改进SVPWM在直驱型风电并网控制中的仿真研究

目前大功率直驱永磁同步发电系统和三相PWM逆变器控制正成为风力发电技术研究的热点。主要针对直驱风电系统中网侧逆变器控制进行研究,为减小并网逆变器输出电流中的谐波,采用空间矢量脉宽调制技术;为维持直流环节电压的恒定和使输出电流快速跟踪给定电流,实现单位功率因数并网,采用电压外环、电流内环双闭环结构控制风电并网。给出一种改进SVPWM调制方法,可以消除偶次谐波,降低输出波形畸变率,并且分别采用传统SVPWM和改进SVPWM调制方法对风电系统的有源逆变部分进行了仿真,结果验证了改进SVPWM控制方法的可行性和有效性,从而为实践中完成较高电能质量风电并网提供理论基础。     

单相多电平电流源变流器混合调制与控制技术

针对较低级联数的多电平电流源变流器,为减小开关损耗和降低谐波分量,引入一种基于低频与高频混合调制策略的单相多电平电流源变流器的拓扑。低频单元由共享直流电流源的m个H桥子模块级联,各子模块平均分配直流源能量,采用最近电平调制;低频单元用来消除最近电平调制单元输出阶梯波中的谐波分量,采用脉宽调制;该方法综合了最近电平调制和脉宽调制的优点。对所提拓扑的工作原理、均流算法及混合调制策略进行了深入分析,并进行相应的仿真和实验验证。仿真和实验结果表明所引入拓扑能显著的降低谐波含量,同时减小开关损耗,由此验证了所提拓扑和控制方法的有效性和可行性。     

基于电流谐波最小的永磁同步电机无差拍预测电流控制

基于空间矢量调制(SVM)的无差拍预测电流控制(DBPCC)具有原理简单、动态响应快、开关频率固定等优点，在永磁电机高性能控制中得到了广泛应用。但是传统的无差拍预测电流控制采用单一的7段式矢量序列，在高速重载等高调制比工况下电流谐波相对较大。已有研究表明，高调制比时采用母线钳位空间矢量调制能获得更小的电流谐波，但优化矢量序列的选择比较复杂且仅在开环运行下进行验证。在解析推导基于4种电压矢量序列的空间矢量调制的电流谐波基础上，提出了一种变序列SVM无差拍预测电流控制策略。该策略根据调制比在线选择使电流谐波最小的优化电压矢量序列，不仅计算量小，而且有效降低了电流谐波。仿真和实验结果表明，相比基于单一矢量序列的传统无差拍预测电流控制，所提出的方法在全调制比下都可以获得最小的电流谐波和THD。在调制比大于0.92时，电流THD可减小30%以上。     

考虑谐波特性和中点电位平衡的Vienna整流器改进断续脉宽调制策略

Vienna整流器在以高功率密度为设计目标的场合中,应用十分广泛。且Vienna整流器通常运行在较高的开关频率下,因此减小开关损耗,降低装置的发热,十分有必要。断续脉宽调制(DPWM)可以降低开关损耗,本文研究了一种适用于Vienna整流器的具有最大开关损耗降低效果的DPWM方法。为改善DPWM相对于SPWM和SVPWM方法谐波特性较差的缺点,提出了一种适用于Vienna整流器的改善谐波特性的改进DPWM方法。该方法通过对子扇区注入的零序分量进行修正,改善了三相电流的谐波特性。为针对三电平拓扑固有的中点电位不平衡问题,提出了DPWM方法的中点电位平衡控制策略。最后,通过仿真和实验验证了本文提出的调制方法和中点电位平衡控制策略的有效性,对不同调制方法 Vienna整流器的工作效率和电流THD进行了比较。     

光伏逆变器电流畸变的自适应抑制设计研究

借助新型的开关支路低频调制的方式可以有效降低光伏逆变器的开关损耗，但会导致输出电流总谐波失真度(THD)的增大，从而恶化逆变器的输出性能。为此，提出了一种光伏逆变器的自适应电流畸变抑制调制策略，仅在过零点时使用传统高频脉宽调制(PWM)，而在其他区段自适应切换至降损开关支路低频PWM调制，从而在降低光伏逆变器开关损耗的同时实现低THD的输出效果。以T型逆变拓扑为例，介绍了两种PWM调制策略的工作原理，对提出的光伏逆变器的自适应电流畸变抑制调制策略进行了分析，通过仿真和样机实验对所提出的自适应电流畸变抑制调制策略进行验证。实验结果表明所提出的方案可以获得低开关损耗，同时有效抑制光伏逆变器的输出电流畸变。     

谐波电流最小同步优化脉宽调制策略研究EI北大核心CSCD

在许多大功率交流传动领域,由于开关损耗较大,功率半导体器件的开关频率不能过高,通常在1 kH z以下,逆变器工作在较低的载频比下,因此对逆变器相电流谐波抑制就变得十分紧迫。为达到相电流谐波最优化的目的,需要依靠一定的数学约束条件对调制波形进行精确控制,因此可编程优化调制策略得到广泛应用。其中将谐波电流最小作为约束条件的优化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)是一种非常具有吸引力的解决方案。该文以谐波抑制能力较弱的两电平三相三桥臂电压型逆变器为研究对象,给出使得输出电流谐波最小的优化脉宽调制较为精确的约束条件,并且完成全调制范围、多种波形发生条件下的优化函数多解的比较,并最终给出最优的优化开关角组合。比较该调制技术与其他传统的脉宽调制技术在谐波抑制能力方面的性能,并经过仿真与实验进行验证。     

大功率电力机车辅助变流器调制切换策略研究

在大功率电力机车辅助变流器的应用中,由于受到输出电压总谐波畸变率(THD)总量要求及开关频率的制约,在额定输出时常采用特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方式;对电力机车大功率辅助变流器常用的SHEPWM进行了详细分析,并针对双极性电压型逆变器建立数学模型;介绍了常用的特定消谐方程组开关角解法及开关角的高阶多项式拟合方法;同时详细介绍了一种电力机车大功率辅助变流器的调制波切换策略,通过实验验证了所述切换策略的正确性及可行性.     

双三电平永磁直驱风力发电系统控制策略研究

为满足变流器容量需求并获取较低的电流谐波指标,降低开关损耗,达到良好的并网要求,直驱式风力发电系统采用永磁同步发电机(PMSG)和双三电平变流器相结合的拓扑结构.基于PMSG d,q坐标系下的数学模型,机侧变换器运用简化的空间矢量脉宽调制技术并结合PMSG的最大转矩电流比控制策略,充分利用凸极效应,提高系统运行效率,网...     

基于重复和准比例谐振复合的直驱风机网侧变流器控制策略

为了提高电网电压不平衡及畸变条件下永磁直驱同步风电机组的运行性能,提出了一种基于重复控制与准比例谐振控制复合的直驱风机网侧变流器控制策略。该控制策略根据电网电压不平衡条件下变流器控制目标得到电流指令值,在两相静止坐标系下利用复合控制,实现对基频电流的无静差跟踪,并抑制交流电网谐波的干扰。在提出控制系统详细框图的基础上,对各个控制环节的设计方法进行了研究,并评估了控制效果。仿真结果表明,该控制策略在电网电压不平衡及畸变的工况下,能有效抑制有功功率波动,降低电流谐波畸变率,验证了策略的正确性。     

三电平变流器中点电位平衡及低开关损耗SVPWM策略

分析二极管钳位型三电平变流器主电路原理。在此基础上,结合大功率变流器自身控制的要求与特点,基于不连续空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,提出一种能够同时降低开关损耗和控制中点电位平衡的混合调制策略。该策略包含通过检测变流器交流侧三相瞬时电流的方向以及直流侧两个电容的电压差值来切换矢量序列方式,实现中点电位平衡控制和选择电流最大相或较大相不动作来降低开关损耗两个部分,这两个部分之间采用滞环控制方式进行切换。最后,通过仿真和实验验证了所提混合调制策略不仅能够实现中点电位平衡控制,而且还能有效地减小开关损耗,实现算法简单,在工程实践上具有一定的实用性。     

大功率三电平中点箝位变流器损耗特性分析

随着大功率变流器容量的提升,功率器件的损耗也逐步增加,从而导致系统的散热及可靠性问题变得更加突出。本文分析了基于IGCT器件的三电平中点箝位变流器各部分损耗的理论计算方法。考虑高压大电流条件下器件电压及电流谐波含量对损耗计算的影响,本文通过电压及电流瞬时值计算功率器件通态损耗、开关损耗,以及缓冲电路损耗,实现变流器系统损耗的准确计算,为大功率变流器不同拓扑结构和调制策略的效率优化分析打下基础,也为系统散热设计提供参考基准。基于负载功率自循环老化原理,本文通过仿真和实验验证损耗计算模型及仿真平台的正确性和有效性,在工程实践上具有一定的实用性。     

多工况不同控制策略下表贴式永磁同步电机供电电流谐波分析

为了深入掌握不同控制策略下供电电流谐波对表贴式永磁同步电机性能的影响,本文在比较不同控制策略原理的基础上完成了PI和滑模控制器的参数整定,基于同一表贴式永磁同步电机建立了不同控制策略下的Matlab/Simulink仿真模型,对不同工况下表贴式永磁同步电机的供电电流分别进行谐波分析,分析了多工况下供电电流谐波的分布情况...     

基于开关函数的LCC-HVDC输电系统谐波计算方法

电网中电力电子设备的增加所产生的谐波及其危害逐渐显现,并得到越来越多的重视,而换流器作为直流输电系统主要的谐波源,进一步对其进行谐波分析显得尤为重要。本文以电网换相换流器型直流输电(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)系统为研究对象,采用基于开关函数的谐波计算模型对特征谐波进行分析。首先,根据调制理论,建立了基于开关函数的交直流谐波计算方程,并根据LCC换流器的工作原理,分别求解了电压及电流的开关函数,然后通过对直流系统的结构进行分析,得到了直流系统等值谐波阻抗模型,在此基础上,结合交流侧的潮流分析,通过联立求解谐波方程,得到了LCC换流器交直流两侧的特征谐波,最后通过与PSCAD模型的仿真结果进行对比,证明了本文谐波计算方法的准确性和可行性。本文可以为电力系统谐波分析、谐波抑制等提供理论基础和方法参考。     

并联双PWM变流器在低速永磁直驱风力发电系统中的应用

基于大功率低速永磁直驱风力发电系统高可靠性要求,以背靠背载波移相并联双脉宽调制（PWM）变流器作为永磁直驱风力发电功率变换单元,对变流器冗余性、并联特性、输出开关纹波特性进行了分析设计。重点针对载波移相并联单元间存在的环流问题进行了分析,提出了一种低频环流抑制方案。另外,采用基于现场可编程门阵列（FPGA）作为辅助处理器的控制器方案实现载波移相并联控制。经过实验验证了所述变流器在可靠性、环流抑制性能、谐波特性,以及硬件实现等方面均能较好地满足系统要求,可适用于低速永磁直驱发电系统。     

永磁直驱风力发电系统中两电平与三电平变流器比较

永磁直驱风力发电系统在低压等级下多采用两电平变流器并联运行,而在中压等级下采用三电平变流器较为合适.从系统输出性能和损耗2个方面对两电平与三电平变流器在永磁直驱风力发电系统中的应用进行了综合比较.建立了变流器功率器件和滤波电感的损耗模型,根据两电平和三电平变流器的工作原理,得出了一套实用的损耗计算公式.仿真和实验结果表...     

并联背靠背PWM变流器在直驱型风力发电系统的应用

直驱型风力发电系统需要全功率变流器,在现有器件功率水平以及开关频率等诸多因素制约下,变流器直接并联的方式具备结构简单、模块化设计、易扩展的优点。文中通过有效的控制,使并联运行达到了大电流输入的要求,并将基于载波相移技术的背靠背脉宽调制(PWM)变流器应用在直驱型风力发电系统中,开关频率仅为1 kHz。实验表明,在提高等效开关频率、改善输出电流波形的同时不会带来环流问题,这在风电系统的全功率变流器中具有重要意义。     

±800kV特高压直流输电工程换流器谐波特性分析

直流输电工程中的换流器工作时能产生大量谐波,对电力系统稳定和通信线路等造成不良影响.为了有效降低换流器谐波的危害、提高系统运行的可靠性,分析了±800 kV特高压直流输电工程中换流器谐波的时频域特性,以换流器谐波电流与系统运行功率、输送直流电流大小之间的关系作为切入点,将谐波电流畸变率作为判断换流器谐波特性的特征量.根...     

一种考虑中点平衡的ANPC变换器的混合断续脉冲宽度调制策略

对于ANPC(active neutral-point-clamped)变换器,采用断续脉冲宽度调制DPWM(discontinuous pulse width modulation)具有开关损耗小的优点,但也存在中点电位波动较大的问题,为此提出了一种基于切换钳位的混合断续脉冲宽度调制Hybrid DPWM策略,实现D...