第卷第期年月电力自动化谈备滤波的三相整流器主动阻尼控制方法黄宇淇姜新建邱阿瑞清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及大型发电设备安全控制和仿真国家重点实验室北京,,作为三相电压型有源整流器的输入滤波器存在稳定性问题通常安置阻尼电阻以避免系统发生为使滤波的有源整流器在无阻尼电阻的情况下稳定运行以电压空间矢量控制为平台提出引入交流滤波电容电流环的主动阻尼控制策略改变了系统原本不稳定的极点考虑采样保持运算及更滤波器在内的存在一个采样周期延时的简化离散模型并在新引入的延时建立了包括电流控制环和滤波的电压型有源整流装置实验结果表明平面分析系统的稳定性优化滤波电容电流环的放大系数整流器未发生电流谐振现象证明所提出的主动队尼控制策略及稳定性分析方法的正确性滤波器主动阻尼电压空间矢量控制关键词有源整流器一一一文献标识码文章编号中图分类号摘要谐振一引言由于具有直流电压可控电网侧输人电流畸变率低功率因数高以及能量双向流动等一系列优,’点〕电压型有源整流器由于采用电网侧电流与变流器侧电流相减间接得到滤波电容电流的方法因此无需在滤波器的滤波电容支路安装电流传感器易于整合滤波的电压型有源整流器电感滤波的压空间矢量控制基于〕在工业领域得到了广泛应用仁」滤波器在与其物理参数相关的频率处存在谐振现象使系统电流控制不稳定严重威胁变流器的安全为解决的稳定性问题中小功率等级的整流器一般在滤波电容支路串联阻尼电阻这种技术称为被动阻尼技。‘术〔〕该方法简单可靠不改变控制器结构及参数在工业上得到广泛应用不足是由于阻尼电阻的损耗效率降低在大功率场合可能需要强制风冷,同步旋转坐标系的电已得到广泛研究仁,‘”滤波器的滤波电容远比电网侧电感对工频电流的阻抗“”,大滤波电容支路对低频电流相一当于开路记忽略回路电阻直流母电网三线电容为几其电压为负载电流为二相电压为二电网电流。与变流器、近似相等滤波电容三相电流为侧电流二无需阻尼电阻通过改变控制器结构使系统稳“”定的主动阻尼技术替代。记整流桥的开关函数上臂导通下臂关断。成为一种趋势提出一种被称〔川的为虚拟电阻策略通过传递函数的变换使真实的阻尼电阻移到控制器内相当于虚拟出一个阻尼电阻由于具有简明的物理意义在工业上得到一定的应用提出基一于超前滞后模块的滤波电容电压反馈方法〕该方法需要采集滤波电容电压不利于滤波器整合同时模块参数的选择非常麻提出不需烦需不断重复校验计算添加任何电压电流传感器的基于遗传算法的方法帅〕但由于遗传算法的复杂性在工业上还无法得到应用在此提出一种引人滤波电容电流环的方法在考虑实际数字控制系统时延基础上利用平面分析整个系统可能产生的稳定性问题“下臂导通上臂关断根据电压电流平衡方程夕、‘一邹一一。杂凡二佘十、杂。赞一认‘‘一‘‘,若将同步旋转坐标系的轴与相电压相量重合则电网电压的轴分量为可得电压型有源整流器在同步旋转坐标系下的数学模型“一佘、十田。十、叽一己、一瓮收稿日期一一修回日期一一。© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第期式中’黄宇淇等。滤波的三相整流器主动阻尼控制方法为变流器侧电流的轴分量、。为对叭为电网三轴分量相电压的轴分量尸为输人的有功无功二、殆和、岛功率电网角频率、一很小可以忽略从同步旋转坐标系下的数学模型可以看出控制轴电流就控制了整流器的有功功率控制轴电流就控制了整流器的无功功率针对滤波的稳定性问题提出一种电流环的主动阻尼方法无新颖的引人滤波电容需在滤波电容支路串联阻尼电阻控制器通过直接滤波器中滤波电容的电流或间接的方式采集。经过三相静止坐标系至同步旋转坐轴分量场标系的变换得到滤波电容电流的衣引人滤波电容电流环的电压型有源整流器的是滤波电容电流环的放大控制如图所示系数可通过改变值大小实现系统极点在平面变流器交流端电压厕应夔耐延控制器一离散系统时矗一连续系统心式图滤波的飞的主动阻尼控制理想控制器不存在延时而数字控制器却不然一。的配置模拟数字采样相当于零阶保持器其作用等效于公司的产个采样周期的延时另外以品为例从计算到比较单元的更新个脉宽调制周期的延时一般控制器大约存在的采样周期和功率器件脉宽调制的周期是相同的因此实际数字控制系统存在约个采样周期的延时在计算量很大或数字控制器性能不佳等情况下延时还可能进一步增加将图的模型离散化系统延时为个采样周期的情况下系统零极点在平面的轨迹如图所示万「一一厂丫飞厂丫、呀厂匕险﹂巨。「一侧一一勺沪叼减哈曰八翎择,刃同同图滤波的平面零极点轨迹《个延时理瑞图刃滤波的的控制犯若采用直接方式采集滤波电容的电流则需在滤波器的滤波电容支路加人电流传感器不便于滤波器的模块化生产因此在文中滤波电容电流由是电网侧电流传感器的采样值与变流器侧电流传感器采样值相减间接得到系统稳定性分析控制器电流环的时间常数较直流母线电压环小很多电流的控制性能取决于电流环建立简化的数学模型如图所示图中左半部分是带电流环及提出的主动阻尼控制的数字控制器数学模从图可见当为时即所提出的主动阻尼滤波器引入的个共扼极点模块不起作用时在单位圆外系统不稳定随着增加这一对共扼极点向单位圆内移动系统越来越稳定当为时此个极点移到了横坐标轴上且向单位圆外移动系统又逐渐不稳定另外由于主动阻尼技术的引人使系统的控制结构发生了变化随着放大系数的变化电流环引人的个共扼极点也发生了移动且朝单位圆外移动这说明电流环的控制性能发生了变化电流环的稳定裕量减小实验滤波的将提出的主动阻尼技术应用在样机结构及控制策略如图所示控样机上以实现电压型有源整流制器采用器的电压空间矢量控制样机参数如下电网侧相电压,、直流母线电压饥一巧。额定相电型它是一个离散系统右半部分是模拟器件滤波器它的模型是连续系统© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
电力自动化钦备、第哎卷流开关频率九翎母线电容几二二砰电网侧电感几一。一直流变罗流器侧电感滤波电容两〕下一。卯刀〕图是采用提出的引人滤波电容电流反馈主动阻尼控制的电网侧相电流和直流母线电压的仁〕次从详滤波器的电压型实验波形从图可见采用有源整流器的电网侧电流的纹波很小电流畸变率约为系统稳定未发生谐振现象〕招肋〕〕叹,乎日相电流和电网侧相电压的实验波形需指出的是样机实现了变流器侧电流对电网侧电压的单位功率因数控制由于图是整流装置电网侧〕〕〔〕滤波器中滤波电容吸收少量无功电流滤波器参数设计时一般选择滤波电容吸收的无功功率电网侧电流与变流器侧电流小于额定的功率〕既阴昭。」砚〔〕讯议〕氏并不严格相等因此实际样机中电网侧的功率因数略小于〔〕」即胡〕伪。、︺沙〕王咫胡压,口〕酬石花,以二息一。〔川七一队人哎尸刃〔曰王公二璐访〕圈滤波的勺实验波形比昭〔〕。口印即右卯。,、聋“仁阳〔」〔〕丈”狡〕‘一一伍小杰罗悦华乔树通【」工技术学报三相电压型整流器控制技术综述〔月电圈刀泌波的刀实验波形厂阮「陈瑶金新民童亦斌三相四线系统中三相电压型略「」电工技术学报整流器控制策结论文中将滤波器应用于件脉宽调制产生的纹波电流提出了引人滤波电容电流环的主动阻尼控制策略建立了滤波的模型在考虑实际数字控制系统存在延时的基础上利用平面分析法分析电流控制的稳定性样机实验结果证明了所提出的主动阻尼控制方法及稳定性分析方法的正确性为枷几以减小功率器罗〕黝资任编辑汪仪珍作者简介黄宇淇男福建长乐人博士研究生主要研究方向为电能质童及飞轮储能技术几盯姜新建年阿瑞男江苏海门人副教授主要研究领域为电力参考文献〕传动与电力滤波器男福建津州人教授博士研究生导师主要研究领域为电力电子技术及应用电机拉制特种电机等© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第卷第期电力自动化议备年月配电网静止同步补偿器的无电流传感器电压控制策略唐杰,王跃球,尹进田,哀旭龙邵阳学院电气工程系湖南邵阳摘要配电静止同步补偿器通过与电网交换无功功率可以有效地改善电压质量重点论述了用于维持公共连接点电压恒定且平衡的控制策略以瞬时功率理论为基拙分析了系统中的功率交换关系得到输出电压正序分量和负序分量与相应输出电流的关系式提出了的无电流内环的电压控制策略省去了电流传感器及相应的信号调理电路与传统的电压外环电流内环相比较该控制策略具有结构简单容易设计等优点整个电压控制器采用了正序电压控制器和负序电压控制器相叠加的结构仿真和实验结果表明所提电压控制策略在实现公共连接点电压维持恒定的同时能实现三相电压的平衡关键词配电网静止同步补偿器电能质量电压控制瞬时功率平衡中图分类号文献标识码文章编号一一一电流内环的控制方式’‘’〕引言但该控制策略中采用的调节器参数整定困难不利于装配电网静止同步补偿器是一种置的开发重要的用户电力技术。装置是近年近年来一些新的控制策略也不断地在来国内外电气工程领域研究的热点之一,〕在我电压控制器中得到有益的尝试〔’”宝国输电系统用静止同步补偿器已中以瞬时功率理论为基础详细地分析了有工业装置投运匡’口清华大学在大容量系统中的功率交换关系得到了装置的研究方面已经取得了卓有成效的研究输出电压正序分量和负序分量与相成果阳’‘〕然而由于多方面原因有关配电系统用应输出电流的关系式进而提出了的报道并不多见〔,‘〕的无电流传感器电压控制策略在该控制策略中本文论述用于维持公共连接点由于省去了电流传感器及相应的信号调理电路使电压恒定且平衡的控制策略电压偏差波动和三得整个系统成本降低工作可靠性相电压不平衡是配电网中常见的电压质量问题得以提高整个电压控制器采用了正序电压控制器装置的控制策略直接影响其控制电和负序电压控制器相叠加的结构在实现公共连接压质量的性能传统的电压控制策略采用电压外环点电压维持恒定的同时能够实现三相电压的平衡最后给出了数字仿真结果并进行了实验验证仿收稿日期一一修回日期一一真和实验结果证明了所提电压控制策略的正确性和墓金项目湖南省自然科学基金项目有效性一一盯© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
