APF与TSC混合补偿装置控制策略设计

针对低压配电网谐波污染以及无功功率失衡的问题,依据瞬时功率理论,设计了一种由并联型有源电力滤波器(APF)和晶闸管投切电容器(TSC)组成的动态无功与谐波混合补偿装置(TAPF)。建立了TAPF的通用数学模型,从定性和定量的角度给出了TAPF在电流源型非线性负载下采用传统控制策略的谐波消除机理。同时提出了一种既能完全补偿网侧谐波电流又能完全消除电网阻抗和TSC之间可能发生的谐振的双电流控制策略。并仿真分析了电网参数波动对传统控制策略和双电流控制策略的性能影响。仿真结果表明,在不同谐波次数和谐波补偿系数情况下,双电流控制策略比传统控制策略受电网参数波动的影响更小。因此双电流控制策略比传统控制策略更适合TAPF补偿电流源型非线性负载的谐波。     

并网逆变器的补偿控制技术

为了保证并网逆变器的馈网电流与电网电压的相位完全一致,减小电流总谐波畸变率(THD),向电网输送符合IEEE 929—2003标准的电能,在详细分析三相并网逆变电源系统馈网电流谐波产生原因的基础上,提出了并网逆变器的三重补偿控制策略。仿真和实验结果表明,将该控制策略应用于新能源并网发电中可以实现逆变器单位功率因数运行,降低馈网电流的谐波含量,减小对电网的谐波污染,且系统具有良好的稳态和动态性能。     

STATCOM电能质量综合治理方案及仿真分析

随着非线性负载在电网中的日益增多,为电网注入了大量的谐波电流,如何解决谐波污染问题成为了一个紧要的课题。静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)能够同时实现无功补偿与治理电流谐波,且运用广泛,技术成熟,是一种切实适用的电能质量综合治理方案。分析了STATCOM进行无功补偿以及谐波电流补偿的原理及控制策略,并就电网向非线性负荷供电问题建立模型,运用PSCAD进行仿真。仿真结果表明,STATCOM能够良好的补偿无功与谐波电流,能够对电能质量进行综合治理。     

基于有限控制集模型预测控制的SAPF的研究

在并联型有源电力滤波器(SAPF)动态补偿电网谐波过程中,为了快速准确地跟踪并补偿谐波电流,对基于中点箝位三电平逆变器拓扑结构的SAPF进行了分析,提出一种有限控制集模型预测控制策略。首先通过重复预测器对负载电压和电流进行超前两拍的预测,在此基础上利用p-q理论计算出补偿电流超前两拍的参考值,然后根据参考电流值与补偿电流值之间的误差,运用有限控制集模型预测控制器进行反馈校正和滚动优化。仿真及实验结果表明:采用该控制策略的SAPF能有效降低电网电流的总谐波畸变率,具有很好的补偿效果和鲁棒性。     

单调谐并联混合有源电力滤波器控制策略研究

针对单调谐并联混合有源电力滤波器的补偿精确度受控制系统带宽严重制约的问题,提出一种同时反馈电网电流和五次谐波电流的双闭环控制策略,并对其直流侧稳压控制器进行详细的分析和设计.根据单调谐并联混合有源滤波器的电路拓扑结构,推导系统在旋转坐标系下的小信号模型及其传递函数,分别设计电网电流控制器,五次谐波电流控制器和电压环控制器.对采用所提出的控制策略的有源滤波器进行仿真研究并制作实验样机.仿真和实验结果表明,该控制策略具有很高的稳态补偿精确度和动态响应速度,易于数字实现,且由于只需要检测两路电网电流,节省了装置成本.     

T型三电平APF电流跟踪控制策略研究

有源电力滤波器(APF)可有效消除电网谐波,三电平更适合高压大功率场合,T型三电平结构可有效降低设备成本和功率损耗。在建立T型三电平APF数学模型的基础上,对滑模控制和无差拍控制2种电流控制策略进行分析,推导了相应的控制方程。利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,对比不同电流跟踪控制策略的补偿效果;仿真和实验结果验证了这2种电流控制策略均可有效实现谐波补偿,滑模控制鲁棒性更好,无差拍控制的响应速度快、总谐波畸变率(THD)更小且抑制谐波效果更好。     

光伏并网与有源滤波统一控制系统的研究

提出一种将光伏并网与有源滤波统一控制的新型控制策略。以分布式小容量并网逆变器为研究对象,基于瞬时无功功率理论进行谐波和无功电流检测,采用SPWM电流矢量控制技术,在MATLANB/SIMULINK中对所提控制策略进行了仿真验证。仿真结果表明,该控制策略能够在保证系统以最大功率并网的同时,充分利用逆变器容量,实现负载总谐波、特定次谐波和无功电流的最佳补偿,从而提高设备利用率,改善电网电能质量。     

不平衡电网下模块化APF分序并联控制策略

针对不平衡电网下大容量谐波补偿,提出一种模块化有源电力滤波器APF分序并联的控制策略。采用两个子模块组成一个大的功率单元,两个子模块一个采用正序电压和电流控制,补偿正序谐波;另一个采用负序电压和电流控制,补偿负序谐波。在谐波的检测上采用指定次谐波多同步旋转坐标检测方法,并对滤波环节加以优化,降低了谐波电流采样延时。搭建了Matlab仿真模型,仿真结果表明不平衡电压下负载电流谐波得到很好地抑制,验证了该控制策略的可行性。     

基于分层控制的微电网并网谐波电流主动抑制控制策略

采用传统下垂控制的电压源型逆变器并联构成的微电网,由于其等效输出阻抗较小,当微电网与电网并联运行时,易受到电网并网点电压谐波分量扰动的影响,使微电网并网电流总谐波畸变率升高。提出一种基于分层控制的微电网并网电流电能质量主动提升控制策略,首先利用Park变换将并网点与微电网交流母线的误差电压变换到旋转坐标系下,并在原微电网的二层控制中添加误差电压补偿环路,利用补偿环路中的并联多重谐振控制器对该误差电压进行运算,得到底层电压源型逆变器的谐波电压补偿量,同时在逆变器电压电流内环采用基于旋转坐标系的比例积分与谐振混合控制器,提高逆变器对谐波电压补偿量的跟踪能力,进而减少微电网交流母线与并网点间的谐波电压差,从而降低微电网向电网注入的谐波电流。通过分析表明,本文所述控制策略不仅可减少微电网向电网注入的稳态谐波电流,还可以降低由于并网开关闭合导致电网对微电网的谐波电流冲击。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

融合有源滤波与无功补偿功能的光伏逆变控制策略

为了提高电网的电能质量以及光伏并网逆变器的利用率,提出了一种融合有源滤波与无功补偿功能的光伏逆变控制策略。该策略采用法检测谐波和无功电流分量,并通过PR控制器实现交流信号无静差调节。仿真结果表明,融合有源滤波与无功补偿功能的光伏逆变控制策略能根据电网需求,实时补偿电网中的谐波与无功电流,提高了电网的电能质量,节约了投资成本。     

基于电流重构的PWM整流器控制研究

在深入研究PWM 整流器拓扑和数学模型的基础上,提出一种基于相电流重构和虚拟磁链的PWM 整流器无传感器控制策略。三相交流电流可根据直流母线电压和开关管信号进行重构,重构电流进行调理滤波后可用于建立虚拟电网磁链从而估算出坐标变换所需的角度信息。该控制策略不仅可作为无传感器控制系统独立运行,也可作为传统PWM 整流器的一种备用控制方案,降低因传感器故障造成的影响,提高系统的可靠性。实验部分搭建了基于RT‐LAB半实物实时仿真硬件电路和 TMS320F28335数字处理器的实验平台,实验结果证明了该控制策略的正确性和可行性。     

采用参数辨识及新型主动阻尼控制的LCL滤波脉宽调制整流器

采用LCL滤波器的脉宽调制整流器一般需要检测电网电压、电流及直流母线电压,为抑制谐振还需检测交流滤波电容支路电压或电流。过多的传感器增加了整流器成本,且检测所得电网电压实际易受电网内感抗干扰,影响整流器稳定运行。首先提出一种基于电网参数辨识的虚拟磁链定向控制方法。在整流器启动之前,采用遗传算法辨识电网感抗、频率、幅值和初始相位角等参数,以获得虚拟磁链及其初值的精确观测。为抑制LCL滤波器谐振,提出一种通过一阶高通滤波器回馈整流器侧电流高频分量的新型有源阻尼控制方法,建立频域模型,分析高通滤波器参数对谐振抑制效果的影响。所提控制策略只需检测直流母线电压及整流器侧两相电流,省去了电网电压传感器及交流滤波电容支路电压或电流传感器。仿真和实验分析证实了该控制策略有效性。     

虚拟磁链定向的PWM整流器矢量控制研究

提出了三相电压型PWM整流器的改进d-q模型,引入虚拟磁链定义,建立通用的d轴虚拟电网磁链定向的双闭环矢量控制(VFOC)系统,与传统的电压定向矢量控制相比较,省去了电网电压传感器,减少了系统成本.提出能够准确观测虚拟磁链的低通滤波器补偿法,有效抑制电压电流波干扰.仿真结果和实验结果验证了这种方法的可行性和有效性.     

基于LCCL滤波器的三相并网逆变器前馈控制策略

在dq旋转坐标系下提出了基于LCCL滤波的三相并网逆变器前馈控制策略,该控制策略可以有效抑制电网电压畸变造成的并网电流谐波。首先在dq坐标系下分析了基于LCCL滤波的三相并网逆变器控制策略的优点,但在该控制策略下,网侧电流没有直接受控导致其对于电网电压畸变的抑制能力较差,这将造成网侧电流较大的谐波。通过推导闭环系统中网侧电压与给定量之间的关系,完全前馈电网电压以减小电网电压畸变对网侧电流的影响,同时分解前馈量,分别前馈至电流给定以及控制量上从而增加了该前馈策略的可行性。最后,仿真以及100kW样机的实验结果验证了该方法的有效性。     

无阻尼LCL滤波器的并网变流器稳定性控制策略

在建立无阻尼LCL滤波器的三相电压型PWM变流器数学模型的基础上,系统地研究了电流采样频率和采样点位置对电流环稳定性的影响,并提出了一种稳定控制新策略,即通过调节采样频率控制系统的数字延时来改善系统的频率特性,从而使系统获得稳定;仿真和实验均有效验证了这种控制策略的正确性和可行性。     

电网故障下交流励磁双馈风力发电机变流器建模与控制

双脉宽调制(PWM)电压型变换器作为交流励磁双馈风力发电机的励磁电源,在风力发电系统得到广泛应用.电网故障时,要求网侧变换器直流链电压波动较小和转子侧变换器能有效控制转子电流,来实现发电机的不间断运行.以双PWM变换器的数学模型为依据,在电网故障时,将网侧变换器以转子侧变换器瞬时输入电流波动为附加前馈量的双环电压控制策略,转子侧变换器考虑定子磁链暂态的定子磁链定向控制策略.仿真结果表明了所提出的联合控制方案在电网故障发生和切除时能稳定控制直流链电压和转子电流,提高了DFIG风力发电系统电网故障下的不间断运行能力.     

一种带LCL滤波器的新型矩阵变换器控制策略

矩阵变换器由于输出电压、电流中存在的谐波成分对所带的负载有很大影响,引入电压、电流双闭环控制策略,提出一种带LCL滤波器的新型矩阵变换器.该变换器包含交-直(整流)和直-交(逆变)2级电路,其直流侧不需要储能元件,整流级和逆变级采用双向开关,在一定的约束条件下可降低开关的数量.分析了矩阵变换器的拓扑结构、双空间矢量调控算法、LCL滤波器设计及其在矩阵变换器逆变级的应用等.通过Matlab/Simulink软件进行了仿真实验,结果表明,带LCL滤波器的新型矩阵变换器能有效地降低输出电压、电流谐波,并能抑制输入侧谐波对输出电压、电流的影响.     

双PWM变频器供电的双馈发电机系统仿真

建立了双馈发电机矢量控制系统和三相PWM整流器的控制模型,在三相整流器的d-q轴数学模型的基础上,研究了其网侧电流控制策略,讨论了基于电网电压前馈控制和网侧电流补偿控制的解耦控制方法,通过仿真验证了控制策略的正确性和有效性.     

基于LCL滤波的三相并网Z源逆变器研究

针对传统并网系统中应用的逆变器,输出电压电流的局限性、高次谐波含量大等缺点,提出将传统三相PWM并网逆变器和等效的Z源网络相结合,建立了三相Z源并网逆变器的数学模型。采用LCL滤波器对高次谐波进行滤波,LCL滤波器在低开关频率和电感较小的情况下较单电感滤波具有明显的优势。研究采用并网电流和电容电压双闭环控制策略对并网逆变器进行控制,给出了网侧电流分量的控制策略,以及外环电压设定值的约束条件。仿真结果验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

并联有源滤波器PWM控制策略比较与实验分析

为了提高并联有源电力滤波器的控制性能,对其几种工程常用的PWM控制策略进行深入分析,对电流滞环控制、三角载波控制和基于空间矢量的电流滞环控制策略进行了仿真研究。通过电流误差信号绘制的极坐标图说明控制算法精度的差别,通过开关信号的频谱分析阐明了针对开关频率附近高次谐波的滤波器的设计思想。搭建并联有源电力滤波器实验平台,采用ip-iq谐波电流检测算法和三角载波PWM控制策略进行系统设计,仿真和实验结果证明了系统设计的合理性和算法的正确性。