基于网侧功率平衡的电网不对称时三相VSR控制方法研究
三相电压型SVPWM整流器仿真研究

三相电压型SVPWM整流器仿真研究一、概述随着电力电子技术的快速发展,三相电压型SVPWM(空间矢量脉宽调制)整流器作为一种高效、可靠的电能转换装置,在新能源发电、电机驱动、电网治理等领域得到了广泛应用。
SVPWM技术以其独特的调制方式,能够实现输出电压波形的高精度控制,提高整流器的电能转换效率,降低谐波污染,成为现代电力电子技术的研究热点。
三相电压型SVPWM整流器的基本工作原理是通过控制整流器的开关管通断,将交流电源转换为直流电源,为负载提供稳定、可靠的直流电能。
在SVPWM调制策略下,整流器能够实现对输入电压、电流的高效控制,使电网侧的功率因数接近1,从而减小对电网的谐波污染,提高电能质量。
为了深入了解三相电压型SVPWM整流器的性能特点,本文将对其仿真研究进行深入探讨。
通过建立整流器的数学模型,利用仿真软件对其进行仿真分析,可以直观地了解整流器在不同工作条件下的运行特性,为实际工程应用提供有力支持。
仿真研究还可以为整流器的优化设计、参数选择等提供理论依据,推动三相电压型SVPWM整流器技术的进一步发展。
三相电压型SVPWM整流器作为一种高效、可靠的电能转换装置,在现代电力电子技术中具有重要的应用价值。
通过仿真研究,可以深入了解其性能特点,为实际应用提供有力支持,推动相关技术的不断发展。
1. 研究背景:介绍三相电压型SVPWM整流器的研究背景及其在电力电子领域的应用价值。
能源转换效率的提升:在当前的能源结构中,电力是最主要的能源形式之一。
电力在传输和分配过程中往往存在损耗和污染。
三相电压型SVPWM整流器作为一种能够实现AC(交流)到DC(直流)高效转换的装置,能够显著提高能源转换效率,降低能源浪费,从而满足日益增长的能源需求。
电网稳定性的改善:随着可再生能源的快速发展,电网的稳定性问题日益突出。
三相电压型SVPWM整流器具有快速响应和精准控制的特点,能够有效地改善电网的电能质量,提高电网的稳定性。
不平衡电网电压下VSG平衡电流控制策略

第55卷第4期2021年4月电力电子技术Power ElectronicsVol.55, No.4April 2021不平衡电网电压下VSG平衡电流控制策略史丽萍,李俊杰,祁晓雨,杨镇泽(中国矿业大学,电气与动力工程学院,江苏徐州221116)摘要:在不平衡电网电压条件下,虚拟同步发电机(VSG)控制面临并网电流不平衡和过流等问题,为此提出一种基于负序电压补偿和峰值电流抑制的VSG平衡电流控制策略。
以负序电流为控制变量,通过准比例谐振(Q PR)控制器产生负序电压,抑制不平衡电流中的负序分量,达到平衡电流的控制目标。
针对电网电压跌落瞬间峰值电流过流问题,通过计算并网电流值与设定值的偏差,并经进一步运算得到动态电压给定,以抑制过大的峰值电流,保证最大峰值电流不超过安全阈值。
实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。
关键词:虚拟同步发电机;平衡电流控制;准比例谐振控制器中图分类号:TM31 文献标识码:A 文章编号:1000-100X(2021)04-0103-04VSG Balance Current Control Strategy Under Unbalanced Grid VoltageS H I L i-p i n g,L I J u n-j i e,Q I X i a o-yu,YANG Z h e n-z e(China University of Mining and Technology, Xuzhou221116, China)Abstract : In order to solve the problems of grid-connected current unbalance and overcurrent faced by virtual synchronous generator(VSG) control under unbalanced grid voltage conditions,a novel VSG balance current control strategy based on negative sequence voltage compensation and peak current suppression is proposed.To achieve the control goal of balancing current, the negative sequence current is selected as the control variable, the negative sequence voltage which is generated by the quasi proportional - resonant (QPR) controller can suppress the negative sequence in the unbalanced current.For the problem of peak current overcurrent at the moment of grid voltage drop,the deviation of the grid-connected current value and the set value are calculated to generate the dynamic voltage reference which can be used to suppress the excessive peak current and ensure that the maximum peak current does not exceed the safety threshold.The experimental results verified the correctness and effectiveness of the proposed control strategy. Keywords: virtual synchronous generator; balance current control ;quasi proportional-resonant controllerFoundation Project : Supported by National Natural Science Foundation of China (No. 61703404)l引言传统并网逆变器属于静止设备,不能为电网 提供惯性和阻尼支撑,也难以满足对电力系统调 压调频特性的需求。
不平衡电网条件下三相VSR的建模与仿真

( a g o g Un v r i fTe h o o y,Gu n d n 1 0 0,Ch n ) Gu n d n ie st o c n l g y a g o g5 09 ia
Ab ta t sr c :Th sp p ra ay e n sa l h smo eigt et rep a er ci e n e n aa cd p we u py,gv s i a e n lzsa de tbi e d l h h e -h s e t iru d ru b ln e o rs p l s n f ie
c lat r a ig c r e ta d t e u i o r f c o f t e r c iir S m u a in r s l v rf d t e c r e t e s o h d l a l n t u r n n h n t p we a t ro h e tf . i l t e u t e i e h o r c n s f t e mo e e n y e o i
b i ee ul h r. t
Ke r s n a a c d p we rd; W M e t ir a t r a i g c r e t i s a t n o s p we y wo d :u b l n e o r g i P r c i e ; le n t u r n ; t n a e u o r f n n
・
I I 生
0 引 言
当 电网不平 衡 时 , 只采 用 平 衡 条 件 下 的 三相 电 若 压型 P WM 整 流器 ( 相 VS 控制 策 略 , 导致 其 交 三 R) 将 流侧 产 生负序 电流 , 在 直 流侧 产 生 特 征及 非 特 征 谐 并 波 电压 和 电流 , 系统 运行 将产 生严 重影 响 - j 对 1 。 本论 文对 三相 VS R在 电 网不 平 衡 条件 下 进 行 了 系统 建模 , 导 出基 于 两 相 同步 旋转 坐标 系下 的数 学 推 模型 。本 文对 基于 正负 序 同步旋 转 坐标 系三维 复空 间 瞬时 功率进 行 分析 【 , 据 功 率控 制 要 求 与 电流 指 令 4根 ] 之间 的关 系 , 出使 三相 V R在 电网不平 衡 时 网侧 交 得 S 流 电流对称 的控 制 策 略 。此 外 , 文 对 陷波 器 进 行设 本 计, 以消除 负序分 量 在 同 步旋 转 坐 标 系下 转 化 成 的 二 次谐 波 , 除 电网 电压 中的负 序分 量 , 而得 到其 正 序 滤 从
电网电压不平衡下三相VSR的优化控制策略

rcie V R)wlnt ern ignr 1 Cwlhv eai eu necr n , Osvr ay e ccr n ntok et r( S i f i o b unn o l ma.A i aeangt esq ec ur t S ee smm t ur t e r l v e e i r e w
2 .Xih aWae su c n do lcr o e n et n op rt n,0 0 3) n u trRe o re a d Hy ree ti P w rI v sme tC r oai 1 0 5 c o
Ab t a t I n aa c d p w r s se sr c :n u b ln e o e y t m,te b ln e t e b u d b e g e i n o r e—p a e v l g h aa c o b o n y t d d sg ft e h h h s ot e—tp W M a y eP
A p i a o t o e h d f r VSR nd r t ba a e o r e v la e o tm lc n r lm t o o u e he un l nc d s u c o t g
D u — ig ,C A G Wa U C i j l H N n—cn2 n a g ( . e e E eg stt o o a o n eh oo , 6 0 0 1 H b i nryI tue f ct n adT cn l ni V i y g 策略改善了三相 V R的 网侧 电流波形 , S 实现三相 V R在 电网不平衡 下的正常运行 。 S 关键 词 : 不平衡 电网 ; 三相 V R; S 三维复空 间瞬时功率 ; 序电流 负
不平衡电网条件下的三相PWM整流器控制策略研究

不平衡电网条件下的三相PWM整流器控制策略研究不平衡电网条件下的三相PWM整流器控制策略研究一、引言随着电力系统的快速发展,不平衡电网条件下的电力质量问题逐渐凸显。
三相PWM整流器作为一种重要的功率电子装置,在现代电力系统中得到了广泛的应用。
然而,不平衡电压和负载条件对三相PWM整流器的性能和运行稳定性提出了严峻的挑战。
因此,研究不平衡电网条件下的三相PWM整流器的控制策略具有重要的理论和实际意义。
二、不平衡电网条件下的问题分析在传统的三相PWM整流器中,控制策略主要基于平衡电网条件下的理论模型进行设计。
然而,在实际运行中,电力系统存在各种不平衡因素,如电压不平衡、负载不平衡等。
这些不平衡因素会导致三相PWM整流器的输出电流和功率不平衡,进而影响整流器的功率因数和谐波性能。
因此,研究不平衡电网条件下的三相PWM整流器控制策略成为必然的趋势。
三、不平衡电网条件下的控制策略研究1. 电流平衡控制策略为了降低电流不平衡带来的影响,可以采用电流平衡控制策略。
该策略通过在整流器的控制环节中引入补偿算法,使得三相PWM整流器的输出电流保持平衡。
具体而言,可以利用滤波算法对电流进行在线监测,并根据监测结果调整PWM波形的控制参数,从而实现电流平衡控制。
2. 功率因数改进策略由于不平衡电压和负载条件的存在,三相PWM整流器的功率因数可能会下降。
因此,提出一种功率因数改进策略尤为重要。
在不平衡电网条件下,可以通过引入功率因数校正电路,并通过对校正电路的控制来实现整流器的功率因数改进。
同时,还可以通过动态补偿电流的方式来提高功率因数。
3. 谐波抑制策略三相PWM整流器的输出电流中往往存在着各种谐波成分。
在不平衡电网条件下,这些谐波成分会被进一步放大。
因此,研究谐波抑制策略对于提高整流器的谐波性能具有重要意义。
可以通过增加滤波电路的阻抗来抑制谐波,或者通过控制PWM波形的谐波变换来实现谐波抑制。
四、实验结果和讨论本研究在Matlab/Simulink中建立了三相PWM整流器的模型,并以不平衡电压和负载作为研究对象。
电网不平衡下三相锁相环研究

电网不平衡下三相锁相环研究1. 本文概述随着现代电力系统的快速发展,三相电力系统的不平衡现象日益凸显,对电力系统的稳定性和电能质量产生了严重影响。
为了解决这一问题,三相锁相环(ThreePhase PhaseLocked Loop, 3PPLL)作为一种有效的电力系统同步技术,受到了广泛关注。
本文旨在深入探讨电网不平衡条件下三相锁相环的工作原理、性能评估及优化策略,为提高三相电力系统的运行效率和稳定性提供理论依据和技术支持。
本文首先介绍了三相锁相环的基本原理,包括其数学模型和锁相机制。
随后,详细分析了电网不平衡对三相锁相环性能的影响,包括相位误差、频率偏移和稳态误差等方面。
在此基础上,本文提出了一种改进的三相锁相环结构,通过引入先进的控制策略和滤波技术,有效提高了锁相环在电网不平衡条件下的性能。
本文还通过仿真和实验验证了所提改进三相锁相环的有效性和优越性。
仿真结果表明,在电网不平衡条件下,所提锁相环具有更快的动态响应、更高的稳态精度和更强的鲁棒性。
实验结果进一步验证了仿真分析的结论,证明了所提改进三相锁相环在实际电力系统中的应用潜力。
本文对电网不平衡下的三相锁相环进行了全面研究,不仅分析了电网不平衡对锁相环性能的影响,还提出了一种有效的改进策略,并通过仿真和实验验证了其性能。
研究结果为三相电力系统的同步控制提供了新的思路和方法,对提高电力系统的运行效率和稳定性具有重要意义。
2. 电网不平衡的影响电网不平衡是一种常见的电力系统运行状态,它会对电力系统的稳定运行产生不利影响。
电网不平衡主要表现在三相电压或电流的不对称性上,这种不对称性可能由多种因素引起,如单相负载的接入、线路故障、发电机故障等。
(1)影响锁相精度:三相锁相环是依赖于三相电压或电流的对称性进行相位锁定的。
当电网出现不平衡时,三相电压或电流的对称性被破坏,导致锁相环难以准确锁定相位,进而降低系统的控制精度。
(2)增加系统振荡风险:电网不平衡可能导致系统出现负序和零序分量,这些分量会激发系统中的振荡模式,增加系统的不稳定性。
风力发电网侧变流器控制策略研究

风力发电网侧变流器控制策略研究摘要风力发电作为一种有效的可再生能源利用形式,近年来越来越受到关注,网侧变流器在风电机组运行过程中一直扮演着很重要的角色。
本文围绕网侧变流器的控制展开研究,以带LCL型滤波器的三相电压型PWM变流器(LCL-VSC)拓扑作为网侧变流器研究对象。
首先在平衡电网条件下建立了LCL-VSC的三相静止和两相旋转坐标系下的数学模型,为控制策略分析和控制系统设计提供了理论依据。
提出了风力发电应用中具有LCL滤波器的网侧变流器的一种多环控制结构,该结构采用电压外环外加三个逐层利用的电流内环,实现稳定的直流电压以及电流的前馈解耦和单位功率因数控制。
同时,给出了基于复功率理论的电容电压估计方法,减少了传感器数量。
为了在电网不平衡条件下对LCL-VSC有效的控制,必须计算不平衡的正负序相位。
本文提出了一种新颖的基于电网不平衡的锁相思路,既可以计算正序相位角也可以计算负序相位角,用于LCL--VSC的不平衡控制。
这种方案的主要思路是:先从不平衡电网中提取出正负序分量,然后对正负序三相电压采用SFR-SPLL分别锁相,计算出正负序相位角。
建立了在不平衡电网条件下LCL-VSC的数学模型,三相静止和两相旋转坐标系下的数学模型。
给出了基于LCL滤波器的不平衡电流指令算法。
按照不同的控制要求,可以分别实现了电网不平衡时网侧电流对称控制,或者抑制直流侧二次纹波控制。
完成了15kVA的LCL-VSC实验样机平台的搭建和调试。
通过仿真和实验结果验证了理论分析与设计的正确性。
关键词:风力发电;LCL;VSC;不平衡;多环控制Research on Control Strategy of Grid-side Converterfor Wind Power GenerationABSTRACTThe wind power generation is a kind of effective renewable energy source, which is received more and more attention in recent years. The grid-side converter plays a very important role in the wind power generation. This thesis does some research on control strategy of the grid-side converter, taking three-phase voltage source PWM converter with LCL filter (LCL-VSC) as the object of study. Firstly, under the balanced voltage condition, LCL-VSC mathematical model is established in the three-phase static and two-phase rotate coordinates, to provide the theory for the control strategy analysis and the control system design.Then a multiloop control scheme is proposed for LCL-VSC. Within this scheme, 3 cascaded inner current loops along with an outer voltage loop are used to achieve stable dc-link voltage, currents decoupling and feedforward, as well as the unity power factor control. With this scheme, the capacitor voltage estimation is performed with complex power theory resulting the omission of the transducers for the capacitor voltage measurement.To control the LCL-VSC effectively under unbalanced grid condition, the positive and negative sequence phase should be calculated. This thesis proposed a novel phase locked loop (PLL) based on the unbalanced grid condition, which may calculate the positive sequence phase angle and the negative sequence phase angle, used for LCL-VSC unbalanced control. The main idea of this method is first to draw the posive and negative sequence components under the unbalanced grid condition, then to get the phases of positive and negative sequence with the SFR-SPLL separately.The LCL-VSC mathematical model for unbalanced control is established under unbalanced grid condition. The reference current algorithm is given based on the LCL-VSC. For different purposes, it can be realized either symmetrical grid-side current or constant DC-side voltage without twice order ripple.Finally, a 15kVA LCL-VSC experimental system is established. The simulation and the experimental result verify the theoretical analysis and the design.Keywords: Wind power generation; LCL; VSC; unbalance; Multi-loop control目录第一章绪论 (1)1.1论文的研究背景和选题意义 (1)1.1.1风力发电及其意义 (1)1.1.2国内外风电产业发展概况 (1)1.1.3风力发电变流器的产业现状 (2)1.1.4论文的选题意义 (3)1.2风力发电中的网侧变流器研究现状 (3)1.2.1风力发电中的电气系统 (3)1.2.2网侧变流器的拓扑结构 (5)1.2.3网侧变流器控制策略的研究现状 (6)1.3本论文的主要目标和主要工作 (8)第二章基于LCL-VSC网侧变流器建模与控制 (9)2.1引言 (9)2.2三相LCL-VSC数学模型 (10)2.2.1三相静止(a , b, c)坐标系下的数学模型 (11)2.2.2两相静止坐标系(D, Q)下的数学模型 (12)2.2.3两相旋转坐标系(d, q)下的数学模型 (14)2.3LCL-VSC多环控制策略 (14)2.3.1系统控制结构 (17)2.3.2并网电流指令算法 (18)2.3.3电流控制器设计与稳定性校验 (20)2.3.4直流电压环控制器设计 (25)2.3.5基于复功率理论的电容电压估计 (26)2.4多环控制策略仿真与分析 (27)2.4.1电流环仿真 (28)2.4.2电压环仿真 (30)2.5总结 (30)第三章电网不平衡及其关键问题研究 (31)3.1引言 (31)3.2三相电网不平衡 (32)3.2.1电网不平衡理论分析 (32)3.2.2不平衡系统的研究方法 (33)3.2.3正负序检测 (35)3.3软件锁相环(SSFR-SPLL)及其设计 (41)3.3.1基本原理 (41)3.3.2PLL模型的简化 (43)3.3.3参数计算 (44)3.4基于双SFR_SPLL在不平衡电网中的应用 (48)3.4.1基本结构 (48)3.4.2仿真分析 (49)3.5总结 (51)第四章LCL-VSC不平衡控制策略 (52)4.1引言 (52)4.2不平衡电网下VSC数学模型 (52)4.2.1三相静止坐标系(a-b-c)下的数学模型 (53)4.2.2同步旋转坐标系(d, q)下的数学模型 (55)4.3电网不平衡时电流指令算法 (58)4.4双矢量电流控制策略研究 (61)4.4.1系统控制结构 (61)4.4.2抑制网侧负序电流的控制策略 (62)4.4.3抑制直流侧二次纹波的控制策略 (63)4.5仿真分析 (64)4.6总结 (65)第五章系统设计及实验分析 (66)5.1LCL-VSC样机设计 (66)5.1.1主电路参数选择 (67)5.1.2IPM模块选择 (67)5.1.3控制模块处理器的选择 (68)5.1.4功能模块电路设计 (69)5.1.5试验系统软件设计 (72)5.2系统实验结果分析 (75)5.2.1平衡电网VSC控制 (75)5.2.2不平衡电网与锁相环 (76)5.2.3不平衡电网VSC双电流环控制 (77)第六章总结与展望 (79)6.1总结 (79)6.2展望 ................................................................... 错误!未定义书签。
三相变频空调电网不平衡容错控制技术研究

三相变频空调电网不平衡容错控制技术研究胡斌 龙谭(广东美的制冷设备有限公司 广东佛山 528311)摘要:当三相电网不平衡时,三相电网供电的变频空调容易因网侧电流突变而触发过流保护停机。
为了增强三相变频空调在电网不平衡下的容错运行能力,文章探明了三相电网不平衡下的可控裕量与输入输出电压调制比、电网电压不平衡度之间的关系,并提出了不可控区域的退化Boost控制。
实验结果表明,采用该控制方案的三相变频空调即便在电网缺一相时仍能输出较高的功率。
关键词:电网不平衡 三相维也纳功率因数校正 容错控制 电网缺相中图分类号:TN77文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2023)23-0105-04 Research on Fault-Tolerant Control Technology for theUnbalanced Power Grid of Three-Phase Variable-Frequency Air ConditionersHU Bin LONG Tan(Guangdong Midea Refrigeration Equipment Co., Ltd., Foshan, Guangdong Province, 528311 China) Abstract:When the three-phase power grid is unbalanced, the variable-frequency air conditioner powered by the three-phase power grid is prone to shutdown because sudden changes in the current on the grid side trigger over‐current protection. In order to enhance the fault-tolerant operation ability of three-phase variable-frequency air conditioners under unbalanced power grids, the article verifies the relationship between the controllable margin un‐der unbalanced three-phase power grids and the input-output voltage modulation ratio and the voltage imbalance degree of power grids, and proposes a degraded Boost control for uncontrollable areas. The experimental results show that the three-phase variable-frequency air conditioner that uses this control scheme can still output higher power even when one phase of the power grid is missing.Key Words: Unbalanced power network; Three-phase Vienna power factor correction; Fault-tolerant control; Phase loss in the power network电网供电的变频空调需要先通过整流电路将交流电压变换成直流电压,再通过逆变电路驱动变频压缩机,最终实现压缩机的变频调速。
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大的无功冲击 ) ,这时应该采用顺序控制 ,即将一组桥工作在整 流状态 , 二组桥工作 在逆变状态实现 降压启动 。 然后再将二组桥 由逆变状态向整流状态推进 , 逐步升压 至同步控制 (  ̄ Ao=0) 状
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[]H0 2 NG— E S S 0K 0NG, ANGHE m.Du l c re t KW E Na a u rn
作者 简介 :吴兴华 ( 一 ) 1963 ,男,工程师 、讲 师 ,电气教研 室主任 ,研 究 方 向: 电 气传 动 、工 业控 制 等 。
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参 考文 献 :
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[ 田泽 . 3 J ARM 9 嵌入 式开 发实验 与实践[ J M ,北京 : 北京航 空航 天大学 出版社 ,2006 [ 4】 张 . 2位嵌入式 系统硬 件设 计与调试[ 】 北 京 : 3 M . 机械工 业 出版 社 , 2 0 0 5. [ 】 吴涤 ,蒋朝根 . 5 液晶汉显驱 动程序设计[ 】 四川工业学院 J. 院报 ,2 0 ( 0 3 3) 作 者 简介:李 卫 中 ( 1983一 )男,湖北汉 川人 ,中国地质 大 学硕 士 研 究 生,研 究方 向: 自动控 制 。
mo ue s ei cto [ 】Ma ,2 0 d l pcf ain Z i y 3 1 02
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[ 电力 电子技术 . 1】 孙树朴 ,李 明,伍小杰等[ 】 徐 州 : M . 中国 矿业 大学 出版社 . 0 20 0年 . [ 宋虎 ,焦 文 良,全吉男 . 2】 顺序 控制 的矿井直 流提升 机谐 波分析[】 煤炭学报 . 0 2 6 : 61 6l J. 2 0 ( )6 -6
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本研 究 以 ARM9芯 片 S C2 1 X 和 TFT型 LCD模块 3 4O L 0 7 DC 2 Q 5Q3 0 为硬件基础 , 对硬件接 口电路和软件进行 了设 计。
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波最低次数越高 , 且幅值也越小 ,畸变 因数更接近于 1 ,从而提
高了功率 因数。
态稳定运行 ,从而可 以提高功率因数 。
参 考文 献 :
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由以上谐波分析 以及矿 ̄N3 机启动要求可知 : - + 矿井提升机 在深控时 , 低速爬行时及轻载时应避免过大的 电枢 电压 ( 产生较
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经 验 交 流
Y ch c e nialCo mun c to m i a i ns
《 动 化 技 术 与 应 用 2 0 自 0 7年 第 2 第 1 期 6卷 1