可控VSC-IG装置的研究与实现

为了能够全方位地测试电能质量控制装置对各种电能扰动的补偿控制性能,研制了基于可控电压源型变流器的电力扰动发生装置(Interruption Generator based on Voltage Source Converter,VSC-IG),设计了满足装置运行稳定性与快速性指标的主电路参数。构建了基于同步旋转坐标系的电流调节的直流电压稳定控制器的设计方法。实验结果表明,所设计的主电路参数与控制器是正确的,装置可以稳定灵活地产生各类电压扰动波形。     

电压型PWM整流器比例-积分控制器的参数设计

PWM整流器采用直接电流控制策略和双闭环控制结构,内环电流控制器采用电流反馈和电压前馈的解耦控制策略,利用PI调节实现电流的快速跟踪控制。外环电压控制器由PI控制器构成,能够保证直流电压的稳定运行。由整流器的控制结构及其在旋转dq坐标系下引入PI调节器后的数学模型,简化得到电压环、电流环传递函数,根据控制系统要求采用3种方式设计PI参数。分析3种方式设计的PI参数下系统抗扰动性,用MATLAB仿真验证设计方法的正确性,结果表明在采用典型二型系统设计和二阶系统设计方法下,系统具有良好的动态性和稳定性。     

基于模糊逻辑控制器的双级矩阵变换器闭环控制研究

为了提高双级矩阵变换器(TSMC)对电网电压突变以及负载扰动的鲁棒性,提出了一种基于模糊自整定比例积分(PI)控制的TSMC闭环控制的方法.该方法将输出线电压进行dq变换得到d-q坐标系下的直流量,利用模糊自整定PI控制器实现对输出给定电压d,q分量的跟踪控制.模糊自整定PI采用模糊规则对PI参数进行在线自调整,有效地缓解了常规PI调节系统快速性和平稳性的矛盾.仿真结果表明:该控制方案使TSMC系统获得了良好的稳态和动态性能.     

三电平整流器PWM控制技术

为了分析三电平PWM整流器解耦控制的运行效果,采用对三电平PWM整流器在旋转dq坐标系中进行坐标变换的处理方法,得到了其简化的数学模型,建立电压电流解耦环节,对解耦后的dq轴电流分量分别进行PI控制,实现了电流内环和电压外环的独立控制.仿真结果表明,采用该方法进行解耦控制的三电平PWM整流器相电压、相电流在稳定运行时基本上保持同步,并且网侧相电流的THD只有2.865%,能够达到直接上网的要求.     

扰动电压下光伏最大功率跟踪控制器的设计

分析了扰动电压输出条件下的光伏最大功率跟踪系统构成,使用基于变步长电压扰动法作为功率/电压寻优控制器。设计了一种光伏MPPT系统电压复合控制器,采用光伏输出电压预调节控制+电压环PI调节器的方法实现。通过对光伏输出电压控制器进行数学建模得到电压闭环传递函数,确定了最佳预调节系数及PI调节器参数以得到快速稳定的MPPT控制,仿真分析了控制器阶跃响应及波特图。仿真以及试验结果表明此电压复合控制器能够快速、稳定的实现光伏MPPT响应。     

光伏MPPT系统电压控制器的优化设计

分析了光伏MPPT系统构成及工作原理。使用基于变步长电压扰动法作为功率/电压寻优控制器。为实现快速稳定的光伏MPPT响应,重点对光伏输出电压控制器的电压环进行优化设计。设计了一种光伏MPPT电压复合控制器,采用电压顺馈+PI调节器的方法实现。通过对光伏输出电压控制器进行数学建模得到电压闭环传递函数。确定了最佳PI调节器参数以得到快速稳定的MPPT控制。仿真分析结果以及试验结果表明,此电压复合控制器能够快速、稳定地实现光伏MPPT响应。     

基于重复控制的SVPWM三相CVCF逆变电源波形控制策略

为了提高三相逆变电源输出电压波形质量,提出了一种基于dq同步旋转坐标系下的重复控制和传统PI控制相结合的控制策略。系统利用重复控制抑制谐波扰动,利用传统PI控制抑制基波扰动和加快负载扰动时系统的动态响应过程。这些特点均在在一台50 kV·A的实验样机上得到了验证。     

高功率因数PWM整流器的研究

从三相电压型PWM整流器的主电路拓扑结构出发,分析建立了VSR的一般数学模型及在dq坐标系下的数学模型。根据简化的dq模型设计电流、电压调节器的PI参数,采用一种简化的SVPWM控制策略来实现PWM控制,在Matlab/Simulink中建立了仿真模型。仿真结果表明,所设计的系统交流侧电流波形好,系统稳定性好,动态响应速度快,且可以实现能量的双向流动,能量回馈,和单位功率因数控制。最后根据实际运用中的"死区问题",研究了基于DSP的实现方法。     

10kV电能质量扰动综合发生装置的研制

提出了一种能模拟电力系统电压扰动与电流扰动输出的电能质量扰动综合发生装置,能输出电压暂降、电压波动和闪变、电压谐波、电流谐波、电压电流三相不平衡等波形,具有输出波形好、功率大、电压等级较高等特点。该装置采用多绕组变压器+全控型变流器+载波移相级联型多电平变流器结构,整流部分采用电压电流双环控制,输入电流波形好,直压稳定,逆变侧采用载波移相级联多电平控制策略,输出波形精度高。在PSCAD仿真分析的基础上,研制1.5 MVA/10 k V电能质量扰动综合发生装置样机,仿真和实验结果验证了装置主电路和控制策略的正确性。     

动态电压恢复器的检测算法研究

动态电压恢复器(DVR)是补偿电压暂降最经济、最有效的装置。研究DVR 的检测算法是设计DVR最重要和最主要的任务之一。常见的检测算法有每相电压量导数算法、单相电压延迟60°构造三相电压dq 变换法、求导数法构造三相虚拟电压的dq 分解法和两点法。通过对各种检测算法的理论分析和在实际装置上的仿真波形研究, 确定两点法具有原理明确、实现方法简单、计算误差小等优点, 更适合作为工程用DVR 装置的检测算法。