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三相电压PWM整流器闭环系统控制策略研究

计算机仿真 2017年第2期34卷 185-188,329页

作者：刘旺张义兵兰志勇湘潭大学信息工程学院湖南湘潭411105

由于三相电压脉宽调制(PWM)整流器具有网侧电流正弦化、电能双向流动以及单位功率因数控制等优点,可广泛应用于各类电力电子领域。为了提高PWM整流器闭环系统的控制性能,针对传统控制算法所带来的直流母线电压不稳定、动态响应速度慢以... 详细信息

由于三相电压脉宽调制(PWM)整流器具有网侧电流正弦化、电能双向流动以及单位功率因数控制等优点,可广泛应用于各类电力电子领域。为了提高PWM整流器闭环系统的控制性能,针对传统控制算法所带来的直流母线电压不稳定、动态响应速度慢以及电流谐波较大等问题,在PWM整流器数学原理的基础上,对其闭环系统提出了一种改进型的控制策略。上述算法中的电流内环采用欧拉-拉格朗日模型的无源控制,实现网侧单位功率因数、电流低谐波;电压外环采用电压平方作为控制量,实现线性化的间接电压控制。仿真结果表明,采用改进型的控制策略能够有效地提高系统的直流母线电压精度,保证更小的电流波形畸变。

关键词：脉宽调制整流器欧拉-拉格朗日模型电压平方

以电容储能作为外环反馈变量的双闭环多电平整流器控制策略

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电工技术学报 2016年第9期31卷 92-100页

作者：倪双舞苏建徽合肥工业大学能源研究所合肥230009 安徽大学电气工程与自动化学院合肥230039

在分析三电平整流器数学模型的基础上,结合瞬时功率理论,提出基于能量—电流双闭环控制策略。通过对系统瞬时功率的分析,找出功率与直流电压之间的关系,使外环以直流母线电容的储能(与电压的平方呈正比)为控制量,实现对电压的间接控制;... 详细信息

在分析三电平整流器数学模型的基础上,结合瞬时功率理论,提出基于能量—电流双闭环控制策略。通过对系统瞬时功率的分析,找出功率与直流电压之间的关系,使外环以直流母线电容的储能(与电压的平方呈正比)为控制量,实现对电压的间接控制;电流内环采用电流前馈解耦控制方法,实现对有功和无功电流的独立控制。对系统的能量和电流环路进行了具体的参数设计,并针对三电平固有的中点电位平衡问题,采用了基于零序电压注入分量的SPWM调制策略。实验验证了理论分析的正确性,并将能量—电流控制策略和电压—电流控制策略的实验结果进行对比,证明前者具有更好的动态性能。

关键词：三电平整流器电压平方电流前馈解耦双环控制零序电压

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基于RTDS的注入式混合型有源滤波器分析

电网技术 2013年第9期37卷 2639-2645页

作者：成佳富罗安周柯邓才波王逸超姚芳国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 湖南省长沙市410082 广西电网公司电力科学研究院广西壮族自治区南宁市530023

以某变电站35 kV母线的谐波抑制和无功补偿项目为背景,首先介绍注入式混合型有源滤波器(hybrid active power filter with injection circuit,HAPFIC)的工作原理及控制策略,分析了HAPFIC有源部分从电网获取能量的原理,提出了利用电压平... 详细信息

以某变电站35 kV母线的谐波抑制和无功补偿项目为背景,首先介绍注入式混合型有源滤波器(hybrid active power filter with injection circuit,HAPFIC)的工作原理及控制策略,分析了HAPFIC有源部分从电网获取能量的原理,提出了利用电压平方作为控制量的新型直流侧电压闭环控制方法;然后描述了HAPFIC装置的RTDS闭环仿真试验,分析了建模过程中遇到的难点及其解决办法;最后利用RTDS对装置的控制策略、保护策略等进行了验证,目前该装置已在现场稳定运行。

关键词：注入式混合型有源滤波器电压平方闭环控制 RTDS

基于滑模变结构的Vienna整流器新型双闭环控制策略研究

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电工技术学报 2015年第12期30卷 143-151页

作者：马辉谢运祥华南理工大学电力学院广东省广州市510641

传统电流电压双闭环控制策略的PI调节器控制参数为常数且较为敏感,在系统启动和负载变动时,Vienna整流器存在动态响应速度慢、抗干扰性能差、网侧电流谐波(THD)含量大等问题。为此,提出新型双闭环滑模非线性控制策略来提高输出直流侧电... 详细信息

传统电流电压双闭环控制策略的PI调节器控制参数为常数且较为敏感,在系统启动和负载变动时,Vienna整流器存在动态响应速度慢、抗干扰性能差、网侧电流谐波(THD)含量大等问题。为此,提出新型双闭环滑模非线性控制策略来提高输出直流侧电压和输入交流侧电流的动态响应速度以及抗干扰性能,其中内环采用无需dp旋转坐标变换的滑模直接功率控制(SMC-DPC);外环采用电压平方反馈闭环的滑模控制;详细推导该算法,给出具体设计过程。最后利用仿真和实验对新型双闭环滑模非线性控制策略与传统双闭环PI控制方案进行比较,结果表明:前者明显优于后者,在启动和负载变化时表现出良好的动态性能和鲁棒性能。

关键词： Vienna整流器滑模变结构双闭环控制直接功率控制电压平方

级联H桥整流器输出电压平衡控制策略的研究及改进

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级联H桥整流器输出电压平衡控制策略的研究及改进

作者：陈旭华东交通大学

学位级别：硕士

近年来,级联H桥整流器由于拓扑高度模块化,可扩展,容易实现冗余设计和模块化设计,在高压大功率领域受到了广泛的关注。输出电压平衡控制是级联H桥整流器主要的研究问题,目前其输出电压平衡控制策略主要可以分为电压排序平衡策略、载波... 详细信息

近年来,级联H桥整流器由于拓扑高度模块化,可扩展,容易实现冗余设计和模块化设计,在高压大功率领域受到了广泛的关注。输出电压平衡控制是级联H桥整流器主要的研究问题,目前其输出电压平衡控制策略主要可以分为电压排序平衡策略、载波调制平衡策略、脉冲补偿平衡策略等三类,其中脉冲补偿平衡策略由于原理直观、控制简单、易于扩展,被广泛使用。但是目前对脉冲补偿平衡策略的研究主要是在控制算法上进行改进,对级联H桥整流器在负载大范围切换时的动态特性研究较少。事实上,当级联H桥整流器负载大范围切换时,输出电压会瞬间发生跳变,进而导致各级之间出现较大的不平衡电压,且存在较长的调整时间,严重时将影响系统的安全稳定运行,因此本文的重点是对级联H桥整流器负载大范围切换时的动态特性进行改善。首先,对构成级联H桥整流器的单相PWM整流器在两种调制下的工作状态进行了分析,对多载波SPWM调制策略进行了介绍,给出了级联H桥整流器的数学模型。在此基础上,分析了级联H桥整流器输出电压平衡的影响因素。其次,为了分析传统比例式脉冲补偿电压平衡策略在负载大范围切换时的动态特性,首先给出了整体双闭环控制框图,分析了电压外环和电流内环控制器的特性,并利用仿真模型和实验平台对整体双闭环控制策略进行了验证。在此基础上,对传统比例式脉冲补偿电压平衡策略进行了建模,给出了电压平衡控制器的设计公式,仿真和实验结果证明了该电压平衡策略的正确性和有效性,但是当任意一级负载大范围切换时,动态特性较差,各级之间存在较大的不平衡电压且调整时间较长。最后,针对传统比例式脉冲补偿电压平衡策略在负载大范围切换时动态特性较差的问题,提出了三种改进的电压平衡策略。第一种为基于输出电压平方反馈的电压平衡策略,该策略将输出电压的平方作为反馈量,等效引入了可变比例环节,间接实现了对输出电压的快速跟踪。第二种为基于纹波电压前馈的电压平衡策略,该策略利用输出电流与纹波电压之间的关系,将纹波电压前馈,抵消了输出电流对电压平衡环节的扰动。第三种为基于模糊自适应PI控制的电压平衡策略,该策略将模糊控制技术引入了电压平衡环节,利用实时动态调节的比例系数和积分系数提高了PI控制器的自适应能力。仿真和实验结果证明了三种改进电压平衡策略均能有效地提高级联H桥整流器负载大范围切换时的动态特性,通过对比分析可以看出,基于输出电压平方反馈的电压平衡策略实现难度最小且系统动态特性最优。

关键词：级联H桥整流器电压平衡控制电压平方纹波电压模糊自适应PI控制

一种改进的三电平PWM整流器双闭环控制策略

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电力电子技术 2019年第6期53卷 83-86页

作者：沈凤龙满永奎王建辉李坤辽东学院机械电子工程学院辽宁丹东118003 东北大学信息科学与工程学院辽宁沈阳110819

为了解决传统的三电平脉宽调制(PWM)整流器电压电流双闭环控制动态运行时瞬间产生较大冲击电流及电流跟踪延时的问题,提出一种基于电压平方外环和电流模型预测控制内环的双闭环控制策略。外环采用电压平方反馈控制,同时进行负载电流及... 详细信息

为了解决传统的三电平脉宽调制(PWM)整流器电压电流双闭环控制动态运行时瞬间产生较大冲击电流及电流跟踪延时的问题,提出一种基于电压平方外环和电流模型预测控制内环的双闭环控制策略。外环采用电压平方反馈控制,同时进行负载电流及无功电流前馈补偿,抑制启动和负载突变时的冲击电流;电流内环以整流器的一阶差分方程为预测模型,并将整流器运行中的延时考虑在性能函数中,减小计算量的同时保留了优化控制的优点,提高了负载突变时动态电流跟踪能力。仿真和实验证明:所提改进方法能减小整流器动态运行时瞬间产生的冲击电流,并能解决电流跟踪延时问题,使三电平整流器具有较好的动、静态性能。

关键词：整流器电压平方电流模型预测控制冲击电流

110kV湖润变电站注入式混合型有源滤波器的研制

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110kV湖润变电站注入式混合型有源滤波器的研制

作者：成佳富湖南大学

学位级别：硕士

本文以―35kV混合型有源电力滤波器关键技术及工程应用‖项目为背景，针对我国在中高压配电网的动态谐波抑制技术的不足和无功功率补偿技术水平有待提高的现状，研制了适用于110kV湖润变电站35kV母线负荷特性的注入式混合型有源电力滤... 详细信息

本文以―35kV混合型有源电力滤波器关键技术及工程应用‖项目为背景，针对我国在中高压配电网的动态谐波抑制技术的不足和无功功率补偿技术水平有待提高的现状，研制了适用于110kV湖润变电站35kV母线负荷特性的注入式混合型有源电力滤波器（Hybrid Active Power Filter with Injection Circuit：HAPFIC）。论文对110kV湖润变电站近5年来的谐波污染情况、无功补偿情况、功率因素、电压水平以及故障发生情况等多方面进行了分析，提出了在变电站35kV母线处对无功和谐波进行集中治理的补偿方案。介绍了HAPFIC的拓扑结构，建立其谐波域等效电路，从理论上分析了其滤波原理，提出了利用谐波有功功率来稳定直流侧电压的方法;提出了谐波电压矢量定向的相位获取法和以电压平方为控制量的直流侧电压的快速跟踪控制方法;推导了电流内环的无差拍跟踪控制策略，建立了HAPFIC整体控制策略框图，并通过与传统PI控制方法对比仿真,验证了本文所提控制策略的正确性和有效性。提出了35kV注入式混合型有源电力滤波器成套装置的RTDS闭环仿真试验技术，开展了装置的控制与保护单元在正常运行工况、检修工况、故障工况等不同运行条件下的RTDS实物闭环仿真试验。提出了HAPFIC装置控制与保护单元的RTDS闭环仿真试验整体方案，搭建了RTDS闭环试验模型，并对模型进行了基波潮流验证。提出了在10kHz高频脉冲模式下，RTDS虚拟IGBT开关器件与控制单元接口电路的交互响应策略和IGBT触发脉冲信号重组并构成控制字的技术。验证了HAPFIC装置的谐波治理效果和无功补偿效果，控制与保护单元的动态性能，为装置的设计、调试、现场投运等工作提供了有力的依据。在HAPFIC系统理论研究的基础上，研制出35kV注入式混合型有源电力滤波器成套装置，并在110kV湖润变电站进行了试点应用。装置现场投运结果表明，投运后35kV公用电网连接点的功率因数明显提高，谐波电流和谐波电压从严重超标降低到远低于国标限值，困扰变电站多年的谐波和无功问题得到了根治，站内设备的无功和谐波损耗显著降低，产生了显著的经济和社会效益。实践证明，本文研制的HAPFIC装置能满足高压配电网无功功率补偿和谐波电流抑制的要求，证实了文中提出的直流侧电压快速跟踪控制方法和电流内环无差拍跟踪控制策略的正确性、有效性和可行性。不仅为变电站的优质供电、节能降耗、降低设备事故率做出了突出贡献，同时给变电站所在供电区域的经济发展带来了深远的有利影响。

关键词：注入式有源滤波器谐波功率电压平方实时数字仿真工程应用

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浅谈电容器组的过电压防护

农村电工 2022年第2期30卷 46-46页

作者：谷国瑞国网河南博爱县供电公司 454450

在变电站内,高压并联电容器组(以下简称电容器组)的主要作用,就是作为静止补偿设备,为负荷侧就近补偿无功缺额,提高电网电压和功率因数。电容器组最突出的特点是对工频过电压的承受能力较差,由于电容器的损耗与电压平方成正比,过电压会... 详细信息

在变电站内,高压并联电容器组(以下简称电容器组)的主要作用,就是作为静止补偿设备,为负荷侧就近补偿无功缺额,提高电网电压和功率因数。电容器组最突出的特点是对工频过电压的承受能力较差,由于电容器的损耗与电压平方成正比,过电压会使电容器的发热量迅速增加,绝缘介质在高温下将迅速老化,直至击穿。因此,过电压防护对于电容器组的安全运行具有极其重要的意义。

关键词：电容器组工频过电压绝缘介质静止补偿过电压防护电压平方无功缺额功率因数