基于相移级联多电平逆变器的STATCOM研究

针对目前静态同步补偿器(STATCOM)存在的问题,提出了将级联多电平逆变器作为STATCOM的主拓扑,运用相移SPWM(PSSPWM)调制的解决方案,详细阐述了其工作原理和控制方法。MATLAB的仿真结果表明,它既能省去庞大笨重的变压器,减小功耗;还可以成倍提高等效载波频率,降低输出谐波含量,使级联逆变器拓扑成为STATCOM的首选。     

基于改进型自抗扰控制器的NPC三电平逆变器中点平衡策略

针对中点钳位型三电平逆变器所固有的中点电位波动问题,建立直流侧中点电位的波动模型,提出一种基于分数阶自抗扰控制器(FOC-ADRC)的中点电压平衡策略。避免了传统ADRC的非线性误差反馈率(NLSEF)需要凭经验试凑三个没有明确物理意义的参数难题,便于应用到三电平逆变器的中点电位进行电压实时补偿。原理样机实验表明该方法具有较强的中点电压平衡性能,可以快速估测并抑制中点电压波动,同时减小输出电压电流的谐波。     

基于自抗扰控制器的交流直线永磁同步伺服电机速度控制系统

根据三相交流直线永磁同步伺服电机的非线性动态模型,采用自抗扰控制器的方法,对系统的内部扰动和外部扰动进行观测,并加以补偿.仿真结果表明,采用自抗扰控制器具有较好的动态性能以及对负载扰动、电动机参数变化都具有较好的鲁棒性.     

基于级联多电平逆变器的静止同步串联补偿器仿真研究

近些年来,阶梯波调制方法在高电压、大容量多电平逆变器中得到了广泛的应用。本文首先介绍了一种在线计算触发角的方法,它只需要进行几个三角函数的计算就可以求出触发角,计算简单快速。然后将其在5H桥级联逆变器中得到了实现,并提出了逆变器H桥触发角的循环控制策略。同步静止补偿器(SSSC)是灵活交流输电控制器的一种,它可以调节系统阻抗,控制系统潮流和提高系统稳定性,具有良好的性能。文中把前面得到的逆变器模型应用到了SSSC中,并提出了相应的SSSC控制策略。最后在EMTDC/PSCAD中对提出的SSSC仿真模型进行了仿真验证。仿真结果表明,无论运行在感性模式还是容性模式,文中提出的SSSC模型都是合理的。     

新型混合级联多电平换流器型静止同步补偿器的设计

构建了新型混合级联多电平换流器(hybrid cascaded multilevel converter,HCMC)型静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)(即HCMC-STATCOM)的拓扑结构,并分析其工作原理,对两电平换流器直流电压和整形电路H桥子模块个数进行了优化设计。为实现两电平换流器和整形电路的协调控制及电容电压稳定控制,研究了两电平换流器和整形电路的调制策略,并提出了一种有效的控制方案。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了35 k V/±100 Mvar HCMC-STATCOM仿真模型,仿真结果表明了HCMC-STATCOM拓扑结构及其工作原理的可行性和控制方案的有效性。     

配电网静止同步补偿器的自抗扰控制

针对配电网静止同步补偿器(distribution static synchronous compensator,D-STATCOM)系统非线性、多变量、强耦合特性、D-STATCOM系统模型的不确定性和不确定性干扰对D-STATCOM控制的影响,研究了D-STATCOM的自抗扰控制技术,提出了一种新型的D-STATCOM自抗扰控制策略,当D-STATCOM系统参数发生变化或遇到不确定扰动时,D-STATCOM控制器仍能保持良好的控制性能以及强的自适应性和鲁棒性。给出了控制器设计的详细过程,并在MATLAB/Simulink环境中建立了系统的仿真模型,给出了仿真和实验结果。仿真和实验结果证明了自抗扰控制策略的正确性和有效性。     

基于自抗扰控制器的无刷直流电机控制系统

自抗扰控制器(ADRC)是在继承经典PID不依赖于对象模型优点的基础上，通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制器，性能优良并且算法简单。无刷直流电机作为一个非线性系统，采用经典PID控制难以得到满意的控制效果。为了提高控制系统的动态性能和鲁棒性，文中给出了无刷直流电机的自抗扰控制方案。该控制方案不需要精确电机参数就可以实现干扰补偿，控制器的设计也不需要建立电机的精确数学模型。自抗扰控制器利用其内部的扩张状态观测器可以估计出系统的内外扰动，据此将电机等效为由两个非线性系统构成的串联对象，然后设计两个一阶自抗扰控制器实现对电机的内外环控制，内环控制电流，外环控制转速。实验结果表明，自抗扰控制器对电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性，控制系统具有优良的动态性能。     

混合级联多电平换流器型静止同步补偿器的优化设计

研究了混合级联多电平换流器型静止同步补偿器(HCMC-STATCOM)。对两电平换流器的直流电压和整形电路的模块个数进行了优化设计;对两电平换流器和整形电路的直流电容纹波电压进行了数学建模,为电容参数设计提供了理论基础;对HCMC-STATCOM与链式静止同步补偿器进行了对比研究,结果表明HCMC-STATCOM能够有效减少H桥的模块数目,同时能够显著减少储能电容的容量,有利于减少装置的成本及其占地面积。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了35kV/±100Mvar的HCMC-STATCOM仿真模型,仿真结果表明了HCMC-STATCOM拓扑结构的可行性和理论分析的正确性。     

采用主从型逆变器结构的静态同步补偿器

针对6kV中压电网三相平衡负载的无功功率补偿，结合二极管箝位多电平逆变器和H桥级联多电平逆变器的特点，提出了一种能够直接并入电网的新型主从式逆变器结构：主逆变器采用二极管箝位三电平逆变器，从逆变器采用3个H桥(即全桥)逆变器。主逆变器和H桥逆变器采用级联的形式连接，构成一个五电平的混联逆变器。H桥逆变器负责产生一个方波电压，构成输出正弦电压的基本成分；主逆变器产生输出电压的补偿部分并负责消除低次谐波。最后通过仿真结果证明了所提出的这种主从型逆变器STATCOM结构在消除谐波方面的优越性。     

基于静态同步补偿器的变电站中电磁辐射测试分析

安装新型FACTS设备变电站的电磁兼容环境需要重新评估，以提出足够的电磁抗扰性措施。应用电磁场天线和光纤传输等技术，对一个典型的STATCOM变电站进行了现场测试和分析，结果表明STATCOM的高频电磁辐射集中在10kHz～5MHz，STATCOM变电站的电磁兼容性要好于安装常规SVC设备的变电站。将测量数据与当前国际电工委员会的IEC61000—4系列电磁兼容标准进行了相关比较，针对基于STATCOM的电磁辐射干扰提出两项抗扰性试验的具体改进建议。初步理论分析指出，GTO阀的开关特性和STATCOM结构的杂散参数是产生高频辐射干扰(谐波以上)的主要原因。     

双级矩阵变换器的自抗扰闭环控制

自抗扰控制是一种基于过程误差来减小误差的非线性鲁棒控制技术,适用于不确定性系统的控制.针对双级矩阵变换器(TSMC)系统的非线性强耦合特点,将自抗扰控制技术应用于TSMC的闭环控制中,建立了dq坐标系上TSMC的数学模型.根据模型的耦合、不确定性,引入自抗扰控制器,对系统内外扰进行观测和补偿.文中分析了自抗扰控制器ADRC各环节的功能原理、设计方法及参数整定规律.仿真结果表明,基于ADRC的闭环控制可保证TSMC系统在各种扰动下具有良好的动静态性能,验证了该控制策略的优越性.     

基于自抗扰解耦的变速恒频风力发电功率控制系统

建立了基于变换器励磁的双馈感应电机的变速恒频风力发电功率控制系统的模型.将现代控制理论中的自抗扰控制引入双馈感应发电机有功与无功功率的解耦控制,将有功功率与无功功率的控制作为两个独立的子系统进行设计.该系统不仅能够跟踪风轮的最佳转矩速度曲线实现最大风能捕获,还能够独立提供电网无功功率.仿真结果展现了基于自抗扰解耦的变速恒频风力发电功率控制系统的优良特性,验证了控制策略的有效性.     

直流多落点系统自抗扰附加阻尼控制

提出将自抗扰控制技术应用到直流多落点系统,通过其附加控制以提高系统的阻尼水平。首先采用扰动测试法,找出系统的最佳控制地点。然后采用总体最小二乘-旋转不变技术(TLS-ESPRIT)辨识出系统数学模型,根据奇异值降阶理论对系统降阶,降阶后得到二维低阶被控系统,并将其转换为状态空间形式,据此设计出抑制系统低频振荡的HVDC自抗扰附加阻尼控制器。由于自抗扰控制技术具有对系统扰动实时估计性能,并将估计出的实时扰动量补偿到控制中去,因此该控制器具有比现有常规控制器抗扰动能力强的优点。以三直流三机和四机两区域系统为例进行时域仿真,结果表明HVDC自抗扰附加控制器相比传统PID控制器具有更强的鲁棒性。     

基于错时采样空间矢量调制的H桥级联多电平STATCOM研究

分析了静止同步补偿器(STATCOM)的工作原理。介绍了错时采样空间矢量调制(STS-SVM)的基本原理,提出了STS-SVM在H桥级联多电平STATCOM中的实现方法,并分别在静态和动态补偿情况下进行了仿真和试验。仿真和试验结果表明,基于STS-SVM的H桥级联多电平STATCOM能够快速、有效地补偿电力系统中的无功功率和抑制谐波,具有良好的动态补偿特性和鲁棒性。     

基于自抗扰控制器的变速恒频风力发电并网控制

通过分析交流励磁变速恒频风力发电机组运行特点,将矢量控制技术与自抗扰控制器（ADRC）结合起来应用于双馈发电机空载并网控制上,得到了一种新型并网控制策略。该控制方案不需要精确电机参数就可以实现并网,控制器的设计也不需要建立精确的数学模型。自抗扰控制器利用其内部的扩张状态观测器可以估计出系统的内外扰动,通过前馈补偿的方法可将系统模型等效为确定性的积分串联型对象。控制系统包括两个采用ADRC的电流控制器和一个基于"微分检测"的电压控制器。仿真表明控制器对电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的鲁棒性,并网控制系统具有优良的动态性能。     

基于自抗扰控制器的交流位置伺服系统

提出一种新颖的基于自抗扰控制器(ADRC)的永磁同步电机(PMSM)位置伺服系统。外环由AD-RC实现位置环调节器,内环由PI调节器实现电流闭环,共同组成新颖的位置伺服系统控制器。ADRC由跟踪微分器(TD)、扩张状态观测器(ESO)和非线性状态误差反馈率(NLSEF)组成。TD通过为目标信号安排合适的过渡过程克服了系统响应中快速性和超调之间的矛盾;ESO精确观测系统的扰动并把扰动作用补偿到ADRC的输出中,提高系统的抗扰动能力;NLSEF实现非线性调节器以提高系统的控制精度。仿真和实验结果表明,该位置伺服系统具有高控制精度、快速响应无超调、强鲁棒性的特点。     

基于负载观测的永磁电机驱动系统自抗扰控制

针对永磁同步电机(PMSM)的车辆驱动系统在负载变化过程中转速受到较大影响的问题,结合自抗扰控制器(ADRC),采用对负载扰动进行观测并补偿来抑制外部扰动的方法,设计了基于负载观测的二阶ADRC速度控制系统。对负载观测ADRC的控制方程进行了推导,并将负载观测控制量作为速度环的补偿控制输入。同时与未加入负载扰动的ADRC系统作对比研究。仿真与实验结果表明,带有负载观测的ADRC调速系统具有更强的抗扰动能力,提高了PMSM变频调速系统的动态稳定性能和响应能力,证明了带有负载观测的ADRC控制系统能够更好地满足电传动履带车辆的控制系统要求。     

新型模块化多电平直流融冰装置

针对当前广泛应用的静止无功补偿型直流融冰装置存在的体积大、结构复杂、谐波污染和功能切换繁琐等问题,提出了一种采用全桥模块化多电平变流器的新型直流融冰方案。该方案将链式静止同步补偿器(STATCOM)的动态无功补偿能力和半桥模块化多电平变流器(MMC)的四象限运行能力结合在一起,同时输出直流电压,可宽范围连续调节,能够很好地满足直流融冰装置的应用需求,并有效避免上述问题。结合全桥模块化多电平变流器的结构特点,提出了兼顾直流融冰和无功补偿功能的控制方法,并通过数字仿真验证了所提技术方案和控制方法的有效性。     

串联多电平逆变器的混合式PWM控制法

本文介绍了一种新型串联多电平逆变器混合控制法的基本工作原理与方法。