摘要：模块化多电平铁路功率调节器作为一个耦合的多变量非线性系统,传统PI控制的直接功率控制难以实现对系统的精确解耦.本文提出了一种基于线性扩张状态观测器的反馈线性化直接功率控制方法,根据Lie导数构建了模块化多电平铁路功率调节器(MMC-RPC)两输入/两输出功率仿射模型,设计了精确反馈线性化功率解耦控制器.针对不确定因素等扰动对精确反馈线性化控制效果的影响,设计了线性扩张状态观测器对扰动进行观测和补偿,实现了功率的精确跟踪控制.最后,通过MATLAB/Simulink平台搭建仿真模型对所提控制方法进行了验证.

摘要：针对于小型分布式发电机输入源变化范围较大的问题,提出一种3开关单级单相升压降压逆变器拓扑结构。该逆变器能够满足宽输入电压范围下的独立负载运行和并网发电运行,且具有器件最少、控制简单和效率高等优点。通过对该逆变器各个工作模式下的等效电路和数学建模进行分析,比较了断续导电模式(DCM)和连续导电模式(CCM)的区别,推导给出了DCM下的交流小信号模型,提出了闭环SPWM调制策略。最后通过仿真和实验验证表明,该新型逆变器拓扑能够实现直流输入电压从50 V到300 V的独立负载运行和并网运行,且输出电流波形满足并网要求,整机效率达到90%以上。

摘要：为解决传统牵引供电系统中存在的电能质量和过分相问题,介绍了一种基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电系统(MMC-MTDC)的新型牵引供电系统。分析了新型牵引供电系统中出现的直流电压、电流二倍频波动问题,主要有两方面原因:一是受端单相H桥型模块化多电平换流器(SPH-MMC)正常工作时内部环流将流入直流侧引起直流电压、电流二倍频波动;二是送端三相MMC因电网电压不平衡时桥臂中存在的零序电压分量造成直流电压、电流二倍频波动。为此,对于SPHMMC基于准比例谐振控制器和二阶广义积分器设计环流抑制控制器;对于三相MMC设计无需锁相环和无需电流正、负序分解的电网不对称故障控制器,利用电压补偿技术设计直流侧二倍频波动抑制器。最后,以三端单相-三相MMC-MTDC仿真模型为例验证该文的分析结果和所提出的控制策略。

摘要：为了进一步提升电网电压不平衡时模块化多电平换流器型高压直流输电(MMC-HVDC)的电能传输质量,在αβ坐标系下提出一种无需交流电流正负序分离的MMC直接功率补偿策略,并对电网电压不平衡时MMC交流侧功率和瞬时功率进行了理论分析;针对MMC的零序环流将进入直流侧引起直流电压/电流2倍频波动的问题,基于比例谐振控制器设计了环流抑制控制器;最后在PSCAD中建立仿真模型验证所提出的控制策略和理论分析。仿真结果表明:在电网电压不平衡工况下,在消除负序电流和抑制有功功率波动2种控制目标下,MMC直流电压均可能出现2倍频波动,所设计的直接功率补偿控制系统可以分别有效地抑制网测负序电流或交流侧有功功率的2倍频波动,环流抑制控制器可以有效抑制直流侧2次波动。

摘要：针对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Convert,MMC)三相桥臂相间环流问题,基于微分平坦理论推导出一种环流抑制控制模型。通过分析MMC相间环流的产生本质,根据微分平坦理论的定义,选取系统的输入,输出和中间量,证明了设计出的环流抑制控制器满足微分平坦理论的条件。基于该理论设计的环流抑制控制器,能够大大降低桥臂电流中的环流分量,使其更接近正弦波。最后通过Matlab/Simulink搭建了相应的MMC仿真模型,在未影响MMC外部电压电流的情况下,仿真结果证明了该环流抑制控制模型的有效性,为环流抑制控制器的设计提供了一种新的思路。

摘要：针对牵引供电系统中存在的电能质量差、系统惯性小、短路比低等问题,模仿同步电机的工作特性提出了一种与虚拟惯性相结合的功率同步控制策略。对采用模块化多电平换流器结构的铁路功率调节器(modular multilevel converterrailway static power conditioner,MMC-RPC)使用该控制策略,能使MMC-RPC具有类似于同步电机转子的惯性,可为牵引网提供惯性支撑,提高其抗扰动能力;同时无锁相环(phase locked loop,PLL)的控制器设计规避了弱交流系统对传统锁相环的影响,提高了MMC的稳定性。建立了小信号数学模型,与矢量控制、直接功率控制的MMC-RPC进行仿真对比,所得出的控制性能与治理效果验证了上述控制策略的有效性与优越性。

摘要：为解决传统牵引网中存在的负序、无功和谐波等电能质量问题,在模块化多电平换流器结构的铁路功率调节器(MMC-RPC)中,引入反推控制理论设计电流内环,以此替代传统双闭环电流内环,提出了一种适用于MMC-RPC的反推矢量控制策略。首先建立了MMC-RPC数学模型;其次详细论述了反推矢量控制策略的原理及设计过程;最后以V/v变压器供电方式为例,在MATLAB/Simulink中搭建了MMC-RPC仿真模型进行仿真。仿真结果表明,与传统双闭环矢量控制相比,该控制策略在系统参数变化时能够稳定跟踪给定信号,提高系统的动静态性能和鲁棒性,具有更低的电流谐波失真。

摘要：为了降低多端直流输电系统中电网三相不平衡故障对系统直流电压、功率调节的准确性和快速性的不良影响,基于最优潮流控制理论提出一种直接功率控制策略。首先分析系统损耗对网络潮流的影响,提出无需知道网络参数的最优潮流优化方法,得出期望功率参考指令;然后在对模块化多电平换流器瞬时功率特性分析的基础上,以消除电网不平衡时直流电压波动为目标设计直接功率控制器,针对故障电压降落和交流侧负序电流对功率参考指令进行修正,并采用前馈解耦控制直接建立功率与电压的关系。最后在PSCAD仿真平台上搭建四端直流输电系统,结果表明该控制策略在稳态和暂态故障情况下都可实现系统潮流最优分配和直流电压稳定的目的。

摘要：在采用传统双闭环控制策略的模块化多电平换流器(MMC)中,电感参数变化可能对设备造成不良影响。为此,利用αβ坐标系中电压和功率之间的数学模型,设计了一种无锁相环的直接功率控制(DPC)策略。该DPC中,通过一种无需使用系统角频率和电感参数的功率解耦控制器,将传统的双闭环简化为αβ坐标系中的单个功率环,避免系统频率偏移和电感参数变化对控制系统的不良影响。同时,该DPC还能实现有功功率和无功功率的独立解耦控制。仿真结果表明,与传统控制策略相比,所提DPC具有更小的功率波动、较好的谐波抑制能力以及较快的系统动态响应,适用于与强电网联接的换流站。

摘要：采用模块化多电平换流器构造的新型铁路功率调节器(MMC-RPC)实现牵引供电系统电能质量问题综合治理具有诸多优点,但MMC结构特点会导致MMC-RPC存在环流问题。因此通过对牵引供电系统补偿原理的分析,结合MMC-RPC补偿电流特点,建立单相MMC的数学模型,分析了环流产生的机理。在理论分析的基础上,采用比例–积分–复数积分控制器设计了一种适用于MMC-RPC单相系统的环流控制器。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,计算与仿真共同验证了MMC-RPC存在偶数倍频环流,其流入直流端会引起直流电流和电压的波动,仿真说明了本文环流控制能策略有效抑制环流。