飞机变频电力系统双向PWM功率变换器

以多电飞机变频电力系统电作动负载功率控制应用为背景,在三相脉宽调制(PWM)整流器基础上,通过下垂控制方法实现直流环功率自动双向流动,较传统的采用电阻耗能方式吸收作动负载回馈功率方式提高了系统的整体效率。针对变换器在有源逆变状态下交流侧电流谐波含量高的问题,采用LCL滤波器对交流侧电流滤波。仿真和样机验证表明该双向邢PWM功率变换器在变频供电时能实现功率双向流动,且谐波含量低。     

基于逆系统方法的三相PWM整流器直接功率控制

针对现有的三相PWM整流器直接功率控制系统存在的功率失调、对负载变化敏感的问题,在PWM整流器直接功率控制系统模型的基础上,采用逆系统方法,推导出三相整流器直接功率控制系统的逆系统模型,构造出伪线性系统,实现了对整流器直接功率控制系统有功功率和无功功率的解耦.使用滑模变结构控制理论对该伪线性系统进行综合,设计出滑模变结构控制器.通过计算机仿真对所提出的方法进行了验证.仿真结果表明所提出的控制策略具有较好的动态性能和稳态性能,对负载的适应能力强.     

基于反步法的电压型PWM整流器无源控制

电压型PWM整流器无源控制器在负载变化、电源三相不平衡时存在较大的直流电压稳态误差,且控制系统的响应速度慢。通过前馈解耦方法将电压型PWM整流器在同步坐标系下的多输入、多输出非线性模型分解为两个单输入、单输出的非线性模型,对每个单输入单输出模型,分别采用反步法设计了全局渐近稳定的非线性控制器。由此可实现整流器有功电流和无功电流的解耦控制,使整流器具有更好的动、静态性能。仿真验证了所提出的方法的可行性和有效性。     

三相Boost型PWM整流器输出误差无源性控制

提出将无源性控制与频域理论相结合来控制三相Boost型PWM整流器,得到无源性电流控制器、输出误差补偿控制器和闭环系统的频域模型.仿真结果表明,在电路参数变化和负载扰动时,无源性电流控制器和输出误差补偿控制器可以实现输入单位功率因数和输出直流电压恒定,采用频域方法设计参数的输出误差补偿控制器提高了系统的动态性能.     

三相电压型PWM整流器的无源性功率控制

根据电压型PWM整流器主电路结构,建立了整流器在两相同步旋转dq坐标系中的功率EL (Euler-Lagrange)数学模型。基于整流器的无源性,采用新的阻尼注入方法设计无源功率控制器。该无源功率控制器使整流器实现功率解耦控制,具有更好动静性能,优于现行的其它功率控制策略。特别是在负载扰动的情况下,应能保持功率快速响应、直流输出电压几乎不变的特性。仿真实验证明了新的整流器无源功率控制器设计方法的可行性。     

基于直接功率控制的三电平PWM整流器设计

针对直接功率控制的三电平电压型脉宽调制(PWM)整流器的性能要求,提出一种基于直接功率控制的整流器控制系统和主电路参数的简化设计方法。根据整流器动、静态性能指标提出直流母线电压、进线电感、直流侧电容的约束条件,以满足约束条件为前提设计三电平PWM整流器主电路电感和电容参数。通过仿真比较研究基于滞环比较器和基于功率内环、电压外环的双闭环比例积分(PI)控制器两种直接功率控制策略的动、静态特性。依据仿真结果研制基于功率内环和电压外环双闭环控制策略的三电平PWM整流器实验平台,实验结果表明,该系统具有良好的动、静态特性。     

改进单神经元PI的三相PWM整流器电压控制

针对三相脉宽调制（PWM）整流器在负载变化时输出电压波动大且恢复时间长的问题,提出一种改进单神经元梯度学习控制策略。由于传统的PI控制器参数在负载变化时适应性差,在电压外环采用单神经元PI控制,利用梯度下降法在线调整权值参数。为了避免求解过程中落入局部最优解,采用带有重启功能的随机梯度下降算法（SGDR）,利用余弦退火改变权值的学习速率,提升算法的收敛性能。通过Matlab及半实物仿真实验,比较分析三相PWM整流器电压外环采用不同控制算法下的动态响应性能,结果表明：改进单神经元PI算法控制下的三相PWM整流器在负载变化时具有更小的电压波动、更快的动态响应以及更加稳定的运行状态。     

三相电压型PWM整流器混合控制研究

针对三相电压型PWM整流器的非线性特点,提出了一种混合控制方案.电流内环采用滑模控制,根据指数趋近律算法设计两个滑模电流控制器.电压外环采用负载电流前馈补偿和输出直流电压反馈控制的方法.采用空间矢量脉宽调制方法生成整流器的开关信号.仿真结果表明:系统不仅具有良好的动态和稳态性能,而且对负载及系统参数扰动具有很强的鲁棒性.     

基于模糊控制的12脉波整流器动态性能改善北大核心

12脉波整流器由于其固有的非线性,当负载大范围变化时,传统的PID控制策略无法适应系统的参数变化,影响最终的控制效果。而模糊逻辑控制能够在输入不精确的条件下处理非线性问题。针对12脉波整流器设计了一种模糊控制器对其输出电压进行控制,并与传统PID控制的整流器性能进行了比较。在Matlab/Simulink环境下分别对基于PID、模糊控制方法的整流器进行了仿真,并对基于模糊控制方法的整流器进行了实验验证。仿真及实验结果证明,模糊控制可以克服负载变化对系统的影响,提高系统的响应速度,改善整流器动态性能。     

三相高功率PWM整流变换器的设计与开发

电力电子负载非线性特性容易造成电网网侧电流畸变,会引发谐波污染.针对传统大功率整流变换器转化效率低、非线性负载能力不强、电流谐波高、功率因素低等一系列问题.提出一种新型脉宽调制(PWM)整流变换器控制方案,并对三相PWM整流变换器半桥主电路拓扑结构进行建模分析,建立旋转d,q坐标系数学模型,采用空间矢量PWM(SVPWM)方案使PWM整流变换器运行在高功率状态.在建模的基础上借助于Matlab软件进行仿真,仿真结果与理论分析一致.最后搭建了一套6 kW的高功率因数PWM整流器装置并进行测试,结果表明:三相高功率PWM整流变换器输出电压可以实时同步跟踪电网相电压及相电流,系统输出相电压相电流可实现与电网电压、电流同频同相并网;整流变换器在不同输出负载情况下功率因数接近于1,效率接近98％,输出电压对整个电网无谐波污染,可抑制非线性负载造成电网网侧电流发生畸变,具有工程参考价值.     

具有无功补偿功能的单级式三相光伏并网系统

随着光伏发电技术的推广应用,具有无功补偿功能的光伏并网系统对于减轻电网负担、改善供电质量具有重要意义.本文提出了一种具有无功补偿功能的单级式三相光伏并网系统.该系统实时检测太阳能电池输出电压和电流、电网电压和负载电流,在实现太阳能电池最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking, MPPT)的同时,还能够实时补偿本地负载的无功电流.由于采用了改进的干扰观测法,MPPT算法的稳定性得到了改善;在逆变控制中应用了单周期控制(One-Cycle Control, OCC)PWM算法,从而提高了控制精度,减小了输出电流的纹波含量.文中给出了仿真和实验结果,验证了设计的合理性.     

On Power Quality of Variable-Speed Constant-Frequency Aircraft Electric Power Systems

In this paper, a comprehensive model of the variable-speed constant-frequency aircraft electric power system is developed to study the performance characteristics of the system and, in particular, the system power quality over a frequency range of operation of 400 Hz to 800 Hz. A fully controlled active power filter is designed to regulate the load terminal voltage, eliminate harmonics, correct supply power factor, and minimize the effect of unbalanced loads. The control algorithm for the active power filter (APF) is based on the perfect harmonic cancellation method which provides a three-phase reference supply current in phase with its positive-sequence fundamental voltage. The proposed APF is integrated into the model of a 90-kVA advanced aircraft electric power system under VSCF operation. The performance characteristics of the system are studied with the frequency of the generator's output voltage varied from 400 Hz to 800 Hz under different loading conditions. Several case studies are presented including dc loads as well as passive and dynamic ac loads. The power quality characteristics of the studied aircraft electric power system with the proposed active filter are shown to be in compliance with the most recent military aircraft electrical standards MIL-STD-704F as well as with the IEEE Std. 519.     

Active power filters for harmonic cancellation in conventional and advanced aircraft electric power systems

Conventional and advanced civil aircraft electric power systems are simulated and controlled to be within standards regarding the voltage magnitude and frequency everywhere in the system at different loading scenarios. Harmonics in conventional and advanced aircraft power systems are calculated and reduced using a well-designed active power filter. The control circuit of the filter is based on the perfect harmonic cancellation method. The designed filter results in bringing the harmonics in both aircraft systems down to be within the standard limits of IEEE-519 and MIL-STD-704E.     

一种具有全电压范围适应性的综合负荷模型

提出了一种具有全电压范围适应性,能描述负荷失稳行为,适合于电压稳定分析的综合负荷模型,给出了模型参数的辨识。所构造的综合负荷模型结构简单,使用方便,具有明确的物理意义,能合理地解释电压稳定的机理,现场实测负荷数据的辨识结果说明模型具有较强的描述能力。     

一种可在线确定电压稳定运行范围的方法

文中根据节点的戴维南等值电路，提出了一种确定静态电压稳定临界运行状态及其运行范围的方法。通过理论分析认为：节点的最大输出功率与戴维南等值电势的平方成正比、与戴维南等值阻抗成反比，与节点负荷的阻抗角成单调递减变化；节点的临界电压与戴维南等值电势成正比，与节点负荷的阻抗角成单调递减变化。采用广域测量系统，该方法间接地避免了潮流方程的Jacobian矩阵在临界点奇异而带来的不收敛问题，弥补了传统方法在线应用中存在的系统规模过大、非线性模型不准确、数据多且更新不及时、速度慢等缺陷。通过仿真计算表明该方法可行，可以在线快速确定电压稳定临界状态。     

电力系统无功源最佳配置地点的研究

将先导节点的概念应用于电力系统无功能配置,给出考虑了随机负荷且易于实现的先导节点选择算法,提出了确定无功源最佳配置地点的一整 套方法。     

变电站电压无功控制范围的整定计算方法

现有变电站电压无功控制装置的控制策略主要是依据九区域图法。文中根据一天24h各负荷点的有功和无功负荷曲线进行全网离散无功优化计算，并以此为基础提出了变电站电压无功控制装置控制范围的整定计算方法。既考虑了对受控变压器低压侧母线电压和高压侧无功功率的最优变化曲线的跟踪，又顾及了减少变压器分接头动作次数的要求。用广州鹿鸣电网的计算结果和变电站电压无功控制装置的模拟试验结果验证了所提出的方法的合理性和有效性。     

含风电场配电网随机潮流计算及其电压安全分析

风电场的输出功率具有较为明显的随机性和波动性,传统确定性潮流计算方法不能全面分析其在并入配电网这类弱电网后对系统安全运行可能造成的影响。基于Cornish-Fisher正态分布展开及协方差矩阵转换法,提出一种考虑风电场输出功率模型特性以及系统负荷相关性的随机潮流计算方法。以浙江某地配电网为例,对风电场并网后系统电压分布进行计算,并对风电场并网位置、风电电源渗透率和风电场机组构成比例等因素对配电网系统电压安全影响作了对应分析,结果证明了该算法的有效性。     

基于MPPT技术的电源控制器工程化研究

最大功率点跟踪(MPPT)技术是空间电源技术的一个重要分支,尤其适用于深空探测和低轨道大功率卫星的电推进平台。基于MPPT技术的电源控制器的工程化研究为MPPT技术的工程应用提供了重要的技术支撑。采用顺序开关分流最大功率调节器(S3RMPR)拓扑结构,通过设计合适的电路参数,实现了MPPT母线调压控制。MPPT控制算法采用扰动观察法,以嵌入式软件的形式内置于单片机中。采用Weinberg升压器实现了高稳定度的负载母线调节。对基于MPPT技术的电源控制器的方案选择、方案设计及实验和测试情况进行了阐述。研制的工程样机可满足深空探测、电推进平台等项目的应用需求。     

Novel Transmitting Power Control Method without Signal Communication for Wireless Power Transfer via Magnetic Resonance Coupling

Wireless power transfer (WPT) via magnetic resonance coupling has been widely studied for vehicle applications, particularly the stationary and dynamic charging of electric vehicles. Our research group previously proposed a wireless in‐wheel motor to improve the reliability and safety of in‐wheel motors. Transmit power control is necessary to achieve stable WPT. We proposed a control method that uses a feedforward controller on the primary side and a feedback controller on the secondary side. However, the control method may cause shortfalls in the transmission power owing to modeling error, coupling coefficient variation, and signal communication delay. In this paper, we propose a novel feedback control method for the primary side based on conversion ratio estimation. The effectiveness of the proposed method was verified by simulations and experiments on the load current control of a constant voltage load and load voltage control of a constant power load.