电容耦合型动态电压恢复器参数建模与控制

为合理选择电容耦合型动态电压恢复器(DVR)中的主要元件,建立了DVR元件参数的计算模型。利用等效电路和相量图,通过分析DVR工作原理,按照电压源换流器输出电流最小原则,提出换流器开关元件、耦合电容和滤波电感的选择计算方法,并研究了一种以补偿电压为内环、以负荷电压控制目标为外环的DVR同相补偿控制系统结构。对DVR元件参数选择计算与控制方法进行电路仿真,并搭建DVR实验样机,实验结果表明采用本文控制策略的DVR对电压暂降具有较高的静态补偿准确度和快速的动态响应。     

动态电压恢复器比例谐振控制

针对动态电压恢复器(DVR)的快速和精确电压补偿问题,提出一种基于比例谐振控制的DVR双环反馈控制策略,电压外环将电容电压和指令输出电压比较,得到的电压偏差信号经过比例谐振控制器,控制器输出信号交给电流内环处理,而电流反馈内环采用简单比例控制以保证系统的快速性.将比例谐振控制器应用于DVR输出补偿电压控制策略中,可实现对指令补偿电压信号的无静差跟踪.在比例谐振控制器频率特性分析的基础上,详细分析离散域下引入控制延时的DVR反馈环控制系统.分析表明电流内环具有可靠的稳定性,作用于电压外环的比例谐振控制保证了系统的稳态精度,以及对负载电流的抗干扰能力,整个控制系统具有良好的动态和稳态性能.仿真结果验证了理论分析的正确性和所设计方法的有效性.     

单相动态电压恢复器复合控制技术

提出在使用直接电流控制策略对动态电压恢复器(DVR)电流内环基波分量进行前馈的基础上,利用改进型比例谐振(PR)控制器形成电压外环进行反馈控制,从而构成单相DVR的复合控制策略;并提出使用改进型自适应算法提取系统基波矢量,基于无功功率补偿策略的思想,利用矢量运算分别获得电压外环反馈控制参考值与电流内环前馈控制参考值的方法。所提出的复合控制策略能够在增强DVR稳定性的同时显著提高其响应速度,使得DVR能对系统电压基波波动及谐波扰动进行补偿,具备功率因数校正的新功能。最后通过仿真和实验,验证了所提算法的可行性和有效性。     

基于神经元自适应控制的动态电压恢复器研究

针对微电网并网系统中存在的电压跌落电能质量问题,研究了一种基于神经元自适应控制的蓄电池储能动态电压恢复器(DVR)。主要由蓄电池、逆变器、LC滤波器、变压器4个部分组成。其中,为了提升该DVR的控制性能,引入神经元自适应控制算法改进了外环电压PI调节器,实现了外环控制参数的自适应调节,从而得到新的双闭环控制策略。然后,结合空间电压矢量调制法最终实现控制。最后,在MATLAB/Simulink仿真软件中搭建了基于神经元自适应控制的蓄电池储能DVR的并网系统模型。试验结果表明,采用神经元自适应控制的蓄电池储能DVR能够补偿微电网的电压跌落,具有较强的动态响应能力和抗扰能力。     

一种新型低压电网动态电压恢复器的仿真分析

动态电压恢复器（DVR）具有良好的动态性能,对电网电压波动有着很好的调节作用。提出了一种用于低压电网的新型动态电压恢复器．详细介绍了该DVR的工作原理,包括其主电路结构、检测算法和控制策略。并在仿真软件PSIM中建立了该DVR的详细模型．对电压波动情况下的DVR电压补偿过程进行仿真。仿真结果表明,该新型DVR具有较理想的动态特性和补偿效果。     

动态电压恢复器的谐波补偿数字控制技术

为了使动态电压恢复器(DVR)可以补偿低次谐波电压,克服数字控制对系统性能的影响,提高其电压补偿效果,提出了一种电压外环基波比例谐振(PR)控制和电感电流内环指定次谐波PR控制的双闭环数字控制策略。重点分析了虚拟LC法和阶跃响应不变法对PR控制器的离散化效果,采用了更为直接的数字设计方法,并对离散域下基波PR控制器和指定次谐波PR控制器进行了详细的参数设计,避免了采样、计算延时等对稳态误差和动态响应特性的影响。在理论分析的基础上开发了11k V·A的DVR样机,并进行了相应的测试,实验结果表明,DVR样机能够满足敏感负载对电压质量的要求,数字控制系统也具有良好的动态响应特性。     

动态电压恢复器恒相电压补偿仿真

介绍一种三相独立式的动态电压恢复器(DVR),通过采用比例-积分(PI)控制算法对DVR进行恒相位补偿研究,以提高DVR的响应时间和补偿能力。应用Matlab进行系统仿真,仿真结果说明了该方法具有良好的动态性能与补偿效果。     

微电网动态电压恢复器控制补偿策略研究

针对微电网中由于光伏、风力条件的不确定性,输出的电压跌落频率较高的问题,为减少对设备的损坏,保证电压的输出质量,作为保护的动态电压恢复器(DVR),采用负载电压外环、电容电流内环的双闭环控制,可提高输出电压的精度、系统阻尼性能以及负载适应能力。在补偿策略上,在不同情况下分别采用全相补偿和最小能量补偿法,以最终达到最满意的补偿效果。在理论分析基础上,通过Matlab仿真对上述方法进行验证,结果验证了该方法的可行性和有效性。     

动态电压恢复器补偿策略的研究

能有效解决暂态电能质量中的电压跌落问题,而动态电压恢复器(DVR)的补偿策略决定了电压补偿的效果.介绍了DVR现有的补偿策略.通过计算分析,对其进行了优化.优化后的补偿策略兼顾了DVR的功率输出和补偿跌落电压的效果.仿真结果验证了该补偿策略能实现DVR的优化补偿.     

DVR在风电机组LVRT中的应用及其无功补偿能力

针对动态电压补偿器(DVR)在风电机组低电压穿越(LVRT)的应用进行了讨论。为了提高DVR的动态响应能力,设计了双闭环控制策略,并引入电网电压前馈项,以避免补偿电压的过冲;电压外环采用了谐振控制器,可在静止坐标系下实现无静差跟踪,省略了坐标变换以及锁相环节。同时详细分析了DVR在正常运行与跌落情况下无功补偿能力,通过对其补偿方式的分类与比较,指出了其无功补偿能力受到限制的原因。在Matlab/SIMULINK中构建仿真模型,仿真结果表明,所设计的控制策略能够迅速精准地补偿定子电压,减小了定子电流冲击,平稳地实现了机组的低电压穿越。最后在110 kW的电机平台上进行了实验验证。     

A Dual-loop Model Predictive Voltage Control/Sliding-mode Current Control for Voltage Source Inverter Operation in Smart Microgrids

Abstract

The design of a robust controller for the voltage source inverter is essential for reliable operation of distributed energy resources in future smart microgrids. The design problem is challenging in the case of autonomous operation subsequent to an islanding situation. In this article, a dual-loop controller is proposed for voltage source inverter control. The outer loop is designed for microgrid voltage and frequency regulation based on the model predictive control strategy. This outer loop generates reference inverter currents for the inner loop. The inner loop is designed using a sliding-mode control strategy, and it generates the pulse-width modulation voltage commands to regulate the inverter currents. A standard space vector algorithm is used to realize the pulse-width modulation voltage commands. Performance evaluation of the proposed controller is carried out for different loading scenarios. It is shown that the proposed dual-loop controller provides the specified performance characteristics of an islanded microgrid with different loading conditions.     

双馈风电机组dc-link电压的直接电容电流控制策略

传统GSC双闭环控制中存在电压外环对dc-link电压波动抑制响应慢及电流内环对前馈补偿延时的问题。对此提出一个dc-link电容电流直接控制的GSC单闭环控制策略。控制策略中引入的前馈补偿直接施加在GSC控制电压的节点上,消除了电流内环对扰动前馈补偿的延时。同时,对外界扰动动态的前馈补偿采用了一个"跟踪-微分器"技术。在Matlab/Simulink仿真平台中构建了GSC控制策略的研究模型,研究了两种典型情况下GSC控制策略对dc-link电压波动抑制的效果。结果表明所提出的GSC控制策略能有效抑制dc-link电压的波动幅值及振荡。     

通用电能质量控制器直流侧电压控制建模与分析

为了对通用电能质量控制器直流侧电压进行更为有效的控制,提出一种用于三相三线通用电能质量控制器(UPQC)直流侧电压控制的外环模型。在所得模型的基础上利用经典控制理论分析了实际UPQC的补偿能力;并通过分析抗扰动性能,采用比例积分调节器时电压环稳定性以及采用比例调节器时电压环稳定性,详细比较了直流侧电压的两种控制方法——反馈控制和复合控制(反馈加前馈控制)。仿真和实验结果验证了UPQC的最大补偿能力,同时表明复合控制具有较好的抗扰性能,以及在比例调节器下具有较好的相对稳定性。     

基于坐标旋转虚拟阻抗的微电网控制与性能分析

微电网中系统阻抗不平衡和复阻抗特性、电源和负载位置复杂性等因素严重影响了系统功率分配的准确性、稳定性和动态性能。提出了基于坐标旋转虚拟阻抗的孤岛微电网控制策略,采用坐标旋转虚拟阻抗闭环改善微电网的阻抗特性,基于电压幅值和频率下垂控制实现系统功率分配,带前馈补偿的电压外环控制和电流内环控制保证了系统的稳态和暂态性能。建立了完整的微电网小信号动态模型,并在此基础上分析了坐标旋转虚拟阻抗对整个微电网性能的影响。算例仿真验证了小信号动态建模分析的准确性,证明了该方法能够改进功率解耦和分配的准确性,提高微电网控制的稳定性和动态性能。     

动态电压恢复器双闭环控制策略的研究

动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer,简称DVR)是一种基于逆变电压源型串联类电力电子补偿装置,是目前解决电压跌落问题最经济、有效的手段之一.研究表明,目前采用的负荷电压反馈控制技术,由于滤波器的存在,造成稳定裕度不够和输出电压的阻尼太低,暂态品质一般.介绍了一种新型双闭环控制器,它采用负荷电压外环和滤波器电容电流内环的双闭环控制策略,可使系统的阻尼比和自振荡频率大幅度增加,从而大大改善了DVR装置的动态性能.仿真和实验结果验证了该双闭环控制策略的有效性.     

一种VSC-HVDC控制系统的PI参数整定方法

由于VSCHVDC大多采用的是直接电流控制策略,其采用的电流内环和电压、功率外环控制均通过PI调节器进行串联校正。因此采用合适的方法设计PI调节器的参数,对于控制系统的性能起着至关重要的作用。本文提出一种参数整定方法,综合考虑控制系统的稳态误差、上升时间、抗干扰性能3个指标,将电流内环、功率外环、直流电压外环分别设计为典型的I型环节,典型的一阶环节和典型的II型环节,使得控制系统具有良好的稳态和动态性能,最后在PSCAD/EMTDC中仿真验证所建立模型的有效性。     

基于电网电压增量前馈补偿的光伏并网系统故障后恢复控制

光伏直流升压汇集系统经较大过渡电阻的故障清除后,存在直流变压器难以切换回原有控制策略的问题。针对此,在分析故障点过渡电阻和直流电压波动量之间关系的基础上,提出了一种基于电网电压增量前馈补偿的故障后恢复控制策略。在故障清除时,通过监测电网电压增量值,采用修正逆变器控制外环直流电压参考值的方式短时增大直流母线电压的波动量,从而使直流变压器实现控制策略的可靠切换。仿真结果表明,所提方法在交流电网经较大过渡电阻发生的故障被清除后,光伏侧控制策略能可靠且快速地进行切换,有效提高了光伏的利用率。     

一种改进的级联H桥整流器直流电压平衡策略

直流电压平衡策略是级联整流器控制中一个重要的组成部分。比例式脉冲补偿平衡策略是一种典型的电压平衡策略,它可以较好地实现特定工况下的直流电压平衡,但是其平衡效果会受到负载电流大小影响,在不同负载工况下难以自适应。基于这种比例式脉冲补偿平衡策略,通过对电路模型进行分析,提出一种改进电压平衡策略,将负载电流引入调节范围,使整流器在不同负载工况下都能很好地实现直流电压平衡。仿真和实验验证了改进电压平衡策略的有效性。     

逆变器数字多环控制技术研究

本文提出了一种逆变器数字多环控制技术,该方案在电流环和瞬时电压环之外附加了一个重复控制环。在实现输出电压解耦和扰动电流补偿后,根据无差拍原理设计的电流环和瞬时电压环控制器极大地改善了逆变器的动态性能,位于外层的重复控制器则提高了稳态精度。该方案在一台基于DSPTMS320F240控制系统的PWM逆变器上得到验证。