基于比例谐振控制的DVR的风电机组LVRT研究

针对动态电压恢复器(DVR)传统PI控制器在跟踪快速变化的正弦信号时存在稳态误差和抗干扰性能差等方面的缺点,提出了基于比例谐振(PR)控制的DVR复合控制策略,可实现对DVR指令补偿电压的无静差跟踪,并且设计了电流内环控制器及分析了比例谐振复合控制策略的性能。仿真结果验证了DVR能够很好地补偿各种电压跌落状况,保证了风电机组正常运行,提高了双馈风电机组的低电压穿越能力。     

动态电压恢复器数字矢量控制方法的性能分析及改进

动态电压调节器(dynamic voltage restorer,DVR)是解决暂态电能质量问题的有效手段。根据DVR在dq同步旋转坐标系下的状态空间模型,采用前向欧拉法和无差拍控制原理推导得出包含内环电流控制器和外环电压控制器的数字双矢量控制算法。利用闭环模型进行稳定性分析和频率响应分析,研究参数变化对数字控制系统的影响。为补偿数字控制系统的采样延迟和计算时间,采用状态观测器对输出电流进行预估,并反馈至内环矢量电流控制器。仿真结果表明算法具有良好的动态和静态性能。提出2种改进的双矢量控制算法,实现对不对称电压跌落的无差补偿,并通过仿真和实验进行初步验证。     

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。     

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。     

不平衡电压跌落下DVR的零稳态误差控制

为了提高DVR补偿不平衡电压跌落的性能,将零稳态误差调节器用于电压外环以改善补偿效果。结合负荷电压外环、滤波电容电流内环的双闭环控制策略,对基于电压矢量控制的DVR进行了研究。应用MATLAB进行系统仿真,结果表明该方法具有良好的动态性能与补偿效果,验证了控制策略的正确性、优越性与有效性。     

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。     

基于双闭环控制的配电网单相接地故障有源消弧方法

阐述了配电网单相接地故障有源消弧机理,提出了一种基于双闭环控制的有源消弧方法,在配电网发生故障时,通过向中性点注入可控零序电流,控制故障相电压为零,实现故障消弧。该方法由中性点电压外环和输出电流内环构成,外环输出结果作为内环的参考信号,分别以比例—谐振(PR)和比例—积分(PI)作为控制器,并分析了内外环控制器的稳定性。仿真和实验结果表明该方法具有良好的稳态和动态性能,无需测量配电网电容电流等阻抗参数,能实现故障点电流的快速、高精度抑制。     

电压型逆变电源输出电压IMC-PID控制技术研究

提出了一种带PD输出电压瞬时值反馈内环的内模控制(internal model control, IMC)-PID电压型逆变电源控制方案：PD瞬时值反馈内环提高系统的动态性能，IMC-PID外环保证系统的稳态性能。给出了详细的基于极点配置的内环PD控制器和外环IMC-PID控制器设计步骤和方法。该方案只需检测输出电压，控制器结构简单，分析设计容易。仿真和实验结果表明该控制系统不仅具有优良的动、稳态性能，而且有很强的鲁棒性。相对电压、电流双环控制方案而言，该文提出的方案控制器结构和分析更加简单，成本更低，鲁棒性更强。     

基于电流状态反馈的串联电压质量调节器比例谐振和谐波补偿控制

提出了一种基于电流状态反馈的比例谐振和谐波补偿的串联有源电压质量调节器控制方法。外环采用比例谐振控制器,并与谐波补偿器相结合,使系统具有谐波补偿能力;内环采用电感电流状态反馈,降低系统的谐振峰,并且增强系统的稳定性;同时,引入了负载电流前馈来增强系统对负载扰动的抑制能力。论文对所提出的控制方法进行了详细的理论和仿真分析,并在单相2kVA串联有源电压质量调节器实验装置上进行了验证。仿真和实验结果均证明了所提控制方法的正确性和有效性。     

单相动态电压恢复器控制策略研究

长期以来电压暂降会引起用电设备的不正常工作,影响诊断、治疗、手术的进行,甚至会危及病人的生命。如果电压暂降发生在通信行业,会中断通信,给人们造成巨大的经济损失。为了解决微电网电压暂降和低电压的问题,动态电压恢复器(DVR)是串接于电网与负载之间用以实现快速补偿系统电压暂降的电力电子装置。基于一种新型单相半桥Ⅰ型三电平逆变器拓扑,对单相DVR的整流器与逆变器控制策略分别进行研究,利用比例积分(PI)控制器对逆变器电流内环和整流器电压外环进行反馈控制,利用准比例谐振(QPR)控制器对逆变器电压外环和整流器电流内环进行反馈控制,推导单极性正弦脉宽调制(SPWM)的发波原理。最后通过仿真验证了控制策略的可行性,通过搭建20 kVA的单相DVR实验样机,对其合理性和有效性进行了验证。