基于并联型电压源变换器的统一电能质量控制器

传统统一电能质量控制器（UPQC）难以有效解决大幅度电压跌落问题,并且串并联侧存在耦合,控制相对复杂。为此,本文提出一种基于并联型电压源变换器的UPQC方案,能够克服传统UPQC的不足。新型UPQC拓扑由两个独立并联电压源型变换器组成,分别实现有源电力滤波器（APF）和动态电压恢复器（DVR）功能。提出了APF单元与DVR单元投切策略,针对DVR单元的控制,提出了基于DVR直流侧电压的分段式控制策略,给出了DVR直流侧电容器容量计算方法。研制了50 kVA样机,并通过第三方专业机构实验检测,检测结果验证了新型UPQC方案的可行性和有效性。     

级联式有源电力滤波器控制策略及实验研究

针对由级联式多电平变换器为主电路的有源电力滤波器,其主电路中直流电容相互独立,如果没有有效控制措施,这些独立的电容电压会产生不平衡,严重威胁装置的安全、稳定运行。本论文提出一种有效控制策略,不仅具有良好的补偿效果,而且保证了主电路中各级联单元直流侧电容电压恒定和均衡。为了验证所提控制方法和控制策略,本文搭建了两级级联式有源电力滤波器,实验结果表明,该系统具有良好的滤波性能,同时也保证了各级联单元直流侧电容电压恒定和均衡,进一步表明本文所提方法的有效性和正确性。     

直流侧并联型有源电力滤波器的可控性及其统一控制策略

直流侧并联型有源电力滤波器并联在整流桥的直流侧,实现谐波治理的功能.本文提出了直流侧并联型有源电力滤波器正常工作的两个可控性条件,一是有源滤波器可以控制为一个受控电流源,二是有源滤波器的输入平均功率为零才能保证在逆变器直流侧选用无源储能元件.根据提出的两个条件分别分析验证了单相和三相直流侧有源电力滤波器的可控性.根据单相和三相直流侧有源电力滤波电路功能上的相似性,提出了基于单周控制的无需进行谐波电流检测的统一控制策略,稳态和动态实验结果证明了统一控制策略的正确性.     

一种有源调谐滤波器直流侧电压控制方法

为了使有源调谐滤波器(Active Tuned Hybrid Power Filter,ATHPF)直流侧电压控制具有良好的补偿谐波性能,采用检测电网电压的方法对直流侧电压控制系统进行数学分析与建模,制定出直流侧电压控制方案,并在三相ATHPF实验系统中进行了模拟。仿真结果表明:在加入直流侧电压控制后该混合滤波器仍具有较好的滤波效果,验证了该方法的可行性与理论分析的正确性。     

基于功率解耦的无桥PFC变换器

传统无桥功率因数校正(PFC)变换器为降低输出直流侧低频纹波,需连接大容量电解电容,不仅增加了变换器体积,还降低了其使用寿命及可靠性。因此,这里将对称半桥型有源功率解耦电路运用于双二极管式无桥PFC变换器,并提出了基于锁相环(PLL)的对称半桥型有源功率解耦电路控制方案。通过功率解耦可显著减小无桥PFC变换器直流侧所需电容量,提高变换器功率密度及使用寿命。通过引入基于二阶广义积分的单相锁相环(PLL),解决了对称半桥型有源功率解耦电路在输入电压频率波动情况下无法正常工作的问题。仿真及实验结果验证了电路及控制方案的正确性。     

有源电力滤波器直流母线电压控制实验研究

有源电力滤波器的直流侧电压值对其补偿效果有很大的影响,主要针对有源电力滤波器直流侧电压的取值与控制进行研究。设计了有源电力滤波器实验系统,在此基础上,理论分析了直流侧电压与补偿电流之间的数学关系;通过不同条件下的实验深入分析了直流侧电压值与补偿特性之间的关系;根据有源电力滤波器的启动特性,设计了相应的PI算法,消除了启动阶段电容电压超调大的不利因素。实现了直流侧电压的合理选择与有效控制。     

有源电力滤波器与直流偏磁式静止无功补偿器综合补偿系统的研究

针对供、配电站需要对谐波和无功进行综合治理,提出一种新型的有源电力滤波器与直流偏磁式静止无功补偿器构成的综合补偿系统。该系统中有源滤波器与无源滤波器构成新型的混合滤波器,能够同时补偿谐波电流并提供容性基波无功电流,而直流偏磁式静止无功补偿器采用新型的PWM整流器产生控制直流,可快速地提供感性无功电流。该系统采用新颖的拓扑结构,功率器件工作于低压侧,有效地降低有源滤波器和无功补偿器中功率器件的容量。文中介绍了该系统的结构和补偿原理,采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行的仿真表明该综合补偿系统能同时补偿谐波与无功电流,并能抑制可能产生的谐振现象,具有较好的补偿效果。     

三相四开关结构的容错型有源电力滤波器

提出了一种基于三相四开关结构容错型有源电力滤波器,并提出其控制方法.首先给出了容错型有源电力滤波器的结构和运行模式.逆变器某相故障时,逆变器的容错结构为三相四开关型逆变器,即以两个电容组成的桥臂代替故障相,并分析了其工作原理.提出了稳定直流侧总电压和两个电容电压平衡的方法.仿真结果表明,三相四开关结构容错型有源电力滤波器在正常工作状态和故障状态都能较好地抑制谐波,直流侧电压保持稳定,系统可靠性高.     

混合微电网虚拟联合谐波抑制器控制策略

针对混合微电网谐波的频次丰富及在交直流侧相互传递等特点,提出了虚拟联合谐波抑制器的控制策略。以混合微电网中互联接口变换器的拓扑结构为主体,结合直流有源滤波器构成虚拟联合谐波抑制器,控制三相H桥的通断以生成交流侧谐波补偿电流,同时通过控制子网间功率流动和适时启动直流有源滤波器抑制直流纹波。搭建了MATLAB/SIMULINK仿真模型,结果表明,该控制策略在进行交流子网谐波补偿的同时,对直流母线电压纹波实现了二次补偿,实现了交直流侧谐波抑制系统的协同运行。该策略最大限度利用了互联接口变换器的容量,可降低装设谐波治理装置的成本。     

稳态强磁场中直流有源滤波器连接电感的计算

针对国外稳态强磁场实验装置有源滤波器的不足,结合PWM技术及并联型的优点,采用并联型PWM有源滤波在直流侧的滤波方案.介绍了并联型PWM有源滤波器的结构及其工作原理,对其断续电流工作模式下的电感参数及最大输出电流进行分析设计,同时分析了其控制模型.最后研制样机对所提方案进行实验验证,实验结果表明,该滤波器具有良好的滤波...     

新型多端高压直流传输系统应用及其控制

在建立多端直流系统模型基础上 ,提出一种新的多端直流系统控制策略即用主站控制直流电压并进行其它站间协调 ,站间及与系统间能自由交换功率 ,且有功和无功可解耦控制 ,系统故障后能迅速恢复正常运行。     

多端直流配电网改进主从控制策略研究

多端直流配电网换流站通常采用主导站定电压控制,从站定功率控制。这一控制模式对主站功率调节能力要求高,且主站切换时,系统波动较大。提出根据换流站的调节能力划分为主导站、后备站、从站3类,对后备站根据有功备用容量进行排序,并参与电压调节,提高直流配电网电压调节能力。在此基础上,提出了基于后备站有功备用容量的自适应下垂控制策略,解决主导站退出运行时,多个后备站之间的功率争夺,保证了主导站平稳切换。MATLAB/SIMULINK仿真验证了控制策略的有效性。     

多换流器并联的交直流配电网潮流计算方法

针对多换流器并联的交直流配电网潮流计算展开研究,提出了基于虚拟主从策略的潮流计算方法。将多换流器并联的直流母线视为平衡节点,利用该节点上的功率平衡方程以及Udc=f(P)下垂特性方程,将首编号换流器定义为虚拟主换流器,推导得到其功率与其他换流器下垂特性曲线的关系式,实现该换流器功率与母线直流电压的求解;将其他换流器定位为虚拟从换流器,按照P=f(Udc)下垂曲线进行功率更新,解决了多换流器同时控制平衡节点电压的潮流计算难题。通过算例测试验证了所提算法的有效性和正确性。     

有源电力滤波器谐波及无功电流检测的不必要性(二)——仿真及实验

在经理论分析得出经典有源电力滤波器(APF)中的谐波及无功电流检测不是必需的结论的基础上,推出经典APF电流控制策略与电源电流直接控制策略之间的等效关系.在经典控制方案基础上,省掉了负载和APF电流检测单元以及谐波及无功电流或基波有功电流运算单元,保留了经典APF中的电容电压控制器和电流控制器,提供了一个廉价而高性能的APF控制方案.最后对基于上述两种控制策略的APF进行了仿真研究,并用电源电流直接控制方案开发了一台单相APF实验样机.仿真和实验结果验证了理论分析的正确性.     

基于EtherCAT总线的双馈风电机组变流器控制系统设计

采用Ether CAT总线实现变流器控制系统各模块之间的高速数据交换。控制系统硬件由AM3359构成Ether CAT总线的主站,TMS320F28335构成电机控制模块从站,STM32F107构成通用模拟量、数字量输入/输出模块从站。采用DSP、CPLD及高速高精度A/D转换器实现电压、电流信号同步采样,完成电量计算。PWM信号经光纤驱动IGBT,完成网侧变换器及转子侧变换器的控制。Ether CAT总线的主站采用Linux操作系统,移植Preempt-RT补丁软件,增加系统的实时性。移植Ether CAT主站协议,实现控制系统各模块间的高速数据交换。移植CANopen高层协议,实现变流器与风力发电机主控系统之间的数据交换。控制系统经小功率试验台、全功率试验台及风电场现场运行,稳定可靠。     

三电平两桥臂有源电力滤波器单周控制策略

提出了一种三电平有源电力滤波器（APF）单周控制策略及其均压方法。以三电平两桥臂变换器作为拓扑结构,能够有效降低硬件成本,在充分理解工作原理的基础上,详细推导了控制目标方程。为了抑制直流母线上、下电容电压的波动,提出了两种均压方法：电压模式均压和电流模式均压。仿真结果表明本文所提出的单周控制策略可有效补偿谐波,抑制直流母线上、下电容电压的波动,从而验证了该控制策略的有效性和可行性。     

一种基于CSC-VSC的DC/DC换流器及其控制策略

在能源互联网建设中,DC/DC换流器是实现不同直流电压等级的可再生能源并网的必要环节,引起了广泛的研究。DC/DC换流器的体积、成本、动稳态性能和故障性能是其广泛应用的限制因素。为此,提出了一种并网端采用有源电流源换流器、分布式能源端采用电压源换流器的front-to-front混合DC/DC换流器,其中CSC和VSC交流侧采用高频率正弦波调制。所提出的基于CSC-VSC的混合DC/DC换流器具有体积小、成本低、可穿越直流短路故障等优点。通过对混合DC/DC换流器数学模型的分析,提出了换流器参数设计方法,给出了换流器运行范围约束。再提出了一种适用于混合DC/DC换流器的综合控制策略,其中CSC采用有功无功闭环控制、VSC采用交流电压幅值闭环控制。利用RTLAB半实物仿真平台分别对混合DC/DC换流器额定运行工况和直流短路工况进行了实验研究,结果验证了所提混合DC/DC换流器拓扑和控制策略的合理性和有效性。     

光储微电网逆变器有限集模型预测控制

针对光储微电网并网稳定问题提出了一种有限集模型预测控制（FCS-MPC）方案。储能系统双向DC/DC变换器采用电压电流双环控制,以稳定直流母线电压。建立并网逆变器离散化数学模型,将逆变器输出电流作为成本函数控制量,构建电流预测控制器。逆变器电流采用前2步预测,并使用矢量角补偿法对控制过程进行延时补偿。利用MATLAB/Simulink搭建光伏储能微电网仿真模型,对比分析传统控制和模型预测控制的电压电流响应。结果显示,所提方案在负载变化和光伏功率波动情况下,能提高直流母线电压稳定性,减小并网电流畸变率。     

模块化多电平变流器HVDC输电系统控制策略

建立模块化多电平变流器（modular multilevel converters,MMCl的电磁暂态数学模型以及采用MMC为变流器的高压直流输电系统（high voltage direct current,HVDC）直流侧电压的动态数学模型。在此基础上,分析HVDC系统的直流侧电压动态特性,给出HVDC控制器参数协调设计原则和算法。最后,基于PscAD／EMTDc的数字仿真结果证明了所提出的HVDC控制系统参数协调设计原则和算法的正确性。     

双向MMC型DC-DC变换器的控制策略研究

双向MMC型DC-DC变换器由于其具有电气隔离、灵活控制直流功率、适用于高压大功率场合等诸多优势,目前得到了广泛的关注。本文提出了一种适用于双向MMC型DC-DC变换器的控制策略,该控制策略系统级采用定交直流电压控制,实现对变换器有功和无功功率的控制;阀组控制采用先生成触发脉冲,然后排序均压的控制方式,实现变换器桥臂能量的均衡。MATLAB/Simulink仿真表明在所提控制策略下,变换器可以获得稳定的直流输出电压,子模块电容电压实现了较好的均衡,同时各个子模块的开关频率也实现了一致,结果比较理想。