单相系统中的奇数次谐波。加入前馈和PR控制器可以增加基波频率处的增益,加快动态响应。文中控制系统无电流环,结构被简化。仿真和实验结果表明,系统能有效抑制谐波,对电压跌落和负载扰动响应迅速。     

任意负载条件下动态电压恢复器的复合谐振控制策略

针对传统比例-积分(proportional-integral,PI)反馈控制器应用于动态电压恢复器时存在稳态误差较大、负载适应性差、难以对非线性负载进行电压补偿等问题,提出一种任意负载条件下的动态电压恢复器(dynamic voltage restorer, DVR)控制策略。该控制策略利用谐振控制实现对负载的无静差电压补偿,结合前馈控制来提高系统的动态响应速度。针对非线性负载在DVR串接电容上产生的谐波电压问题,引入一种电容谐波电压的抑制方法,该方法实时检测电容谐针对传统比例-积分(proportional-integral,PI)反馈控制器应用于动态电压恢复器时存在稳态误差较大、负载适应性差、难以对非线性负载进行电压补偿等问题,提出一种任意负载条件下的动态电压恢复器(dynamic voltage restorer, DVR)控制策略。该控制策略利用谐振控制实现对负载的无静差电压补偿,结合前馈控制来提高系统的动态响应速度。针对非线性负载在DVR串接电容上产生的谐波电压问题,引入一种电容谐波电压的抑制方法,该方法实时检测电容谐波电压所对应的谐波电流成分并控制DVR产生反向的谐波电流,间接消除了DVR输出电压中的谐波成分,显著提高了动态电压恢复器对任意负载特别是对非线性负载的电压补偿能力。实验验证了所提控制策略的有效性。     

具有谐波补偿功能的动态电压恢复器控制策略

为使动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)可以补偿稳态负载电压谐波,同时保证其动态响应特性,提出一种双闭环比例积分(proportional integral,PI)控制和多重比例谐振(proportional resonant,PR)控制并联运行的单相空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)复合控制策略。将SVPWM技术应用到DVR的H桥逆变单元,在引入单相坐标旋转变换的基础上分析了单相SVPWM的基本原理并给出了其实现方法。单相基波同步坐标系下双闭环PI控制保证了DVR对电压暂降的补偿效果,增加了对指定次谐波补偿的电压环多重PR控制,以代替多重同步旋转坐标下的PI控制,实现了对指定次谐波电压的无静差补偿。理论分析和实验结果验证了提出的控制策略的有效性和可行性。     

具有谐波补偿功能的动态电压恢复器控制策略

为使动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)可以补偿稳态负载电压谐波,同时保证其动态响应特性,提出一种双闭环比例积分(proportional integral,PI)控制和多重比例谐振(proportional resonant,PR)控制并联运行的单相空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation , SVPWM)复合控制策略.将SVPWM技术应用到DVR的H桥逆变单元,在引入单相坐标旋转变换的基础上分析了单相SVPWM的基本原理并给出了其实现方法.单相基波同步坐标系下双闭环PI控制保证了DVR对电压暂降的补偿效果,增加了对指定次谐波补偿的电压环多重PR控制,以代替多重同步旋转坐标下的PI 控制,实现了对指定次谐波电压的无静差补偿.理论分析和实验结果验证了提出的控制策略的有效性和可行性.     

单相动态电压恢复器复合控制技术

提出在使用直接电流控制策略对动态电压恢复器(DVR)电流内环基波分量进行前馈的基础上,利用改进型比例谐振(PR)控制器形成电压外环进行反馈控制,从而构成单相DVR的复合控制策略;并提出使用改进型自适应算法提取系统基波矢量,基于无功功率补偿策略的思想,利用矢量运算分别获得电压外环反馈控制参考值与电流内环前馈控制参考值的方法。所提出的复合控制策略能够在增强DVR稳定性的同时显著提高其响应速度,使得DVR能对系统电压基波波动及谐波扰动进行补偿,具备功率因数校正的新功能。最后通过仿真和实验,验证了所提算法的可行性和有效性。     

DVR系统中无功补偿电容谐振分析及抑制

针对动态电压恢复器(DVR)系统中由无功补偿电容器可能引起的谐振问题及抑制方法进行了研究。结果表明:当补偿电容器位于电网侧时,电容器与电网等效电感之间的谐振会引起电网电压畸变,此时DVR能稳定运行,但谐波补偿效果会减弱;当补偿电容器位于负载侧时,电容器与DVR滤波电感之间的谐振很容易使系统阻尼不足导致系统不稳定。将补偿电容器引入控制环,通过减小负载电流的前馈系数可以增大系统阻尼,保证系统稳定。仿真结果验证了上述分析的正确性。     

分布式发电系统中并网逆变器的新型有源阻尼策略

分布式发电系统中LCL型并网逆变器可以有效抑制高频谐波,但存在谐振峰,会导致系统不稳定。因此采用电压或电流反馈的有源阻尼方法引起广泛关注,但这些方法需要多个传感器,增加了成本和控制复杂度。为此,采用二阶陷波器抑制LCL滤波器的谐振峰,保证系统稳定。根据LCL滤波器的谐振频率,设计了二阶陷波器参数,提高系统稳定性。通过选择合适的陷波器品质因数,增强系统应对电网电感变化的鲁棒性。采用比例—积分控制器增加基频增益,减小了系统稳态误差和提高了动态响应速度。仿真和实验验证了所提方法的正确性。     

动态电压恢复器比例谐振控制

针对动态电压恢复器(DVR)的快速和精确电压补偿问题,提出一种基于比例谐振控制的DVR双环反馈控制策略,电压外环将电容电压和指令输出电压比较,得到的电压偏差信号经过比例谐振控制器,控制器输出信号交给电流内环处理,而电流反馈内环采用简单比例控制以保证系统的快速性.将比例谐振控制器应用于DVR输出补偿电压控制策略中,可实现对指令补偿电压信号的无静差跟踪.在比例谐振控制器频率特性分析的基础上,详细分析离散域下引入控制延时的DVR反馈环控制系统.分析表明电流内环具有可靠的稳定性,作用于电压外环的比例谐振控制保证了系统的稳态精度,以及对负载电流的抗干扰能力,整个控制系统具有良好的动态和稳态性能.仿真结果验证了理论分析的正确性和所设计方法的有效性.     

基于复合控制策略的无串联变压器型动态电压恢复器

为提高无串联变压器型动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restore,DVR)装置中多电平逆变器的运行性能,使得DVR装置在补偿负载电压的同时能够进一步改善系统电压的谐波特性,提出一种基于比例积分(Proportional Integral,PI)和改进比例谐振(Modified Proportional Resonant,MPR)双闭环控制器并联运行的单相正弦脉宽调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM)复合控制策略。将SPWM应用于多电平逆变器拓扑结构中,可使逆变器获得较高的等效开关频率以及较低的开关损耗;基于同步速旋转坐标系下的PI控制能够确保DVR装置对负载的电压暂降补偿能力;增加了对指定次谐波补偿的电压环MPR控制,可实现对谐波电压的无静差补偿。理论分析与实验结果验证了所提复合控制策略的可行性和有效性。     

基于谐振控制器带谐波补偿功能的DVR

由于电网中电压凹陷发生的时间不多,动态电压恢复器(DVR)通常都处于备用状态。为了提高动态电压恢复器的效率,提出了静止坐标下的谐振控制器,避开复杂的坐标变换方法简单地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,使DVR具备补偿谐波电压的功能,而对基本DVR的电压凹陷补偿性能的影响很小。还提出了应用δ算子实现谐振控制的途径,提高了DVR的效率。通过M ATLAB仿真表明该方法可以消除指定次数谐波的绝大部分。     

一种带谐波补偿功能的DVR

提出了静止坐标下的谐振控制器,避开复杂的坐标变换方法,简单地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,简单的加到动态电压恢复器DVR(DynamicVoltageRestorer)系统中以达到谐波电压补偿功能,而对基本DVR的电压凹陷补偿性能的影响很小,提高了DVR的效率。分析谐振控制器的幅频和相频特性,指出在加入DVR控制系统中进行谐波补偿时不会引起有功功率的流动,对直流侧的能量影响较小。通过Matlab仿真确定了这种方法可以消除绝大部分指定次数的谐波。     

具有串联有源滤波功能的中压 动态电压恢复器设计

提出利用中压动态电压恢复器装置实现串联谐波补偿功能的方法,以简化动态电压恢复器主电路结构,并提高其利用效率。首先对比分析了动态电压恢复器与串联谐波补偿器主电路结构的关联性和差异性,在分析两者主电路参数设计原则和方法的基础上,提出了同时满足实现两种功能要求的LC滤波器的参数设计方法。通过采用PR控制实现动态电压补偿功能,采用PI控制实现串联谐波补偿功能,利用Bode图分析了两种工作状态下的传递函数特性。最后通过物理实验验证了所提方案的可行性和有效性。     

基于多重比例谐振的动态电压恢复器谐波补偿策略

针对动态电压恢复器在单相电压补偿过程中基波电压提取和谐波补偿的问题,提出一种基于多重比例谐振的控制策略。在动态电压恢复器数学模型的基础上,分析脉冲响应不变法和双线性变换法对比例谐振控制器的离散化效果,以提升系统数字控制的运算性能。在保证系统动态电压补偿特性的同时,讨论电网基波电压提取的改进方法和多重比例谐振调节对指定次电压谐波的补偿策略,并分析控制器参数对系统性能的影响。搭建10 k W的实验平台进行实验验证,结果证明该方法易于实现并具有良好的基波提取效果和谐波抑制能力。     

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。     

一种三相三线动态电压调节器的单周控制研究

为提升与改进动态电压调节器(DVR)的动态补偿性能,提出了一种采用两桥臂逆变器的三相三线系统DVR的单周控制模型并在介绍电路构成的基础上分析主电路,导出了DVR的单周控制模型。单周控制技术具有电路简单、动态响应快、实现方便等优点,为DVR控制提供了一种新的途径。对于给出的单周控制DVR其电压暂降和暂升等情况的结果表明,单周控制用于DVR在电压变化范围≤35%时有较好的补偿作用,其控制方案正确、可行。     

基于极点配置和重复控制的电流型单相动态电压调节器

首先提出了一种动态电压调节器(DVR)的直接负载电流控制策略。通过直接控制流经串联变压器的负载电流,间接实现了负载电压的动态补偿。根据变压器的τ型等效电路,得到DVR的系统控制模型,为改善负载端电压的稳态与动态补偿性能,对LCL型滤波器结构采用状态反馈极点配置和重复控制相结合的复合控制器;于此同时,考虑到变压器励磁支路对本文控制策略的影响,结合励磁电流补偿的方法,进一步提高负载端电压的补偿精度。仿真和实验结果表明,本文所提控制方案在电网电压波动和负载投切时,能够对负载端电压进行快速、有效的补偿。     

Investigation and Improvement of Transient Response of DVR at Medium Voltage Level

An area of interest for dynamic voltage restorer (DVR) research is the damping of transient oscillations initiated at the start and at the recovery instant from a voltage sag. Nonlinear loads, with harmonic currents close to the DVR filter resonance frequency, can also excite the resonance oscillations. To compensate voltage sags and dampen high-frequency oscillations simultaneously, an investigation of the transient response of DVR is first carried out. Possible control schemes and their effects on the oscillation attenuation are also studied. Such studied control schemes include the commonly used single voltage loop control, voltage feedback plus reference feedforward control, and double-loop control with an outer voltage loop and an inner current loop. Subsequently, an effective and simple resonance damping method is proposed by employing a closed-loop control with an embedded two-step Posicast controller. The proposed control methods have been extensively tested on a 10-kV DVR system. It is shown that the proposed damping methods improve both the transient and steady-state performance of the DVR.     

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。     

动态电压恢复器直流储能单元的数字电压控制

阐述了有源功率因数校正(active power factor correction，APFC)技术的工作原理，为消除动态电压恢复器(dynamic voltage restorer，DVR)直流储能单元充电过程中的谐波和无功电流，将APFC技术引入到DVR直流储能单元的电压控制中，提出了DVR直流储能单元的数字电压控制技术和电压、电流控制器的设计方法。仿真结果表明采用APFC技术能够主动消除DVR充电电流中的谐波和无功电流，提高储能单元的电压稳定性和动态响应性能。