电网电压不平衡条件下的三相PWM整流器控制

电网电压不平衡条件下,基于电网平衡时所设计的三相PWM整流器控制会使电网电流波形畸变,直流母线电压中包含2倍频波动,严重影响整流器性能。对电网电压不平衡条件下的三相PWM整流器进行了建模分析,并在此基础上结合瞬时功率理论,从功率平衡角度针对不同的控制目标分别讨论了三相PWM整流器的不平衡控制策略。基于App SIM实时半实物仿真平台对控制策略做进一步分析,并对控制策略进行了对比总结。     

电网不平衡条件下PWM整流器最优化控制策略研究

整流器的控制策略和控制结构对于整流器的控制效果有着决定性的作用.针对电网电压不平衡的实际情况,以往的电压源型PWM整流器的控制策略,都是建立双电流矢量内环对交流测电流波形、输出直流侧电压进行最优化控制.但是这种控制策略需要对正负序电流进行分别控制,系统过于复杂而实现困难.提出了基于网侧交换功率平衡的控制策略.设计的PI+R控制结构改进了传统单-PI控制结构带来的控制局限性,既实现了系统的高功率因数运行,直流侧输出电压高稳态精度的控制要求,又能保证系统低谐波含量.仿真和试验的数据都验证了这一方法的优越性,它具有更加简单有效的控制结构,也具有更好的针对不平衡电网的适应能力.     

不平衡电网电压下的PWM整流器预测电流控制

传统的PWM整流器预测电流控制在理想电网下能够取得良好的动、静态性能,具有开关频率固定、动态响应快和谐波小等优点,但在不平衡电网下会带来电流畸变、功率脉动和直流母线电压波动等问题。基于一种新型瞬时功率理论提出在理想电网和不平衡电网下都能够获得良好性能的改进预测电流控制。该方法以得到正弦网侧电流、消除有功二倍频波动为控制目标,通过解析推导得到相应的电流参考值,然后基于电流无差拍原理得到下一时刻的电压参考值,进而用空间矢量调制来合成该参考电压矢量。相比现有基于传统瞬时功率理论和正负序分解的解决方案,所提出的改进预测电流控制无需复杂的正负序提取计算和功率补偿算法,能够有效抑制功率波动和电流谐波,具有较大的实用价值,其有效性通过仿真和实验得到验证。     

影响不平衡电网条件下PWM整流器控制的因素分析

目前,PWM整流器在电力系统运用日益广泛并占据重要地位,其控制系统的研究是当前的热门课题,在实际存在的不平衡电网中的控制系统研究越发显示出其重要的理论意义与现实意义。通过对三相VSR在电网不平衡条件下影响其控制的因素分析,为设计三相VSR在电网不平衡条件下的控制策略提供理论基础。     

基于无源性理论的电压不平衡条件下PWM整流器非线性控制策略

针对PWM整流器在电网电压不平衡条件下直流侧电压出现二次谐波和交流侧出现负序电流的问题,在分析了PWM整流器数学模型的基础上,设计了一种基于无源性理论的PWM整流器非线性控制器。在Matlab下建立了PWM整流器仿真系统模型,对所设计的非线性控制器进行了仿真验证,并与传统的双dq-PI控制策略进行了比较。仿真试验结果表明,所设计的基于无源性理论的非线性控制器可以根据控制目标有效地抑制直流侧二次谐波或交流侧负序电流,与传统的双dq-PI控制器相比具有更好的动态性能。     

电网不平衡条件下LCL-VSR控制策略研究

针对电网电压不平衡状态对LCL滤波的PWM整流器的控制策略进行了研究,将有源阻尼控制与不平衡控制进行结合.传统输出电流平衡控制中由于正序有功电流指令中含有2次谐波,使得输出电流中含有3次谐波,这里通过添加陷波器消除了此2次谐波;对功率平衡控制中的电流指令算法进行了简化,解决了传统的指令算法计算量较大不利于工程实现的问题...     

电网电压不平衡条件下VIENNA整流器滑模控制策略

三相VIENNA整流器作为新型的三电平拓扑结构,因其功率密度高、电压应力小和实现单位功率因数运行等特点在大功率整流场合中运用广泛。针对电网不平衡时直流侧电压产生的二倍频波动,设计了一种在两相静止坐标系下的改进型不平衡控制策略。首先利用双同步坐标系的解耦软件锁相环实现电网电压正负序分量的分离,然后基于正负序双电流环独立控制结构将滑模控制SMC（sliding mode control）引入到电流控制器中,通过所设跟踪误差选取合适的滑模面及滑模趋近律,有效实现了直流电压纹波抑制以及输入电流谐波含量的最小化。最后在Matlab/Simulink软件中搭建了电网不平衡下VIENNA整流器控制系统的仿真模型,验证了所提控制策略的正确性和可行性。     

不对称电网故障下PWM整流器的控制

脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流是目前性能最优的交-直变流技术。但在不对称电网下,存在显著的谐波功率,严重影响其输出品质,须采用正、负序分解并分别控制的策略来解决。其关键是对正、负序电流分别进行跟踪。通过电压、电流和功率的关系,得到了正、负序d-q坐标系下的电流控制指令,以此修改了控制策略并建立仿真模型。结果表明,新方法能控制整流器在故障电网下的输入电流,抑制谐波功率的产生,保证直流电压的稳定,实现整流器的不间断运行。     

电网电压不平衡条件下Vienna整流器控制及电流过零畸变抑制方法EI北大核心CSCD

当电网电压不平衡时,Vienna整流器的直流侧和交流侧将分别出现偶次谐波和奇次谐波,并且电流的过零畸变将会加剧。因此,在电网电压不平衡时,该文建立Vienna整流器在双dq坐标系下的数学模型,计算电流与输出电压之间的夹角,分析基于不同控制目标的2种控制方法及其电流过零畸变,提出一种可以在全调制度范围内最大程度降低电流过零畸变的调制方法,称为垂足近似合成法,所提方法在电网平衡和不平衡时均适用。最后,搭建额定功率为4.6kW的Vienna整流器实验样机,实验结果验证所提方法的可行性和优越性.     

电网不平衡时三相电压型PWM整流器交流侧电感的设计

本文对三相电压型PWM整流器在电网电压不平衡条件下进行建模。在此基础上,分析了采用平衡控制策略和不平衡控制策略时交流侧电感的设计方法以及电感对输出直流侧电压的影响。通过仿真验证,这种方法是可行的。     

电网不平衡下基于滑模变结构的三相电压型PWM整流器恒频控制

基于滑模变结构的控制算法只需在 坐标系下完成控制目标无需进行复杂的d-q坐标系变化,且实现了恒频控制。当电网电压不平衡时,通过设置三个控制目标来对系统进行控制,即消除负序电流、消除有功功率波动、消除无功功率波动。为了提高控制精度,通过采用T/4延时法只提取正序电流分量和负序电压分量,无需提取负序电流分量,针对设置的三个控制目标进行不同的功率项补偿,进而达到控制目标的要求。理论推导和仿真实验结果证明了该控制策略的正确性和有效性。     

PWM整流器无锁相环不平衡控制策略研究

电网电压不平衡时,基于同步旋转坐标系的传统控制策略从六个功率分量中选取四个分量计算指令电流,导致剩余两个功率分量不受控。针对此问题,在两相静止坐标系下建立了基于扩展无功功率理论的瞬时功率模型,该模型利用四个功率分量计算四个静止坐标系下的指令电流,同时控制有功和无功功率的平均值及二次波动量。该方法省去了Park变换和锁相环,降低了系统的复杂程度,提高了系统的动态响应速度。以三相电压型PWM整流器为控制对象,进行了仿真和实验验证,结果表明所提出的方法能够抑制直流侧电压的二次波动并实现单位功率因数运行。     

不平衡电网电压下光伏并网逆变器滑模直接电压/功率控制策略

不平衡电网电压下,光伏并网逆变器的输出功率和输出电流都将产生波动,给电力系统的稳定运行造成不利影响。根据光伏并网系统的数学模型,提出了光伏并网逆变器基于滑模控制的直接电压/功率控制策略。该控制策略可在电网电压不平衡时有效抑制并网逆变器输出有功功率和无功功率的波动。根据光伏并网逆变器输出功率和正、负序电流的关系,提出了以消除负序电流为控制目标的改进控制策略。此外,为提高系统的运行性能,提出了功率电流协调控制策略。最后,对所提出的控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

Modeling and enhanced control of DFIG under unbalanced grid voltage conditions

This paper presents a mathematical model of a doubly fed induction generator (DFIG) based on stator voltage orientation (SVO) in the positive and negative synchronous reference frames under unbalanced grid voltage conditions. The oscillations of the DFIG electromagnetic torque and the stator active and reactive powers are fully described during grid voltage unbalance. A new rotor current controller implemented in the positive synchronous reference frame is proposed. The controller consists of a proportional integral (PI) regulator and a harmonic resonant (R) compensator tuned at twice the grid frequency. Thus, the positive and negative sequence components of DFIG rotor currents are directly regulated by the PI + R controller without the need of involving positive and negative sequence decomposition, which indeed improves the dynamic performance of DFIG-based wind power generation system during small steady-state and relatively larger transient network unbalances. The theoretical analysis and the feasibility of the proposed unbalanced control scheme are validated by simulation studies on a 1.5-MW wind-turbine driven DFIG system. Compared with conventional single PI current control design, the proposed control scheme results in significant elimination of either DFIG power or torque oscillation under unbalanced grid voltage conditions.     

电网电压非平衡状态下双馈发电机转子侧变换器的改进控制策略

针对传统双馈感应发电机(DFIG)传统矢量控制方法在电网电压非平衡状态下控制性能较差,不利于DFIG系统的稳定运行的缺点,在改进锁相环的基础上建立了转子侧变换器的改进控制策略,以提高DFIG在电网电压非平衡状态下的控制性能.基于电网非平衡时正负序电压分量的空间矢量关系,详细分析了该控制原理,并在Matlab/Simulink中进行了系统仿真.仿真结果验证了电网电压非平衡时该控制策略可有效减小DFIG转子电流谐波含量和电磁转矩脉动,稳定机端功率输出,提高了双馈风力发电系统在电网电压非平衡状态下的稳定性.     

电网不平衡下虚拟同步发电机功率-电流协调控制策略

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)技术通过模拟同步发电机运行机理,在理想电网条件下能够使分布式电源友好接入电网。然而,在不平衡电网电压下,则会出现输出功率振荡、电流不平衡等问题。为克服这些问题,提出了一种基于静止坐标系下虚拟同步发电机功率-电流协调控制策略。该控制策略根据瞬时功率理论计算负序电流参考值,建立了恒定有功、无功及电流平衡3个控制目标的统一解析表达式,实现功率-电流的协调控制,提高了系统运行性能。最后仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

电网不平衡时电流限制的风电并网变流器功率/电流灵活控制

在不平衡电网电压下,针对并网变流器输出功率波动、电流畸变以及过电流的问题,提出一种考虑限流的功率/电流灵活控制方案。首先分析了瞬时功率控制及电流平衡控制在同时兼顾功率及电流方面的局限性,并通过计算这两种控制策略下的并网电流值,设计了峰值电流控制方案。同时,基于瞬时功率控制及电流平衡控制下电流参考值间的本质联系,根据引入的权重系数来调节并网电流中的低次谐波含量,进而实现了并网功率及电流灵活控制。该控制方案无需检测谐波分量,控制结构简单,易于实现。仿真结果验证了控制方案不仅可以保证电流在安全的运行范围内,还能实现功率及电流的灵活控制。     

A flexible power control strategy for rotor-side converter of DFIG under unbalanced grid voltage sags

Doubly fed induction generator (DFIG) is widely applied in variable-speed wind energy conversion system. The disconnection of a substantial amount of DFIG may arouse the instability problem of power system, thus wind power generators have to remain connected during short-time grid faults. As a result, the voltage sag will lead to overcurrent and overvoltage in the rotor winding of a DFIG, moreover the unbalanced voltage sags will also cause serious fluctuations in its electromagnetic torque and output power. This paper studies the relationship of the stator instantaneous powers with the three-phase stator voltage and rotor current of a DFIG under unbalanced grid voltages. A generalized formula of current reference for the rotor-side converter of DFIG is constructed by introducing continuous adjustment coefficients. Meanwhile, the analytical equations of rotor peak current, stator active and reactive power fluctuations are derived to characterize the operating performance of DFIG. The impacts of adjustment coefficients on DFIG control performance and the feasible region of coefficients restrained by the rotor current constraint are discussed. In consideration of the rotor current limit, the flexible power control strategy for DFIG in unity power factor mode (UPFM) and reactive power supporting mode (RPSM) is presented. The correctness of proposed method is verified by simulation and experiment tests of single-DFIG and multi-DFIG systems.     

不平衡电网电压下DFIG双SRF控制策略

针对在电网不平衡电压情况下,双馈电机(DFIG)的定子侧有功功率、无功功率以及电磁转矩均出现2次脉动量,提出了一种双同步旋转坐标系(SRF)控制策略,通过对其转子侧电压和电流量进行控制,产生相应的转子电压和电流量,从而实现其不平衡控制目标.运用EMTP-RV仿真软件搭建仿真模型,通过仿真分析对比DFIG在常规定子电压定向矢量控制和考虑电网电压不平衡的DFIG双SRF控制,验证了DFIG的双SRF控制策略可以有效抑制电网电压不平衡情况下引起的电磁转矩、无功功率和总机械功率的2次脉动,实现DFIG的稳定运行.     

电网电压不平衡下MMC的无源控制策略

提出了电网电压不平衡条件下模块化多电平换流器(MMC)的无源控制方法,其能很好地解决电网电压不平衡条件下MMC存在的交流侧三相电流不对称、有功功率出现二次脉动、无功功率出现二次脉动的问题。根据MMC的拓扑结构,建立MMC在电网电压不平衡条件下的数学模型,分析MMC在电网电压不平衡条件下的内部特性,并在此基础上设计电网电压不平衡条件下的环流控制策略。基于存储函数的无源控制理论,针对上述3个不同的控制目标,制定相应的非线性无源控制策略。