串联型H桥级联多电平电压扰动发生器

提出了一种串联型H桥级联多电平电压质量扰动发生器主电路拓扑,由低频级联H桥和高频H桥模块构成。该拓扑是一种混合串联型结构,系统电源提供大部分基波功率,低频H桥逆变器只输出基波和低频波动闪变波形,高频模块输出所有谐波电压波形,从而实现电压扰动解耦控制,保证电压扰动的精度和响应速度。利用现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现级联H桥逆变器的载波移相控制,同时完成对谐波模块的独立控制。制作了一套单相低压实验样机进行实验分析,实验结果表明主电路拓扑及控制策略能够良好地实现可控电压质量扰动发生。     

电能质量扰动发生器控制策略及其实现

为了测试电力变压器、CVT、电力电容器、无功与谐波补偿装置等试验设备在电能质量扰动下的工况,设计了一种电能质量扰动发生器,能模拟实际电网输出各种形式电压与电流扰动。采用电压外环与电流内环的PWM整流控制实现了直流电压的稳定;利用电压前馈与重复学习相结合的控制策略实现了发生器较高精度输出;利用DSP+FPGA构建控制系统具有较好的实时性与可靠性。通过10 kV、2 MVA工业样机实验,证明了设计的正确性。     

全数字滞环电流控制可控电流源研究

提出了一种基于现场可编程门阵列(field-programm-able gate array,FPGA)控制的全数字滞环电流控制型可控电流扰动源,选取单相全桥拓扑作为可控电流源的主电路结构。对两态滞环和三态滞环电流控制进行了仿真分析和对比,利用PSCAD软件中的自定义模块,采用Fortran语言对2种不同控制策略进行编程实现,仿真结果表明两态滞环电流控制策略更加适合于可控电流源。最后设计制作了一台原理样机,利用FPGA控制器实现了对电流源的控制,采用VHDL语言实现滞环电流控制,实验结果表明滞环电流控制技术对可控电流源的实现是有效的。     

载波水平移相高压变频器实验研究

介绍了功率单元级联型高压变频器的拓扑结构和载波水平移相控制的工作原理,提出了利用现场可编程门阵列(FPGA)与DSP相结合实现多路SPWM脉冲的方法。该方法利用FPGA实时产生的多路脉冲对功率单元级联型高压变频器进行控制,并用示波器和互感器等对输出电压和电流波形进行了测试。实验验证了FPGA与主控制器相结合实时产生多路脉冲的可行性,以及基于载波水平移相功率单元级联型高压变频器具有优良的电压、电流等输出特性。     

基于H桥级联拓扑结构的中压电能质量扰动源研究

提出一种基于H桥级联拓扑结构的高压电能质量扰动源主电路拓扑方案,能够分别实现电压及电流的扰动输出。该拓扑在输出高次谐波时,采用叠波PWM调制,可以降低开关器件的等效开关频率,从而降低损耗。重点研究了该拓扑输出非整数倍谐波电流时直流电压波动的机理,针对该扰动源提出一种简单有效的直压控制策略,并通过仿真验证了相关算法。     

基于多重三电平桥结构的静止无功发生器

针对一般电压源逆变器拓扑在静止无功发生器(SVG)逆变电路中输出电压质量的不足,提出了一种多重三电平桥结构.采用瞬时无功功率理论,分析了基于该拓扑结构的静止无功发生器实现无功功率控制的等效电路及工作原理.并设计了一种基于电流直接控制的控制方法,采用双闭环反馈控制策略.通过三角波比较方式的脉冲宽度调制技术对电流波形的瞬时值进行控制.经过对系统主电路进行仿真分析.获得了较高的逆变器输出电压质量和准确的三相无功指令电流,同时得到了补偿后网侧电压和电流的波形,电压和电流基本同相位,实现了对无功功率的有效补偿.     

基于FPGA的级联逆变器直接PWM发生器

为实现中高压变频装置在风机、水泵等应用场合的调速控制,研制了基于现场可编程门阵列(FPGA)实现的多电平直接脉宽调制(PWM)脉冲发生器.该脉冲发生器通过总线与主控制器实现数据交换,接收参考电压采样数据,返回功率单元的状态信息,以模块化方式设计实现PWM脉冲输出.介绍了该脉冲发生器的基本原理、软硬件构成和实现,给出了试验的线电压波形和频谱分析结果.试验结果表明,脉冲发生器脉宽精度高,运行可靠,输出线电压的总谐波畸变率小于3%.     

SVG电流预测与电压前馈的复合控制方法研究

低压配电网的电源电压常存在三相不平衡和谐波现象,通过脉宽调制(PWM)导致静止无功发生器(SVG)的直流侧电压出现波动,进而影响SVG的输出电流质量。采用预测电流与电源电压前馈相结合的控制方法,预测电流控制实现SVG无功电流的直接控制,电源电压前馈使SVG逆变电压中包含与电源电压相同的负序和谐波分量,通过扰动抵消保证了SVG输出电流波形的对称和正弦。实验结果表明了复合控制方法的有效性。     

城市配电网动态电能质量检测装置

提供一种动态电能质量检测装置,该装置包括信号同步采样模块、信号调理模块、硬件锁相环模块、FPGA逻辑计算模块、ARM主处理器模块和人机界面显示模块;信号同步采样模块输入端接入三相电网电流/电压,输出端分别与信号调理模块和硬件锁相环模块连接,硬件锁相环模块输出端与信号调理模块连接,FPGA逻辑计算模块的输入端与信号调理模块连接,输出端与ARM主处理器模块相互连接,人机界面显示模块与ARM主处理器模块相互连接。该装置采用FPGA+ARM结构,其处理速度较快、计算精度高,且硬件结构简单,能够快速精准地实现对电能质量动态监测。     

基于SVPWM的STATCOM电压电流双环控制

提出一种基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法的静止同步补偿器(STATCOM)控制方案,并讨论了电压电流双环控制器的简化设计方法.该方法利用锁相环(PLL)和低通滤波器(LPF)检测负载电流中无功电流的大小,通过dq变换实现STATCOM无功电流和有功电流在dq平面的解耦控制.同时.直流电压外环控制器输出耦合到有功电流控制环路实现直流电压稳压控制.为利用SVPWM调制方法控制STATCOM输出电压控制其输出电流,控制器通过PI调节器将电流控制变量变换到电压矢量空间.全部控制算法在单片现场可编程逻辑门阵列(FPGA)中采用VerilogHDL硬件描述语言设计和综合实现,并应用在500 kV·A容量样机的控制上.仿真和实验结果显示该控制方法具有动态响应速度快、调制深度高、输出电流谐波畸变率低等优点.