基于滑模观测器的三电平风力发电并网逆变器无差拍优化模型预测控制

针对中点钳位型(NPC)三电平并网逆变器系统,提出了一种基于滑模观测器的无差拍可优化有限控制集模型预测控制策略。为了降低电网电流谐波量及有功和无功功率的独立控制,采用了基于幂次函数的滑模观测器,实现对电网电压和耦合项进行实时性观测;以滑模观测器为基础,结合空间电压矢量位置信息,提出了基于电流无差拍的优化有限控制集模型预测控制,减少了控制计算量;通过基于中点不平衡电压补偿的性能代价目标函数,提高了控制系统的性能。仿真结果表明了该控制策略的可靠性和有效性。     

基于离散状态观测器的H桥级联STATCOM无差拍控制

H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)以其损耗低、响应快速、储能元件体积小和输出电流谐波含量低等优点,成为动态无功补偿装置发展的重要方向。通过对STATCOM工作原理及数学模型的分析,推导出无差拍控制算法。为了提高无差拍控制算法的实时性,消除参考电压滞后一拍的影响和抑制STATCOM输出电流的谐波,构造离散状态观测器对系统参考指令电流进行预测。构造离散滑模观测器对STATCOM实际输出电压进行观测,避免了通过直流侧电容电压参考值计算STATCOM实际输出电压的误差。仿真与实验结果表明,该算法可以精确地预测参考指令电流,进而提高了STATCOM无差拍控制的性能。     

面装式永磁同步电机无差拍直接转矩控制

为解决永磁同步电机传统直接转矩控制脉动大、开关频率不恒定,以及现有永磁同步电机无差拍直接转矩控制计算复杂、电压矢量解不唯一的问题,在电压源逆变器受限的情况下,针对表贴式永磁同步电机提出了一种简化无差拍直接转矩控制,计算出的电压矢量由空间电压矢量脉宽调制方法实现,保证逆变器开关频率恒定,该方法计算简单,无需计算二次方程。考虑到控制系统的延时,对电流进行预测计算,同时为提高定子磁链和电磁转矩的计算精度,设计采用观测器方法对定子磁链观测。仿真和实验结果表明,永磁同步电机的转矩和磁链脉动明显减小,动态性能好。     

高精度无差拍磁链观测器设计

感应电机磁链观测的准确性直接影响电机控制的准确性和稳定性。传统的开环电流模型和电压模型在低速段和高速段都受到电机参数等因素的限制,严重制约电机的输出特性。为了提高磁链观测器的准确性和稳定性,采用一种新型的闭环磁链模型,综合电流模型和电压模型的优势,并采用包含相位补偿的过渡函数,不仅在全速段保证了磁链模型的准确性,而且减小了磁链观测器对电机参数的敏感性。为了实现磁链的无差拍控制,在磁链观测器中加入定子电流观测器单元,解决了定子电流采样滞后一个采样周期的问题,实现转子磁链观测器无差拍的输出。该文采用频率响应函数分析磁链观测器的特性,仿真和实验验证了算法的正确性和稳定性。     

新型直接功率控制算法在双馈风电平台的应用

结合传统双馈发电机(DFIG)矢量控制与直接功率控制,提出了一种基于无差拍控制的直接功率控制策略.该算法结合定子有功、无功功率给定值.在定子电压定向的坐标系下通过无差拍控制直接得到所需电压矢量,既避免了传统双闭环中电流环带宽对系统快速性的不利影响,又克服了传统直接功率控制中开关频率不确定所带来的不便.同时该方法利用电流观测器对电流进行预测,从而提前计算电压矢量,极大地消除了计算延时在系统中造成的滞后.最后通过试验证实了该控制策略的有效性.     

低压微电网多逆变器并联下的电压不平衡补偿方法

随着微电网规模的扩大,负载接入不对称日趋严重,导致微电网电压出现不平衡。为此,提出了--坐标系下的低压微电网多逆变器并联电压不平衡补偿方法。该方法包括不平衡补偿环、下垂控制环及电压电流环3个部分。在传统功率下垂控制基础上,通过检测三相负序电压和电流,引入功率下垂控制基础上,通过检测三相负序电压和电流,引入负序无功电导不平衡下垂控制环,合成并修正指令电流参考值。电压电流控制环采用准比例谐振(proportional-resonant,PR)控制实现电压的无静差控制,采用无差拍控制实现内环电流的精准控制。仿真和实验结果表明了所提的控制方法的有效性。     

基于状态观测器的逆变器数字双环控制技术研究

该文首先比较了逆变器模型与直流电机模型的相似性，提出逆变器的控制可以借鉴直流电机的双闭环控制方法。然后针对输出电压的交叉反馈作用，采用了控制对象的解耦，消除了输出电压对内环的影响，简化了问题。数字控制具有很多优点，但是它引入的采样延时和计算延时对系统的性能影响很大。为了提高控制的实时性和鲁棒性，建立了基于改进z变换的状态观测器和扰动观测器，合理设计其极点，可以得到无差拍观测器，并在此基础上实现内环电容电流的无差拍控制。考虑内环的快速性，外环可以采用简单的比例调节器，从而整个数字双环控制系统的设计非常简单。最后，实验证明这种方法可以保证良好静态和动态性能，在非线性负载下，也能得到良好的输出电压波形。     

基于MMC的有源滤波器无差拍控制

为提高多电平有源滤波器(APF)开关器件的模块化程度和灵活性,本文研究了一种基于MMC变换器的有源滤波器装置。首先介绍了MMC数学模型,其次分析了基于谐波电流的无差拍控制策略,该控制策略通过i_p-i_q法来检测出谐波电流,对谐波电流进行无差拍控制得到APF输出电压的参考值,同时,为平衡MMC子模块电容电压,采用了基于电容电压排序的均压控制方法。最后,通过Matlab/simulink搭建了仿真模型,仿真结果验证了控制器的有效性和可行性。     

基于无差拍预测控制和扰动观测器的永磁同步电机电流控制

永磁同步电机(PMSM)转速或转矩驱动系统都要求具有良好的电流控制性能,因此对电流环的控制至关重要。为了提高电流的动态性能和鲁棒性,基于无差拍预测控制和扰动观测器提出了一种新的PMSM电流控制方法。利用预测控制动态性能好,易于数字实现等优点,基于无差拍原理设计了预测电流控制器,但该方法对电机模型及参数依赖较大。针对实际应用中由于建模误差及参数变化等产生的扰动,设计了一种简单的扰动观测器,并用于电流环的前馈补偿控制,有效地提高了系统的鲁棒性。基于d SPACE平台完成了试验验证。试验结果表明:所提出的电流控制方法能实现电流的快速跟踪控制,而且具有较强的鲁棒性。     

基于状态观测器的PWM整流器电流环无差拍控制技术

由零阶保持器及计算时间产生的控制延时是数字控制的固有缺点,将会导致系统振荡以至不稳定.传统电流状态观测器由于其本质是开环观测器,预测效果不甚理想.为补偿延时,一种基于新型状态观测器的方法被提出.该方法首先分析了一个开关周期内的电流变化情况,然后通过在一个开关周期的中间时刻采样获得新输出变量来校正观测误差,据此得到观测器从而预测下一开关周期电流值.此方法消除延时影响不仅使系统稳定,且对给定电流输入可取得无差拍响应.1kW的能量回馈型交流电子负载样机被用于验证该方法,样机采用25kHz的开关频率和TMS320F2812 DSP控制芯片,仿真和样机实验都验证了理论分析的正确性.     

一种用低压信号直接控制直流高压SSR的新技术

提出一种能将输入的低压信号在短时内累积储能变换为能快速放电的电能 ,达到快速开通或关断IGBT模块的直流高压固体继电器 (SSR)新技术 ,该技术以不用偏置电压源而只用与IGBT隔离的低压信号就能直接控制SSR为特征。提出该技术方法的基本电路结构与设计方法 ;对此电路工作原理进行的理论分析 ,计算机电路仿真研究与实验验证 ,表明该技术可行且性能优良。     

基于小交流信号下垂的微网二次控制方法

有功功率-频率和无功功率-电压幅值的传统下垂控制方法被广泛应用于微网并联逆变器的协调控制中。然而,传统下垂控制会使变流器输出的频率和电压幅值存在偏差,进而影响微网电能供应的精确性。基于对人为注入系统的小交流信号的控制,提出了一种新型的二次控制方法,以补偿下垂控制产生的电压偏差。该方法中的小交流信号在并联逆变器中如同一种通讯信号,其频率和逆变器输出基波电压的下垂偏置呈下垂关系。通过该方法,系统频率和电压幅值可以恢复至额定值,同时,精确的功率均分可以在并联逆变器之间实现。仿真和实验结果都验证了该方法的有效性。     

多端柔性直流输电系统新型直流电压控制策略

随着电压源型换流器的发展,多端柔性直流输电技术受到了越来越多的关注。提出一种适用于多端柔性直流输电系统的新型直流电压控制策略。该策略通过在直流电压斜率控制中引入一个公共直流参考电压,作为多点直流电压控制换流站的电压反馈控制信号。最后,在PSCAD/EMTDC中建立基于模块化多电平换流器的4端柔性直流输电仿真模型,对所提出直流电压控制策略的特性进行稳态和暂态仿真验证。仿真结果表明：利用所提出的直流电压控制策略,多端柔性直流输电系统能够稳定、可靠地运行。     

基于广域测量信息的互联电网模型预测阻尼控制

提出一种基于模型预测控制的新型阻尼控制器设计方法。为抑制区间低频振荡,该控制器由2级PSS构成,其输入信号由广域测量信号和本地测量信号组成。采用留数矩阵法选择广域控制回路,通过模式辨识进行2级PSS控制。将常规励磁系统中传统的自动电压调节器(automatic voltage regulator,AVR)用模型预测控制器(model predictive controller,MPC)替代,并与2级PSS协调作用,通过模型预测和优化求解,得到励磁控制器的最优控制输入,以实现电压调节和增强阻尼之间的动态协调。典型的四机两区系统仿真结果表明,基于模型预测控制的2级PSS设计的控制效果明显优于传统的阻尼控制,可以快速调节机端电压,显著改善互联电网阻尼。     

中性点不接地配电网电容电流实时测量新方法

提出了一种实时测量中性点不接地配电网电容电流的新方法———单频率测量法,即从电压互感器开口三角侧注入一个恒定的电流信号,测量开口三角侧电压和二次星形侧相电压。根据注入的电流信号和测出的电压信号,计算出配电网对地电容值和电容电流值。该方法完全避免了电压互感器短路阻抗和注入信号频率选取组合对测量结果的影响。经理论推导和模拟实验验证,该方法不影响配电网正常运行,具有安全、简捷、准确等优点。     

基于FPGA控制的多电平电压质量调节装置研究

研究了基于4 H桥级联9电平结构的电压质量调节装置,采用现场可编程门阵列和数字信号处理控制,针对电力系统中出现的各种电压质量问题,提供了综合的解决方案。该方案能够对电力系统中发生的电压暂升、电压暂降、电压谐波、电压波动等问题进行复合补偿,从而保证系统的电压质量。最后设计研制了0.1 MVA/400 V低压样机,对于各种电压质量问题进行试验,并对数据结果进行分析,结果表明本装置可以有效补偿各种电压质量问题。     

具有参数自适应特性的并网变流器无交流电压传感器控制方法

针对当前无交流电压传感器控制技术中存在的电压观测器适用性问题,研究了一种基于参数自适应电压观测器的无交流电压传感器控制方法。阐述了基于二阶广义积分器构造的电压观测器原理,提出利用锁相环在线实时反馈电网频率信号的频率自适应控制方法。在此基础上,利用简化模型分析电感参数偏离实际值情况下的向量关系,提出一种具有电感参数自适应特性的改进电压观测器。应用所提的改进控制方法,可实现频率和电感参数自适应的并网变流器无交流电压传感器控制,提高了并网变流器的电网适应性。     

结合小波变换和能量算子的电压暂降检测方法

针对电压暂降扰动的准确定位与精确测量问题,提出结合小波变换与能量算子的暂降检测新方法.该方法通过小波变换将被检测电压暂降扰动分解成近似信号和细节信号两部分.在细节信号部分精确定位扰动发生起止时刻;对近似信号运行能量算子,能快速准确测量到暂降幅值.所提方法中小波变换兼具滤波效果,减弱或去掉低频暂降信号中的高频扰动成分,从...     

Steady-state Analysis of Voltage Source Converter (VSC) Connected to Weak AC System and Optimal Control Strategies

The power transfer limitation of voltage source converter (VSC) connected to weak AC system is restricted by three main elements: steady-state characteristic, small signal stability, and transient stability. In this paper, according to steady-state analysis, constraint condition and mathematical model of VSC system are established to figure out the appropriate operating point. A novel outer-loop control diagram is proposed. Meanwhile, a small signal model of VSC system is established. Based on participation factor analysis, the dynamic performance of phase-locked loop (PLL) have significant impacts on the system stability assessment. Therefore, an advanced PLL control appending damping factor is proposed. Simulations validated the following conclusions: 1) The optimal AC voltage of point of common coupling is associated with the equivalent AC system voltage, impedance, and the current limitation. The novel outer-loop controller can enhance the power transfer limitations. 2) The small signal stability of VSC can be enhanced by appending an alternative damping factor control on PLL. The advanced PLL has robustness which can endure a great active power disturbance in AC system. Simulations and calculations have been performed to validate the findings.     

双电压合成矩阵变换器的新型扇区划分

在研究传统矩阵变换器双电压控制策略的基础上,提出了一种新型的扇区划分模式,将矩阵变换器的输出扇区由6个扇区减少为3个扇区,因而使输入输出的扇区组合数由36种减少至18种。本文详细介绍了该新型扇区划分方法,并推导了新型扇区判断的数学规则、对应开关管占空比系数的数学表达式以及通用化的输出线电压的合成表达式,简化了双电压控制策略的实现过程。本文所提出的新型扇区划分模式在原理和输入输出性能上同传统双电压控制方法完全等效,在不平衡的输入下同样能够得到对称的三相输出电压,继承了传统双电压控制策略的优点。最后,通过仿真与实验验证了该新型扇区划分方法的有效性。