基于直接功率控制策略的光伏并网逆变器的研究

研究了基于虚拟磁链定向的直接功率控制(VF-DPC)在光伏并网逆变器中的应用。针对虚拟磁链估算过程中的积分漂移问题设计了一种改进的虚拟磁链观测模型,有效地抑制了积分漂移。在两相静止αβ坐标系下估算瞬时有功、无功功率。经过功率滞环控制和电网电压矢量扇区判断得到开关状态表。搭建仿真模型,通过分析验证,系统稳定并且达到了并网的要求。     

级联三相光伏逆变器的虚拟磁链直接功率控制策略

针对三相线电压级联的拓扑应用于光伏并网问题,提出一种改进型虚拟磁链直接功率控制策略(VF-DPC)。通过模块化级联系统的等效模型,分析系统整体的等效开关状态,在网侧采用改进型虚拟磁链观测器抑制直流偏移,得到光伏并网系统功率,在直流侧通过光伏最大功率跟踪(MPPT)得到功率参考值。然后根据系统稳态矢量图进行建模,设计解耦功率控制器,并且为了输出多电平的同时固定开关频率,结合载波移相和空间矢量实现移相空间矢量调制(PSSVM)。以3个模块级联为例,通过Simulink仿真验证本文所提策略的有效性。研究结果表明:本文所提策略是有效的;省略网侧电压传感器,也能保证光伏无需升压装置灵活应用于三相线电压级联并网场合;级联三相光伏逆变器在输出五电平电压的同时,以单位功率因数并网,达到额定输出最大功率4 667 W,并网电流谐波总畸变率仅为2.01%,而且模块化级联系统更具有工程实现价值。     

LCL型并网逆变器的自适应 开关频率控制

针对光伏系统工作在低功率状态下LCL滤波器的滤波效果变差的问题,提出一种根据逆变器瞬时输出功率改变开关频率的控制策略.首先,分析LCL滤波器各参数的设计方法,采用单级光伏并网逆变结构,在基于电网电压定向的矢量控制(VOC)的基础上建立频率控制环,以确定当前功率状态下开关管的最佳开关频率.其次,分析频率环中功率鉴定器、频率鉴定器和频率滞环比较器的设计方法.最后,通过实验对比传统固定开关频率控制和自适应开关频率控制的并网电流波形.实验结果表明:该自适应开关频率控制方法能降低并网电流畸变率,有效改善并网电能质量,控制策略具有可行性和有效性.     

多重电枢风电系统无电网电压传感器的并网逆变

以提高并网逆变器可靠性和降低成本为目的,采用基于虚拟电网磁链定向的无电网电压传感器的矢量控制策略;为了提高风电系统可靠性和容错能力,采用多重电枢直流侧电压并联运行的控制方案.详细分析单套逆变器数学模型和控制策略,实现两套逆变器并联运行并网.实验结果表明,三相并网逆变器输出电流正弦度良好,同时具有较好的动、静态特性,从而验证了方案的可行性和正确性.     

基于虚拟磁链预测直接功率控制的双PWM变频调速系统研究

针对双PWM变频调速系统谐波污染严重、动态响应慢等问题,提出了一种基于虚拟磁链的双PWM变频系统预测直接功率控制策略.首先,分析了双PWM变频系统,建立两相静止坐标系数学模型.其次,整流侧采用基于虚拟磁链的模型预测直接功率控制策略,整流侧采用虚拟磁链定向,降低电网电压谐波干扰,增加系统的可靠性.另外,采用两步预测进行延时补偿,且采用重复控制对系统稳态有功和无功功率误差进行修正,并利用空间矢量脉宽调制技术选择整流侧期望开关状态.再次,逆变侧采用转子磁链定向矢量控制策略.最后,以异步电机为负载建立仿真模型.仿真结果表明:该双PWM变频调速方案能够进一步抑制直流电压波动、加快系统动态响应速度、减小交流侧输入电流谐波含量.     

改进的永磁同步电机模型预测直接转矩控制策略

针对永磁同步电机直接转矩控制逆变器开关频率不固定、转矩和定子磁链脉动大等问题,以及模型预测直接转矩控制计算工作量大的缺点,提出了改进的模型预测直接转矩控制策略.该策略只需预测零电压矢量作用下的转矩和定子磁链,当转矩和定子磁链误差在阈值以内时,零电压矢量为最优电压矢量;否则,基于传统直接转矩控制理论中定子磁链的分区和电压矢量选择表确定最优非零电压矢量.由于只有零电压矢量作用下的转矩和定子磁链需要预测并取消了评价函数,因此计算工作量大大降低.最后,基于MATLAB建立了仿真模型.仿真结果表明,永磁同步电机采用改进的模型预测直接转矩控制策略时,电机转矩和定子磁链均能快速准确地跟踪参考值.     

浅谈异步电机直接转矩控制系统的调节方式

直接转矩控制充分利用电压型逆变器的开关特点,通过不断变化电压状态使定子磁链轨迹为六边形或近似圆形,并通过零电压矢量的穿插调节来改变转差频率,以控制电机的转矩与磁链的变化,从而控制异步电动机的磁链和转矩按要求快速变化。     

改善直接转矩控制性能的SVPWM方法

针对异步电动机直接转矩控制系统存在转矩和磁链脉动、器件开关频率不定等缺点,提出一种直接转矩空间矢量脉宽调制(SVPWM)预测控制方法。根据转矩和定子磁链的误差,通过驱使误差为零的原则确定参考电压矢量,然后利用SVPWM合成该矢量。由于采样时刻的电压和磁链误差,可在下一个控制周期内得到补偿,因此转矩和磁链的误差始终很小,二者的脉动很小。SVPWM算法保证了逆变器的开关频率恒定。仿真和实验的结果表明,利用这种方法在低于3kHz的恒定开关频率下,可以实现定子磁链近似为圆、异步电机电磁转矩脉动不明显的性能。     

基于VF-DPC的地铁供电系统

为了克服传统虚拟磁链(VF)计算器存在直流偏移、积分饱和的问题,将虚拟磁链直接功率控制策略(VFDPC)应用于地铁牵引整流器中。虚拟磁链直接功率控制策略可以直接计算瞬时有功功率P和无功功率Q,结合SVM,构成了开关频率固定VF-SVM-DPC控制策略。仿真实验证明,此控制策略性能良好,牵引供电系统鲁棒性好、动态响应速度快且谐波污染少,能满足地铁牵引供电系统的指标要求。     

防孤岛保护在光伏电站中的应用

防孤岛保护是对分布式光伏电站有着重要保护作用的。即当电网出现电压高、电压低、频率高、频率低故障时,光伏并网开关及时跳闸。当电网恢复供电并且电压和频率达到允许值时,并网开关要自动合闸。这样的目的是在为了国家电网不受太大影响的情况下,尽可能保证光伏的发电效率。     

永磁同步电机直接转矩控制系统的改进

介绍了一种恒定开关频率的永磁同步电机直接转矩控制方法,通过定子磁链及幅值给定、定子电流来计算在恒定开关周期内加在电机定子绕组上的电压,采用空间电压矢量调制方法使逆变器的开关器件处于恒定的工作频率.开关频率越高,其控制性能越好.仿真结果验证了方法是有效的.     

电网短路状态下并网逆变器的谐振控制

为了改善电网短路故障情况下直驱式永磁风电系统的并网逆变器控制性能,提出基于比例积分谐振控制器的并网逆变器直接功率控制算法,通过设置基频谐振控制器实现网侧变流器输出电压、电流信号的无静差跟踪,同时在直流母线侧通过2倍工频谐振控制器可以抑制电网故障状态下直流母线的电压波动．与传统网侧逆变器的交直轴电流双闭环PI控制相比,该算法无须分离正负序电流分量,从而避免了电流滤波环节带来的系统带宽减小的弊端．在PSCAD／EMTDC环境下建立基于背靠背变流器的1．5MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果表明：当电网短路导致电压不平衡时,结合能量卸荷电路能够抑制直流母线电压的升高,限制了电网过电流,可以实现网侧逆变器的单位功率因数控制,增强了风电机组的故障穿越能力．同时搭建了10kV·A样机系统,试验波形证明了系统设计与控制策略的正确性和先进性．     

基于高频信号注入的无传感器新型DTC系统

针对传统的直接转矩控制方法中存在的转矩脉动大、开关频率不恒定等问题,在分析永磁同步电机定子磁链坐标系中电压和磁链方程的基础上,提出了一种新型的基于空间电压矢量调制的直接转矩控制方法,并采用注入高频信号的方法来估计电机的转速和位置。通过Matlab仿真软件建立了该控制方法的仿真模型。仿真结果表明,该控制方法能有效地减小电机的磁链和转矩脉动,高频信号注入法可以准确估计出电机的转速和位置,系统具有良好的动态和静态性能。     

一种PWM整流器虚拟磁链矢量重构方法

电压型脉宽调制( pulse width modulation,PWM)整流器的虚拟磁链矢量可以由电网电压矢量进行积分得到,实际中常用一阶低通滤波器代替纯积分环节来消除直流偏置误差和抑制高频次谐波干扰,但一阶低通滤波器的引入也会带来电网电压幅值衰减和相移,从而导致虚拟磁链观测不准确. 为消除一阶低通滤波器对虚拟磁链观测的影响,本文提出一种基于矢量重构技术的观测方法,通过分析一阶低通滤波器的幅频特性和相频特性,分别对滤波后的电压矢量幅值和相位进行重构,可实现虚拟磁链幅值和相位的精确估算. 该方法应用于虚拟磁链定向的电压型脉宽调制整流器直接功率控制系统. 仿真和实验结果表明,与传统的一阶低通滤波器策略相比,该方法提高了虚拟磁链的估计精度,有效抑制了直流母线电压动态响应波动,更有利于滤除网侧电流谐波.     

一种新型的电压源换流器

为了改善轻型直流输电网络的波形质量,目前电压源换流器使用较多的高频开关器件,导致成本增高,损耗加大,限制了其实际应用.提出了一种Buck型电压源换流器(BVSC),该BVSC由一组双Buck变换器和一个工频逆变桥组成,仅用2个高频开关,即可取得较好的输出波形.为了进一步解决大功率应用时的高频开关的局限性,还提出了一种新型的双频控制Buck型电压源换流器(DBVSC),DBVSC在BVSC的基础上附加了一个双Buck变换器,使原BVSC工作在高频,仅处理谐波功率,而附加的BVSC工作在低频,处理基波功率.DBVSC既可以改善换流器输出电流波形质量,又可以减小系统损耗,提高功率等级,特别适合于大功率应用.推导了基于单周控制思想的控制方程,运用简单的控制电路实现要求,通过仿真研究,证实了理论分析的正确性.     

基于Sugeno-Mamdani模糊模型的电流跟踪型光伏并网逆变器

针对并网光伏逆变器对于输入量变化大、控制算法复杂,开关频率大而导致逆变器发热的问题,提出一种分段控制策略.利用模糊控制算法对输入变化不敏感的特点,设计一种输出PWM控制信号变化较小的逆变器,从而减小开关器件的负荷达到提高逆变效率的目的.设计采用分段控制当输出误差很大的时候使用sugeno模型,当输出误差较小时使用mamdani模型,该文中以单相全桥逆变电路为例,给出详细的仿真分析,仿真结果表明,设计的逆变器与传统控制方法相比,具有稳定性好、抗扰动型强、开关频率低等优势,输出电流的总谐波失真(THD)为1.73%,能够与并网电压达到同频,输出功率因素非常接近1,达到了系统并网发电要求.     

永磁同步电机直接转矩控制电压矢量选择区域

为了解决直接转矩控制系统开关表引起的转矩脉动问题,分析了电压矢量对永磁同步电机直接转矩控制系统的定子磁链幅值、转矩角、励磁转矩、磁阻转矩和电机转矩的作用,用简单的数学表达式给出了这些变量的控制规律,得出了永磁同步电机直接转矩控制系统的电压矢量选择区域。研究结果表明：电压矢量与定子磁链的夹角决定了电压矢量对定子磁链幅值和转矩角的增减作用;电压矢量与定子磁链的夹角和转矩角决定了电压矢量对励磁转矩和磁阻转矩的增减作用;电压矢量与定子磁链的夹角、转矩角和永磁同步电机直接转矩控制系统参数决定了电压矢量对转矩的增减作用。     

基于虚拟磁链的微电网分布式逆变电源的功率平衡控制

对分布式逆变电源组成的微电网在独立运行模式下的功率平衡控制进行了研究。在分析功率下垂特性的基础上,通过引入虚拟阻抗,将传统高压电力系统中的功率下垂特性曲线应用到中低压的微电网,实现微网功率平衡控制,并给出了电压源逆变器的参考控制电压。引入虚拟磁链,将电压的控制转化为空间磁链的控制,通过滞环控制器实现空间磁链的快速跟踪。系统的仿真结果表明系统负载变动时,微电网各逆变电源能合理分配负荷,所述的控制策略有效。