直接功率控制

摘要： 给出了T型三电平整流器的直流侧电压与交流侧电流的自然开关轨迹.基于该轨迹,将直接功率控制理论与自然开关轨迹理论结合,给出了自然切换控制方法.在该控制方法下,负载扰动时,输出电流超调严重,系统动态过程不平滑.针对该现象,依据直流变换器中电流峰值控制的思想,提出了适用于自然切换控制方法的电流峰值控制策略,即在原有自然开关轨迹上增加第三运行轨迹,对输出电流直接限幅控制,使得系统动态过程更为平滑.并在Matlab 2019a仿真环境中进行了验证.

摘要： 针对传统dq电流解耦双闭环控制的单相级联H桥整流器受系统电感参数变化的影响,同时为避免系统频率偏移的干扰,提出了一种无需电感参数和系统角频率的新型直接功率解耦控制器,实现了有功、无功功率的独立控制.并利用级联延时信号消除算法提取基波正序分量,消除谐波信号带来的影响.在MATLAB/Simulink中搭建了三级联H桥整流器进行仿真分析,仿真结果验证了所提控制方法下直流侧电压波动小,系统响应速度快,谐波抑制能力强的特点.

摘要： 并网逆变器工作在弱电网(高阻抗电网)时性能会受到较大影响,这归因于在非常弱的电网下,锁相环与电流环控制之间的相互耦合作用会导致弱电网中的谐波问题,甚至使系统不稳定。在设计分析控制系统时,通常忽略锁相环而产生未建模分析的影响。针对此问题,提出了一种无锁相环的控制策略,该策略是通过直接功率控制理论推导出的矢量电流控制,结合了两者的优点。为了给功率计算提供更加精准可靠的电压信息,采用了一种基于二阶广义积分原理的电压观测器,避免了使用电压传感器和锁相环。此外,为使该策略在非理想条件下具有更好的稳定性和抗干扰能力,由推导的电流模型设计了具有鲁棒性的无源控制器。最后在高阻抗、容性电网条件下进行了实验验证,表明了所提控制具有增强的动态性能和鲁棒性。

摘要： 为提高双馈风力发电机DFIG(doubly-fed induction generator)的运行性能,提出一种扩张状态观测器与二阶滑模控制相结合的DFIG直接功率控制策略。首先,分析了以有功、无功功率为状态变量的DFIG数学模型。然后,引入扩张状态观测器,对系统状态变量与包含大量耦合项以及辅助激励变量项等因素在内的集总不确定项进行估计。最后,设计基于super-twisting算法的二阶滑模控制方法,并运用Lyapunov第二法证明了其稳定性。通过Matlab/Simulink仿真并与二阶滑模控制进行对比验证,结果表明,该控制策略能削弱功率和电磁转矩的抖振,增强了系统鲁棒性。

摘要： 三相六开关Vienna整流器在采用传统PI双闭环控制器进行控制时,存在参数整定复杂、直流侧电压超调量大、抗干扰能力差等问题。为此,提出了一种自抗扰准PR控制策略。基于直接功率控制理论,外环采用自抗扰控制降低直流侧电压超调量,提高系统抗干扰能力;内环采用准PR控制器实现电流控制器的无静差跟踪,抑制谐波分量。通过在Matlab/Simulink中搭建三相六开关Vienna整流器的自抗扰准PR控制系统仿真模型,验证了控制策略的正确性与有效性。

摘要： 为减小双有源桥(DAB)变换器的电流应力和导通损耗,提升变换器效率,该文提出一种三重移相(TPS)调制模式下的电感电流优化控制方法。针对TPS调制模式下DAB多工作模式产生的复杂优化问题,该文在交流模型的基础上,借鉴对称变换和空间投影思想对变换器可行域进行化简,并以减小电感电流为优化目标,采用最优性条件进行求解得到优化结果。此外,为进一步提高动态性能,提出一种基于最小电感电流有效值模型的直接功率控制(DPC)算法,在输入电压波动和负载突变的情况下,变换器能实现电压快速无超调稳定输出。最后,在SiC器件的小功率实验平台上进行实验,验证了该控制策略的优越性。

摘要： 高原铁路存在长大坡道、外部电源容量较小等问题,加之常规高速铁路固有的负序和过分相问题,使得高原铁路牵引供电系统面临较大困难。牵引变电所全线贯通供电是解决高原铁路供电问题的有效技术手段之一。针对现行同相牵引供电系统和贯通供电系统的不足,提出一种采用组合式变换器的贯通同相供电系统方案。介绍贯通供电系统和功率平衡原理,采用瞬时功率理论设计直接功率控制器,完成控制系统的设计。以3个变电所构成的贯通系统为例,搭建负序治理的相关仿真模型。仿真结果表明,所提方案和控制策略具有有效性和准确性。

摘要： 提出了光电互补同时供电的系统模型,对于市电PWM整流部分采用了模型预测直接功率控制。结合应用场景分析了在光伏供电严重波动情况下传统电压PI外环控制本身的滞后性,以及该控制下直流母线电压较大超调的过程。针对以上的问题,提出了将负载功率和光伏输出功率引入到模型预测直接功率控制环中,并与传统PI外环切换控制的策略。经过仿真验证,在光照剧烈变化时,所提控制策略的直流电压变化量比传统的电压PI外环控制策略小,对网侧电流的快速傅立叶变换分析也证明了所提策略的谐波含量更少,进一步验证了所提策略的优越性。

摘要： 针对模型预测直接功率控制(MPDPC)在选择电压矢量时计算量庞大、计算复杂的问题,提出一种基于简化控制集的模型预测直接功率控制策略。充分考虑双三相系统多矢量多自由度的特点,合成虚拟电压矢量代替大矢量作为备选矢量,以抑制定子电流谐波。根据无差拍原则预测下一时刻的给定功率,以给定功率和反电势等参数作为判断条件,估计目标电压矢量的位置,从而简化控制集,达到简化计算量的效果。在此基础上,针对单矢量控制策略下系统功率性能差的缺陷,进一步引入占空比调制思想,扩大矢量调制范围,抑制相电流谐波以及功率脉动。实验结果证明,所提的简化控制集模型预测直接功率控制可以在改善稳态性能的同时,提升动态响应速度,并有效减小计算负担。

摘要： 针对传统的交-直-交变频器中电能无法双向传递和电机的再生能量在滤波电容上产生的泵升电压过高的问题,提出了一种整流侧部分采用引入新型开关矢量表的直接功率控制(direct power control,DPC),机侧变流器采用引入空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)技术的转子磁场定向矢量控制的双PWM变频调速系统,仿真实验的结果表明,将该DPC控制的双PWM变频调速系统用于泵站电机不仅能减小网侧电流的谐波,而且可以较好地抑制负载突变时直流电压的波动,加快整流侧和逆变侧的动态响应,大大提高系统的抗扰能力,从而减小电容体积并降低成本。

摘要： 直接功率控制应用于双馈风力发电机系统中,可以获得良好的动态性能.但其在双馈风电机组低电压穿越后转子电流振荡较大,易引起Crowbar再动作.对此,提出一种改进的直接功率控制方法,制转子电流振荡过大,可改善双馈风电机组LVRT特性,使机组在Crowbar切出后快速稳定且不会引起Crowbar的再次动作.通过仿真比较,证明了所提出的控制方法应用于双馈风力发电系统的可行性和优越性,验证了该控制方法比矢量控制更快恢复稳定,比传统直接功率控制对转子电流振荡抑制更明显.

摘要： 针对采用常规PI控制对系统参数变化较为敏感的弊端,本文在详细分析Vienna整流器的直接功率控制数学模型的基础上,设计一种基于滑模变结构的直接功率控制策略,详细推导该控制方案,给出具体设计过程.最后利用MATLAB/SIMULINK和实验平台进行仿真及实验,结果表明:基于直接功率控制的滑模控制策略简单易行,而且具有较好的鲁棒性和动态性能.

摘要： 为提高三相Vienna整流系统的动态响应速度和抗干扰能力,以及降低网侧输入电流谐波含量,本文提出基于Vienna整流器的模型预测直接功率控制策略.首先建立Vienna整流器在abc坐标系下的数学模型;然后,基于瞬时功率理论推导两相静止αβ坐标系下的功率预测模型,提出基于Vienna整流器的模型预测DPC算法.该控制算法通过在整流系统中引入准积分反馈校正环节,对系统有功和无功功率给定值进行优化;并通过功率预测模型及功率误差最小原则,计算出参考电压矢量的表达式.最后,利用仿真和实验证明模型预测直接功率控制策略的可和有效性.

摘要： 随着电力电子技术的不断发展,直接连接于电网的电力电子变换装置显著增加.尤其在调速驱动及其它大功率电能变换装置中,对三相电压源变换器的需求尤为明显.三相电压型PWM整流器是AC-DC变换的重要装置,可实现直流母线电压可控及单位功率因数运行,近年来,三相电压型PWM整流器的控制策略逐渐成为研究热点.本文首先从传统直接功率控制策略(Direct Power Control,DPC)入手,在三相PWM整流器的数学模型与瞬时功率理论的基础上,介绍了电压定向直接功率控制(Voltage based DPC,V-DPC)的原理和基本概念,对开关表的生成原理进行了推导,对传统开关表的不足提出改进方案,并分析了无功功率失控的机理.仿真分析表明,新型开关表在抑制无功功率失控方面具有更强的能力.

摘要： 为了解决减小了功率器件的电压等级、降低变频器成本、实现有功功率和无功功率的解耦控制等问题,本文提出了一种基于开绕组无刷双馈风力发电机的直接功率控制方法,该控制方法将无刷双馈电机控制绕组不同相的绕组连接全部解开,并在绕组两端各接一个双向变频器同时对其供电,开绕组结构的BDFG由两台变频器同时向控制绕组馈电,每台变频器的容量只需为原来的一半,减小了功率器件的电压等级,可以节省变频器成本.开绕组结构还会产生更多的基本电压矢量,使控制方法更加灵活.直接功率控制方法可以对有功功率和无功功率的独立控制,实现单位功率因数调节,特别适合使用在风力发电系统中.本文基于直接功率控制方法在Matlab/Simulink平台搭建了其仿真模型,并对控制方法进行仿真,仿真结果证明了控制方法的有效性和正确性.

摘要： 为了改善风力发电中发出的电能不稳定,功率因数低等问题,提出了一种基于双馈感应电机的直接功率控制方法,该控制方法分为网侧变流器控制和转子侧变流器控制两部分,网侧变流器实现了直流母线电压恒定的功能;转子侧变流器的控制方法计算量小,控制方法易于实现,能够独立控制双馈感应电机定子输出的有功功率和无功功率,实现了单位功率因数控制,并且输出功率不受电机转速突变影响,特别适合于风力发电场合.本文基于直接功率控制方法在Matlab/Simulink平台搭建了其仿真模型,并在两种运行模式下对控制方法进行仿真,仿真结果证明了控制方法的正确性.

摘要： 本文基于无刷双馈发电机的数学模型在Matlab/Simulink平台搭建了电机的仿真模型及直接功率控制系统模型,在亚同步、同步、超同步三种运行模式下对直接功率控制策略进行仿真,仿真结果证明了该控制方法的正确性,且控制效果理想.

摘要： 本文以UPFC在dq两相同步旋转坐标系中的数学模型为基础,结合瞬时功率理论,推导出UPFC注入到线路末端的瞬时功率与串联变换器出口电压的关系,建立了固定频率的UPFC直接功率控制模型,采用功率前馈解耦,解决了有功功率和无功功率的耦合问题,分别给出了基于线路末端功率和UPFC输出端功率的控制策略.相比传统的基于直接电流控制的UPFC间接功率控制方法,本方法实现了线路有功功率和无功功率的直接控制,减少了PI控制器的数量,加快了功率控制的动态响应.PSCAD/EMTDC的仿真结果表明文中控制策略具有良好的动态和稳态性能.

摘要： 20世纪90年代初，Tokuo Ohnishi提出了一种将瞬时有功功率、无功功率用于PWM变换器闭环控制系统中的新型控制策略，随后 Toshihiko Noguchi等学者进行了研究并取得了进展。这种被称为直接功率控制(Direct Power Control, DPC)的控制策略与通常的电流控制策略相比，具有更高的功率因数、更低的THD、高效率、算法和系统结构简单等优点，日益引起国内外学者的关注。本文结合目前已见的有关DPC的文献，从DPC的具体实现方法与其实际应用场合两个大的方面对电力电子装置中应用的DPC策略进行了分类和介绍，最后对目前应用的DPC策略进行了概括和总结。

摘要： 直接功率控制的动态响应比电压定向控制(VOC)快，无内部电流环，省去交流电压传感器，但其开关频率高且不固定，所以将SVPWM控制与直接功率控制相结合，使开关频率固定，动态响应好。在simulink和基于加拿大Lyrtech公司的VHS-ADC这一FPGA高速数字信号处理平台上分别搭建了连续域和离散域模型，实验验证了其离散域模型的正确性．在实际样机中，可利用自动代码生成工具将整流器的离散域模型生成代码，下载到FPGA芯片中。方便了样机开发和试制。

摘要： 本公开属于电力电子变换器模型预测控制技术领域，提供了一种高频高效功率变换直接功率快速精准控制方法，包括以下步骤：基于高频链矩阵变换器拓扑构建高频链矩阵变换器输入侧功率模型；根据所构建的高频链矩阵变换器输入侧功率模型和预设的无差拍参考电流矢量预测数学模型，得到下一采样时刻的参考电流矢量的预测值；其中，所述无差拍参考电流矢量预测数学模型根据当前时刻电网电压、电流的采样值及下一时刻有功、无功功率指令值，直接基于下一采样时刻的参考电流矢量进行预测。

摘要： 本发明公开了一种三相电压型PWM变换器的滑模功率抵消直接功率控制方法，在使有功功率实际值减少且无功功率实际值增加和使有功功率无功功率实际值均减少时，寻找另一非零电压矢量，得到一个改进矢量表，然后根据电网电压位置角所在扇区、有功功率与无功功率的实际值和有功功率与无功功率的参考值，从改进矢量表中选择三个可以同时减小有功、无功功率实际值与参考值间误差的最佳电压矢量，并根据有功功率参考值、无功功率参考值计算各个矢量的作用时间。本发明方法控制算法简单，易于实现，能够提高到达阶段的趋近速度，抑制系统的输出抖振，同时抑制有功功率和无功功率的稳态纹波，而且电流畸变率低，使系统具有优良的动静态性能。

摘要： 本发明公开了一种不平衡电网下DFIG基于拓展有功功率的滑模变结构直接功率控制方法，其在不平衡电网下DFIG数学模型的基础上，提出了一种拓展的有功功率，并将这种拓展的有功功率和传统的无功功率作为控制对象，将滑模变结构算法与DPC技术相结合，进而提出了一种改进的基于拓展有功功率的滑模变结构直接功率控制策略；本发明方法在无需电网电压电流正负序分离的前提下，就可以实现DFIG在不平衡电网下的有效控制，得到平稳的电磁转矩和无功功率以及正弦的定子电流；本发明控制系统实现极为简单，不需要锁相环对电网电压的频率进行实时监测。

摘要： 本发明公开了一种基于虚拟磁链定向的功率前馈预测直接功率的控制方法：采用虚拟磁链定向，无需交流侧电压传感器，节约成本；负载侧功率前馈与电压平方外环共同构成给定有功功率，功率内环采用预测直接功率控制，无需锁相环，控制精度高；电流谐波含量低，并采用空间矢量调制方式，开关频率固定，易于滤波器的设计；采用负载功率前馈的方法减小电容的大小，可提高系统的动态响应速度，且具有良好的稳态与动态性能。

摘要： 本发明提供了一种直接网侧功率控制的单相功率因数校正器，包括功率电路、辅助电路和控制模块，其中：所述功率电路完成单相AC-DC的功率变换；所述辅助电路连接所述功率电路，完成对输入电压、输入电流、输出电压的瞬时检测和对原始PWM脉冲的驱动，并将测量电量输出到控制模块；所述控制模块接受所述辅助电路各种检测电量后，按照直接功率控制和单周期控制原理进行数字运算和逻辑处理，并得到原始驱动脉冲，最后借助功率电路完成功率因数校正，并输出稳定的直流电压。本发明实现网侧单位功率因数的单相交流-直流变换，具有响应速度快、抗干扰能力强、适应较宽范围负载变化，且具有负载跟随特性，是一种理想单相功率因数校正方案。

摘要： 高功率因数感应电动机直接功率控制系统，实现三相感应电动机在轻载或空载情况下的节能控制，它主要由数字信号处理器TMS320F2808为核心的控制器、三相桥功率放大器、三相桥驱动电路、三相感应电动机、三相二极管整流器、功率因数检测环节、电流检测环节、编码器转速检测环节、功率因数测量环节、+24V开关电源、+15V开关电源、±12V开关电源、+5V开关电源等组成。本发明通过采用功率因数测量的直接功率控制方法，控制三相感应电动机在轻载或空载工况下的定子磁链幅值，调节电动机瞬时无功功率，从而有效提高电动机功率因数，达到良好的节能效果。

摘要： 本发明公开了一种三相电压型PWM变换器的滑模功率抵消直接功率控制方法，在使有功功率实际值减少且无功功率实际值增加和使有功功率无功功率实际值均减少时，寻找另一非零电压矢量，得到一个改进矢量表，然后根据电网电压位置角所在扇区、有功功率与无功功率的实际值和有功功率与无功功率的参考值，从改进矢量表中选择三个可以同时减小有功、无功功率实际值与参考值间误差的最佳电压矢量，并根据有功功率参考值、无功功率参考值计算各个矢量的作用时间。本发明方法控制算法简单，易于实现，能够提高到达阶段的趋近速度，抑制系统的输出抖振，同时抑制有功功率和无功功率的稳态纹波，而且电流畸变率低，使系统具有优良的动静态性能。

摘要： 本发明公开了一种不平衡电网下DFIG基于拓展有功功率的滑模变结构直接功率控制方法，其在不平衡电网下DFIG数学模型的基础上，提出了一种拓展的有功功率，并将这种拓展的有功功率和传统的无功功率作为控制对象，将滑模变结构算法与DPC技术相结合，进而提出了一种改进的基于拓展有功功率的滑模变结构直接功率控制策略；本发明方法在无需电网电压电流正负序分离的前提下，就可以实现DFIG在不平衡电网下的有效控制，得到平稳的电磁转矩和无功功率以及正弦的定子电流；本发明控制系统实现极为简单，不需要锁相环对电网电压的频率进行实时监测。

摘要： 本发明公开了一种基于虚拟磁链定向的功率前馈预测直接功率的控制方法：采用虚拟磁链定向，无需交流侧电压传感器，节约成本；负载侧功率前馈与电压平方外环共同构成给定有功功率，功率内环采用预测直接功率控制，无需锁相环，控制精度高；电流谐波含量低，并采用空间矢量调制方式，开关频率固定，易于滤波器的设计；采用负载功率前馈的方法减小电容的大小，可提高系统的动态响应速度，且具有良好的稳态与动态性能。

摘要： 本发明公开了一种三相功率变换器变矢量个数直接功率控制方法，该方法是通过在瞬时功率理论的基础上得出改进矢量表，即在一个控制周期内同时引入一个或两个非零矢量和一个零矢量，然后根据电网电压位置角所在扇区、有功功率与无功功率的实际值和有功功率与无功功率的参考值，从改进矢量表中选择两个或三个可以同时减小有功功率、无功功率与参考值间误差的最佳电压矢量。本发明方法控制简单，算法简单，易于实现，可以明显地减小有功功率波动和电流谐波，保证系统的控制品质。