直流电容储能反馈和负载功率前馈的PWM整流器控制策略

首先介绍了三相电压型PWM(pulse width modulation)整流器在dq轴系下的数学模型,分析了整流器的能量和功率交换关系。提出了一种电流内环、直流侧电容储能作为外环的电容储能反馈控制策略,并给出了环路设计方法。为了减小负载的不确定性对整流器系统的影响,引入了负载功率前馈估计算法。最后,实验比较了传统的电压、电流双闭环和本文所提出的控制策略的动、稳态特性。结果表明,本文所提出的控制策略能满足系统稳态时的控制要求,并且较传统的电压、电流双闭环控制策略具有更好的动态特性。     

一种新型Boost变换器前馈控制策略

在通过直流母线汇流的独立光伏发电系统中,维持直流母线电压恒定是保证系统的高效运行、较高的电能质量以及延长蓄电池的使用寿命的重要手段。提出一种在光伏MPPT Boost变换器后通过再一级Boost变换器与直流母线连接的网络结构,并采用新型的前馈控制策略实现对直流母线电压的稳定控制。该控制方法为,在原有的电流内环电压外环双环控制基础上引入负荷电流与输入电压的前馈环节,削除因二者的变动引起的直流母线电压波动,提高了系统的动态稳压性能。仿真比较了双环控制与本文所提控制在负荷电流与输入电压跃变情况下的直流母线电压,验证了所提控制策略的有效性。     

直流变换器虚拟电容电流前馈控制策略

建立了Boost变换器带恒功率负载时控制系统的小信号模型,分析了影响母线电压稳定的相关因素,证明了增加直流母线电容有利于提高直流母线电压稳定性,针对该结论对Boost变换器提出一种虚拟电容电流前馈控制策略。小信号模型分析、仿真和实验结果均表明这种控制策略能有效抵消恒功率负载负阻抗特性对母线电压稳定性的影响,有利于提高驱动系统功率稳定输出范围。     

基于负载功率前馈的PWM整流器控制策略

此处在整流器数学模型和瞬时功率理论的基础上,提出了基于负载功率前馈的新型电压电流双闭环控制策略。通过对系统瞬时功率的分析,找出功率与电压之间的关系,使得外环以电压的平方为控制变量;电流内环采用电流前馈解耦控制,实现对有功和无功电流的独立控制。在新型双闭环控制基础上,引入负载功率前馈。最后实验证明新型双闭环控制比传统双闭环控制动态性能好,而有负载功率前馈的新型双闭环控制比无负载功率前馈的新型双闭环具有更好的动态响应性能。     

Boost变换器带恒功率负载状态反馈精确线性化与最优跟踪控制技术研究

分析了Boost变换器带恒功率负载的特性，推导出系统传递函数并得到系统稳定运行条件。采用状态反馈精确线性化技术对系统进行控制。根据Boost变换器带恒功率负载的特点，将最优跟踪技术应用于精确线性化控制中，得到系统非线性控制律。用SABER软件对得到的控制律进行了仿真。仿真结果表明：精确反馈线性化结合最优跟踪可以对Boost变换器带恒功率负载系统进行有效的控制，使系统具有理想的稳态特性和动态响应，在电源及负载大范围变化时，保证系统的稳定运行，满足不同类型负载的要求，具有大信号稳定特性。     

电机控制器直流侧前置双向Buck/Boost变换器的直接功率控制策略研究

对电机驱动系统前置双向Buck/Boost变换器后直流母线电压的波动抑制问题进行研究。分析功率前馈控制策略抑制母线电压波动能力较弱的原因。对双向Buck/Boost变换器提出一种母线电容能量外环、输出功率内环的直接功率控制策略,并将输出功率的变化趋势反映到双向Buck/Boost变换器的发波环节,进一步提高了变换器的动态响应特性。基于小信号模型分析上述两种控制策略的本质区别。小信号模型分析结果、仿真和实验结果都证实,提出的直接功率控制策略比功率前馈控制策略有更好的抑制母线电压波动的能力。     

基于混合模块化多电平变换器的储能铁路功率调节器及其控制策略

针对电气化铁路系统具有负序、无功补偿能力和回收制动能量功能的装置存在成本高、控制不灵活的问题,本文提出了一种基于混合模块化多电平变换器(HMMC)的储能铁路功率调节器(RPC)拓扑及其控制策略。该拓扑可以灵活配置模块化多电平变换器各桥臂的储能子模块数目,同时储能子模块中RPC侧半桥变换器和储能系统侧半桥变换器控制独立,具有成本低、控制简单的特点。通过改进补偿电流指令生成方法,对储能电池采用直接电流控制并在均衡控制中前馈电池电流信息,能够灵活独立地控制各储能子模块的储能功率并维持子模块电容电压稳定;通过储能功率调配策略给定各储能子模块储能功率以充分利用储能系统容量,实现了负序、无功补偿和机车制动能量存储的目的。仿真结果验证了拓扑和控制策略的正确性和有效性。     

双PWM变换器功率前馈控制方法

为解决双PWM变换器控制直流母线电压波动偏大和系统响应慢的问题,提出了一种功率前馈控制方法。在整流器侧有功电流的给定值中加入逆变器有功功率对应的补偿量,在电机运行状态发生改变时不会直接改变直流侧母线电容电压的大小,而是直接改变整流器侧有功电流的大小。仿真结果表明双PWM变换器功率前馈控制策略能有效减小直流母线的波动,使减小直流母线电容成为可能,同时也提高了系统的动态响应性能。     

电机控制器直流侧前置Buck/Boost双向变换器的母线电容电流控制策略研究

电机控制器直流侧的前置Buck/Boost双向变换器可以根据驱动系统需要调节母线电压,提高系统的效率和输出功率。分析传统控制策略不能有效抑制电机工作状态快速切换导致的母线电压波动原因,在此基础上对双向Buck/Boost变换器提出一种母线电压、母线电容电流双闭环的控制策略。由于母线电容电流不能直接测量,提出一种母线电容电流间接计算方法。小信号模型的对比分析结果证明,母线电容电流控制策略比传统控制策略有更好的抑制母线电压波动的能力。仿真和实验结果都证实了理论分析的正确性。     

飞轮储能系统中双向功率变换器控制策略的分析与研究

微电网需提供功率缓冲装置,飞轮储能装置可快速调节电能质量,为微电网提供频率、电压支撑.为提高飞轮储能系统的动态响应速度,分析了背靠背变换器的数学模型,以此提出了一种在母线电压平方外环、功率内环的直接功率控制策略基础上,增加功率前馈补偿的控制策略.采用该控制策略可大幅改善由于飞轮储能系统切换状态时电机侧PWM变换器状态突变导致的直流母线电压波动,提高微电网侧PWM变换器的响应速度,从而提高系统的运行效率,改善系统的动态运行性能.分析验证了该控制策略的可行性,并利用仿真与实验进行验证.     

风机中参数变化对变流器直流侧电容可靠性的影响分析

以风电机组功率变流器可靠性评估为背景,给出了一种直流侧电容的可靠性评估方法。基于电容的损耗计算方法,结合热网络结构,构建了直流侧电容的可靠性分析流程。综合考虑电容的可靠性影响因素,分析了环境温度、风速、电容等效串联电阻及热阻的变化对直流侧电容可靠性的影响。以某风电场2 MW双馈风电机组结合实际风速、气温数据为例进行验证,实例结果验证了理论分析的正确性。讨论了当风电变流器实际工作时,利用优化变流器直流侧设计或电容的散热环境等措施提高直流侧电容的可靠性,结果表明了所提方案的可行性。     

Boost变换器电容电荷平衡动态最优控制

针对传统线性控制Boost变换器存在的截止频率低、动态响应不理想的问题,提出一种非线性数字控制算法--电容电荷平衡控制.运用电容电荷平衡原理,当遇到负载电流跃变后,该算法将根据理论推导的理想动态响应曲线,计算出最优动态响应控制时间点以及占空比序列.利用Matlab软件对算法进行了仿弃验证,与传统电压模式控制相比,电容电...     

基于能量回馈的电力电子变压器软启动策略

电力电子变压器(PET)中存在大量初始能量为0的电容器,若直接启动PET通过常规闭环控制给这些电容充电以建立直流电压,则将导致PET内部各个变换器的电流过流,可能会导致器件的损坏。为解决此问题,提出了一种基于能量回馈的PET软启动策略。基于PET各部分变换器的电流和功率模型,该策略能够在软启动全过程中实时计算和控制峰值电流,达到了限制启动冲击电流的目的。该策略始终令双有源桥(DAB)变换器工作于峰值电流控制模式下,在保证安全的前提下最大化利用DAB变换器的功率传输能力以加快软启动速度。该策略将低压直流母线电容适度过充,并适时将其中部分能量回馈到高压侧,使得在级联H桥变换器即将进入闭环控制前其高压直流母线电压就已达到参考值,从而彻底消除交流侧的冲击电流。所提策略避免了复杂的参数设计过程,完全依靠理论模型而不是经验来指导软启动全过程的设计。仿真与实验结果验证了所提策略的正确性和有效性。     

基于双管正激的电容器充电电源控制策略研究

分析了一种变压器二次侧采用二极管全桥不控整流的双管正激型电容器充电电源,其磁复位由直流电源和充电电容共同完成,增加了开关周期内传输的能量。详细分析了电路的工作原理和输出特性,比较了电容器充电过程中传统脉宽调制和开关频率调节两种控制方法。指出在恒流充电要求下,基于开关频率调节的控制策略有助于提高充电速率,并通过Matlab/Simulink仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

基于模糊PI的Boost PFC变换器的控制改进

为了减小开关变换器电流畸变对电网供电质量的影响,同时提高负载电压的动态响应性能,本文针对一个实际的单相功率因数校正装置设计改进控制方案。在建立小信号模型的基础上,根据其频域特性设计了相应的补偿器,并将电压环控制环节改进为模糊PI控制器。仿真运行结果表明,本文所设计的Boost PFC变换器的输出电压波形得到很好的改善,有效提高了电网供电质量。     

基于改进冒泡排序的模块化多电平换流器电容电压均衡策略

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter, MMC)子模块电容电压均衡是当前MMC研究领域的热点问题。当MMC的单个桥臂子模块数量较多时,存在控制器运算时间长、子模块投切频繁和开关损耗大并导致MMC故障等缺陷。针对上述缺陷,提出了一种基于改进冒泡排序算法和平均值法混合控制策略。通过实时监测电容电压,采用改进冒泡法在初始化时对子模块电容电压进行排序,减少MMC控制器的运算量。在之后的控制周期采用已投入子模块平均值比较法对子模块作投切,降低开关频率。最后在Matlab/Simulink搭建21电平MMC模型,仿真结果验证了所提混合控制策略的有效性和正确性。     

用于PFC的Buck/Boost有源储能电容变换器研究

针对PFC变换器,推导输入功率因数为1时,储能电容容值与其电压及输出功率的关系,表明容值与直流母线电压及其纹波成反比,与功率成正比。鉴于电容纹波电压受制于直流母线电压平均值,提出采用Buck/Boost有源储能电容变换器取代直流母线电容,增大了其电压变化的自由度,使电容能量实现满充满放,保证输入功率因数为1,能将容值大幅减小,因而可以采用薄膜电容或瓷片电容作为储能电容。分析了该变换器的工作原理,提出了采用输入电压移相以实现所需占空比的SPWM控制方法和实现电路,制作了60 W的样机进行实验验证,实验结果表明所提方法是有效的。     

基于定频MPC的飞跨电容储能双向直流变换器低频波动功率抑制策略

为抑制直流母线低频波动功率对储能系统的影响,以飞跨电容双向直流变换器为研究对象,提出基于单目标定频模型预测控制(model predictive control, MPC)低频波动功率抑制策略。为降低传统MPC算法的运算负荷,通过对变换器数学模型进行分析,提出一种单目标定频MPC控制算法。该算法仅需通过电感电流单目标约束函数,即可实现对系统电流及双端飞跨电容电压的控制,无须对两端飞跨电容电压进行独立寻优,极大地降低了计算量。为实现对储能系统低频波动功率的抑制,引入低频波动功率抑制算法,通过与所提MPC算法的融合,使最终控制方案能够在实现储能控制目标的前提下,具备低频波动功率抑制能力,且保持良好的动态性能。通过搭建小功率实验平台对所提控制策略的有效性进行了验证。     

一种大变比电路的新型电容电荷平衡控制策略

为提高负载动态响应特性,针对抽头电感同步整流Buck变换器所实现的大变比降压电路的特点,本文提出一种变结构电容电荷平衡辅助电路控制策略。所提出的控制策略根据电容电荷平衡原理,在负载发生变化时通过辅助电路改变主电路结构,使电感电流变化率适时变化,以克服恒压输出电力电子变换器负载突变时由于电感电流变化率受限而影响输出电容电压变化的不足。通过理论分析表明,所提出的控制策略辅助电路结构简单,无需增加磁性器件;控制逻辑能使变换器在负载扰动下实现快速的输出电容充放电平衡,具有较强的负载扰动抑制能力;控制方法具有快速动态响应、不影响稳态特性且过冲小等优点。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于负序电压前馈的改进型柔性直流输电系统有功功率控制策略

柔性直流输电技术凭借其独特的性能优势被广泛应用于直流输电工程.本文针对在故障期间两端柔性直流输电系统交流侧出现的负序电压分量,提出一种基于负序电压前馈的改进型柔性直流输电系统有功功率控制策略,用于抑制系统在故障期间出现的直流电压波动并滤除流过平波电抗器的负序电流分量,以增强系统的稳定性.仿真结果表明,所提出的改进型控制策略可以在故障时稳定直流电压并减轻故障对交流电网的影响.