基于自抗扰解耦的电力电子牵引变压器整流级直接功率控制

【目的】为改善电力电子牵引变压器（PETT）整流级在传统dq电流解耦双闭环控制下抗干扰能力差、对参数变化敏感、谐波含量高等问题。【方法】通过对直接功率控制（DPC）的解耦方式进行改进,提出了一种无需系统角频率和电感参数基于自抗扰控制（ADRC）的功率解耦控制器。最后,在Matlab/Simulink中搭建模型进行不同工况的仿真分析。【结果】仿真结果表明新型控制策略较传统控制策略网侧电流THD值减少5.38%,等效电感突变时电压跌落值减少48 V,电压频率偏移时电压跌落值减少14 V,新型控制策略在负载突变和负载不平衡工况下具有较好的平衡控制效果。【结论】该控制器通过解耦实现了有功功率和无功功率精确且独立的控制。仿真结果验证了所提控制策略的合理性与有效性。     

基于电容电压平衡的三相四开关整流器FCS-MPPC策略

针对三相四开关整流器电容电压不平衡,进而影响系统稳定性的问题,提出了电容电压平衡的三相四开关整流器有限控制集模型预测功率控制策略.在控制系统的价值函数中,引入抑制电容电压波动目标项,以保持直流侧电容电压平衡,既兼顾有功/无功功率脉动最小且能有效地平衡电容电压,最终实现网侧电流谐波含量低、波形质量好、系统稳定性高.仿真测试结果验证了所提方法的有效性.     

直流控制策略及对电网稳定性的影响

分析了直流控制策略及其在电网中的应用,比较了定电流控制和定功率控制的原理及实现．以南方电网高肇直流输电系统为例,设计了不同传递函数的电流控制器．用仿真程序研究了相同条件下定电流控制和定功率控制对电网稳定性的影响、电流控制器的动态响应以及直流调制的作用．研究结果表明,如参数选择得当,定电流和定功率控制方式下的系统稳定水平相当;采用PI控制器构成的电流控制器超调量小,响应迅速,调节性能好;直流调制可以增加交流系统的阻尼,提高电网稳定性．     

双馈风机网侧变流器直接功率控制研究

针对目前双馈感应风力发电机(DFIG)采用背靠背结构通过网侧变流器与电网相连,提出了一种采用直接功率控制方案,直接功率控制(DPC)仅需要测量交流侧的电压与电流,计算出瞬时有功功率,无功功率。与参考的有功功率,无功功率进行比较来控制网侧变流器。该方法能对直流侧电压有良好的控制,同时能保证网侧变流器接近单位功率因数运行。     

基于LCL滤波器的单相光伏并网三环控制策略

引入LCL滤波器代替L型和LC型滤波器。分析了有源阻尼算法,针对在光照过强的条件下由于输入功率和输出功率不匹配出现的直流母线过电压现象,提出直流母线电压环、电网电流环、电容电流环三环控制策略,稳定直流母线电压。搭建了单相光伏并网控制系统模型,详细分析了所设计的控制策略,仿真结果表明,采用新型控制策略能有效控制直流母线电压,改善入网电流品质,提高系统的稳定性。     

MMC的无锁相环直接功率控制仿真

目前新型模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）多采用电压外环电流内环的双闭环直接电流控制策略,研究MMC的直接功率控制（direct power control,DPC）策略以减少系统控制参数,改善动态响应慢等问题。在αβ坐标系下推导关于MMC的DPC数学模型,并设计了一种无锁相环的DPC控制系统,为消除系统频率和电感参数的变化对控制系统的干扰,设计了一种无系统角频率和电感参数的功率解耦控制器,将双闭环简化为功率单环。考虑电网强度对换流站运行特性的影响,计算出直接功率控制策略适用于交流系统强度范围。最后在MATLAB/Simulink中仿真验证,结果表明上述设计控制策略的有效性。     

基于改进双闭环控制的光伏并网系统研究

光伏并网系统在光照太强的情况下往往出现输入功率与输出功率不匹配,导致直流母线电容上电压过高的危害.针对这一现象提出一种新型的控制策略,对Boost电路采用三环控制的方案,即传统的电压外环和电流内环再加上直流母线电压保护环,使电路在直流母线电容电压上升时,能自动调节输入功率以匹配输出功率,保证系统额定功率输出,避免系统因直流母线过电压故障导致的系统功率丢失,以提高光伏并网系统工作的可靠性.文中采用两级式结构的单相光伏并网系统,对其控制系统进行了详细地分析设计,并通过PSIM软件进行仿真,验证了该控制策略的有效性.     

双馈风力发电系统的转子侧变换器高阶滑模控制

为了提高双馈电机功率解耦控制的动态性能,提出了一种高阶滑模控制策略.首先分析了双馈异步电机数学模型以及基于电压定向矢量控制原理,然后针对传统控制方法在实现功率解耦存在动态性能不佳现象以及风机模型的非线性,构造一种基于幂次函数趋近律的高阶滑模控制器,最终实现了变速恒频双馈风力发电机有功、无功功率动态解耦控制.仿真结果表明,所提出的控制策略的精度、鲁棒性、动静态性能均优于传统PI控制器.     

基于QPR调节器谐波补偿的并网逆变器控制研究

为改善微电网系统中的输出电能质量,针对并网逆变器输出电流中存在的谐波问题,设计了一种附加谐波补偿器的QPR控制器.首先,建立三相并网逆变器系统的数学模型;然后针对QPR控制方法无法消除逆变器输出电流中谐波的问题,构造了QPR调节器与谐波补偿器并联的电流控制器,以实现对逆变器输出电流中谐波的抑制;最后建立基于QPR调节器谐波补偿的并网逆变器仿真模型.仿真结果表明,所构建的电流控制器系统具有谐波补偿能力,采用该控制策略的并网逆变器系统具有高质量的输出电流和较小的功率及频率波动.     

三端口双向直流变换器的负序平衡应用

基于三端口双向直流变换器能实现各端口之间有功能量自由传输的特点,提出了其在负序电流平衡方面的新型应用方法及电路拓扑．该方法克服了传统负序电流平衡方法不能实现三相桥臂之间有功能量交换的问题,能有效改善三相电网的不平衡问题．本文对三端口双向直流变换器工作原理、负序电流平衡方法,以及基于该方法的负序平衡系统容量关系进行了详细分析,提出了系统控制策略．通过仿真验证了三端口双向直流变换器负序平衡应用的可行性及系统控制策略的有效性．在合适的控制策略下,本拓扑能同时实现包括负序、无功和谐波电流在内的综合补偿．     

基于滑模MRAS的无直流母线电压传感器PMSM模型预测电流控制

为了提升三相永磁同步电机(PMSM)控制系统的性能,针对PMSM控制系统中直流母线电压传感器故障的问题,基于自适应技术与滑模变结构理论,提出了一种无直流母线电压传感器的PMSM模型预测电流控制(MPCC)策略.采用自适应技术与滑模变结构方法相结合构造直流母线电压滑模变结构模型参考自适应(MRAS)观测器,以实现对直流母线电压值的准确实时估计;利用模型预测电流控制策略,以达到减小电流和转矩脉动的目的.用滑模控制技术,在滑模面中引入速度误差积分项,并同时采用非线性指数函数和指数趋近律,设计转速控制器,以提高系统鲁棒性.仿真结果表明:所设计基于滑模MRAS观测器的无直流母线电压传感器MPCC控制策略不仅能够快速准确的估计直流母线电压值,而且能够保证PMSM系统在直流母线电压传感器故障时稳定运行,进一步提高了系统的可靠性.     

一种新型电力电子变压器CHBR直流电压平衡控制策略

以无工频变压器新型电力机车牵引传动系统电力电子变压器(power electronic transformer, PET)级联H桥整流器(cas鄄caded H-bridge rectifier,CHBR)为研究对象;建立电力电子变压器CHBR数学模型;以瞬时功率理论为基础,提出一种新型电力电子变压器CHBR直流电容电压平衡控制控制策略;同时实现非理想牵引网电压下系统单位功率因素运行。最后通过Matlab/Simulink计算机仿真软件,仿真结果表明所提控制策略的有效性和优越性。     

基于PSASP/UPI的VSC-HVDC系统潮流控制建模与仿真

提出一种采用节点电流注入法含双端VSC-HVDC的交直流混合系统潮流控制交替求解新方法,交流系统与VSC-HVDC系统通过注入电流接口并交替求解,VSC-HVDC系统根据不同控制方式计算注入电流.对定交流母线电压控制通过无功注入电流反馈控制解决了交流母线电压参考值在交流系统潮流计算中不能直接给定的问题.本文所提新方法可借助电力系统分析综合程序（PSASP）的用户程序接口（UPI）功能实现含VSC-HVDC系统的潮流控制计算.通过新英格兰系统验证了本文所提方法的可行性及有效性.所提方法无需针对VSC-HVDC的各种控制方式改变VSC-HVDC两侧交流母线的节点类型,控制灵活;无需修改常规潮流计算的雅可比矩阵,程序编写量小,交直流接口清晰且通用性好;对利用商业软件进行含VSC-HVDC的实际电网潮流控制计算有参考价值.     

三相PWM整流系统的研究

基于三相PWM整流器数学模型的研究,采用提取电网电压正序分量的锁相控制和电流双闭环的解耦控制策略,实现了三相整流器的高功率因数运行,有效地减小了系统对电网的谐波污染。最后,通过实验验证了该控制方案的实用性。     

基于三电平电压源变流器的同相牵引供电方案研究

提出了基于二极管箝位型三电平电压源变流器的同相供电综合潮流控制器方案.综合潮流控制器(CPFC)装置主要由两个背靠背的单相二极管箝住型三电平电压源变流器构成,主要用于传递有功功率、补偿无功功率及谐波,使得牵引供电系统相对电力系统而言,是一个三相对称纯阻性网络.分析了三电平电压源变流器的主电路结构,提出了三电平载波PWM电流控制和电容中点电压平衡控制策略.Matlab/Simulink仿真结果,验证了该方案的正确性.     

用于光伏并网的组合级联式功率转换系统复合功率控制策略研究

根据光伏电站并网要求,分析了HC-PCS拓扑结构及特点,提出HC-PCS对光伏电站有功与无功综合补偿的复合功率控制策略.该复合控制策略兼顾光伏电站的有功平滑和电压稳定需求来确定HC-PCS的输出电流参考值,对HC-PCS输出有功与无功补偿进行协调控制,同时附加变化率控制,充分利用其快速功率调节特性,并且对电池充放电进行保护.对所提出的控制策略进行了仿真验证,结果表明,基于电池储能的HC-PCS可有效改善光伏电站并网特性,有助于提高光伏电站的低电压穿越能力,并对电网提供一定的动态无功支撑.     

三相级联H桥光伏并网控制研究

级联H桥多电平逆变器由于开关管承受应力较小,且并网电流谐波含量低等优点,使得其在高压大容量光伏并网发电系统中,具有广阔的应用前景。级联H桥多电平逆变器光伏并网发电存在光照强度和温度不均匀、光伏板老化或被遮光等问题,会造成级联H桥逆变器各相输出功率不平衡,从而导致并网电流不对称。文章以基于DC/DC变换器的三相级联H桥光伏并网系统为研究对象,提出了一种零序注入法,通过特定方波减去正序外包络电压得到所需零序分量,使得在各相输入功率不相等的情况下,并网电流仍能与电网电压同相。在MATLAB/Simulink环境下进行仿真研究,结果表明,并网电流谐波含量满足IEEE Std.929-2000标准,能够实现单位功率因数运行。     

模糊PID控制策略在电动助力转向系统中的应用

助力转向控制策略是EPS系统的核心技术之一。为提高电动转向系统的动态响应速度和抗干扰能力,经分析采用模糊PID控制策略实现助力控制。模糊控制器以电流误差及误差变化率为输入,电机电压为输出,根据设定的模糊控制规则在线调整比例系数、微分系数和积分系数,以使系统性能达到预定要求。应用Matlab软件进行了计算机仿真,仿真结果表明基于模糊PID控制策略的EPS比传统PID控制具有更好的助力特性和抗干扰能力。     

多电平变换器直流侧电压平衡控制电路

为解决二极管箝位型多电平变换器直流侧电容电压不平衡的问题,设计了一种带二级辅助电感的平衡控制电路,通过简单控制可以平衡多电平变换器直流侧所有电容的电压.在分析电路结构和控制原理的基础上,从能量转换的角度出发,给出了辅助电感参数选择的范围.以五电平变换器为研究对象,建立了Matlab/Simulink仿真模型,搭建了实验样机,对比分析了本文平衡电路与传统一级平衡控制电路的电容电压平衡特性.实验结果表明,当二级辅助电路工作时,所有直流侧电容电压在20 ms内达到平衡,电容电压的纹波小于3%.      

电-氢多能互补型微电网的VSG平衡电流控制方法

多能互补型微电网将具有互补性的多种能源集中于同一并网系统,可有效提高微电网的能源利用效率及供电可靠性. 虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）技术,实现分布式电源的友好并网. 然而,在非理想运行情况下,当电网电压出现不平衡时,传统的VSG控制不具备抑制负序电流的能力,将导致微电网三相并网电流不平衡,因此提出一种基于电-氢多能互补型微电网的VSG平衡电流控制方法. 本文搭建了包含光伏及储能系统的电能系统模型,和包含电解槽-氢储能-燃料电池系统的氢能系统模型;分析了VSG的基本原理,通过VSG并网小信号模型的分析,对控制参数进行了设计,提高了系统的稳定裕度;定量分析了不平衡电流的产生原因,通过改进dq坐标系下电流指令计算方法,抑制了负序电流,保证电-氢多能互补型微电网的电能质量. 最后仿真验证了多能互补微电网能量管理策略的有效性,仿真结果证明VSG平衡电流控制方法能在电压不平衡情况下实现并网电流三相平衡,最终将冲击电流由52 A抑制至27 A,并显著减小了功率波动.