馈能式非线性负载模拟装置电流跟踪无差拍控制策略 a current tracking deadbeat control scheme for energy feedback nonlinear load simulator.pdfVIP

第37卷第10期 电力系统自动化 V01．37No．10 AutomationofElectricPower 25．2013 2013年5月25日 Systems May DOI：10．7500／AEPS201206213 馈能式非线性负载模拟装置电流跟踪无差拍控制策略 王宝安，唐钰政，黄学良，张金望 (东南大学电气工程学院，江苏省南京市210096) 摘要：为构建绿色、节能的电能质量装置测试平台，将2个电压源变换器(VSC)形成背靠背拓扑结 构，搭建了一台馈能式非线性负载模拟装置。在采用数字信号处理器(DSP)进行控制时，控制延时 会带来较大误差甚至使系统失稳。传统的无差拍控制忽略了延时，电流跟踪效果不理想。对传统 无差拍控制进行改进，提出一种基于采样反馈电流预测的无差拍控制，通过将采样周期和载波周期 的起始时刻错开一定时间，并在此时间内进行反馈电流预测，可以准确计算出下一拍所需的调制信 号。最后，采用传统无差拍控制算法与改进后的无差拍控制算法，在样机上进行了实验，实验结果 表明，基于采样反馈电流预测的无差拍控制算法有效提高了控制精度和时间利用率。 关键词：能量回馈；非线性负载；电压源变换器；控制延时；无差拍控制；反馈电流预测；电能 质量 0 引言 开关周期的中间时刻采样获得新变量，对误差进行 校正，这种方法在一定程度上提高了系统稳定性，但 随着电力电子设备在电力系统中应用的普及， 采样延时导致的控制误差依然存在。 由其非线性特性带来的谐波问题越来越不容忽视， 本文对三相VSC的无差拍控制进行了研究。 各种电能质量监测、计量、补偿装置应运而生。非线 从延时的角度出发，分析了延时阶段的控制量及电 性负载模拟是对这些装置进行测试的基础。传统的 流变化，提出了一种对采样反馈电流进行预测的无 非线性负载模拟装置采用功率电阻、整流桥等无源 差拍控制算法，并将其应用于馈能式非线性负载模 器件，装置能耗高、调节不灵活，且会加剧电网侧的 拟装置，取得了较好的控制效果。 谐波污染。本文采用2个电压源变换器(VSC)形成 背靠背拓扑结构，搭建了一台馈能式非线性负载模 1 馈能式非线性负载模拟装置的结构与电 拟装置[1]，实现了模拟非线性负载的功能，且装置能 路模型 耗低，调节灵活，对电网谐波污染小。 1．1 馈能式非线性负载模拟装置的结构 电流跟踪控制是馈能式非线性负载模拟装置的 馈能式非线性负载模拟装置的结构如图1 控制核心。无差拍控制具有开关频率固定、动态响 所示。 应速度快等优点[2]，非常适用于馈能式非线性负载 模拟装置的电流跟踪控制。然而，无差拍控制存在 2个主要缺点[3]：一是对系统参数敏感；二是数字化 实现无差拍控制时，当采样与计算延时同开关周期 相比不可忽略时，会使控制误差增大，容易造成系统 振荡甚至失稳。因此，研究延时对无差拍控制的影 响以及电流预测具有重要意义。 文献[4—6]对单相全桥的电流跟踪无差拍控制