一种大功率风电机组变换器新型控制技术研究

针对变速恒频风电机组变换器功率日益增长的现状,提出了一种新型控制技术--交错采样变矢量(SSTV)控制技术.该技术基于双并联变换器的平均值等效模型,它在不需要增加任何硬件成本的基础上,可以提高双并联变换器的等效输出开关频率,降低输出电流谐波;同时,在双并联变换器的交流侧和直流侧都直接相连的条件下,可以有效抑制零序电流.该文对交错采样变矢量控制技术的原理和实现方式都进行了详细地阐述.仿真和计算结果表明,该方案将双并联变换器的等效输出开关频率提高了1倍,同时将零序电流的峰值减少了80%以上.此外,该技术还具有鲁棒性强,易于工程实现等优点.     

基于简化FCS-MPC的风电并网逆变器研究

摘要： 三相风力发电并网逆变器的模型预测控制存在大量计算问题,导致控制指令的时间延迟,影响控制系统性能,严重阻碍系统应用。为克服上述难点,提出了一种在线简化有限控制集模型预测电流控制算法。该方法通过坐标变换构建α β坐标下逆变器输出电流的预测模型,利用目标函数对逆变器输出的不同电压矢量进行评估,而无需使用脉宽调制模块。同时,结合电压空间矢量等效变换的原理,引入矢量扇区判断法,进而实现了预测控制过程的在线简化。最后,以带阻感负载三相并网逆变器为控制对象,建立了有限控制集模型预测控制仿真模型,分析了输出电流的稳态与动态性能。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

测试稿件

针对BUCK变换器的电压模式控制中,电力电子开关工作在大占空比下不稳定易引起次谐波振荡的难点,本文提出一种基于V2-OCC的BUCK变换器斜坡补偿控制方法。增加斜坡补偿环节,在电流内环引入基于负载前馈的纹波补偿,通过匹配控制参量参数达到稳态无差调节。通过对输出电压进行补偿设计,不仅提高了系统的带载能力,同时也提高了系统的鲁棒性与稳态精确性。为验证所设计控制器的性能,在Matlab/Simulink里搭建仿真模型,并将控制效果与传统PID控制以及V2-OCC控制效果相比较,仿真结果表明引入斜坡补偿环节的控制方法具有更强的鲁棒性与带载能力。     

基于V2-OCC的BUCK变换器的斜坡补偿控制研究

针对BUCK变换器的电压模式控制中,电力电子开关工作在大占空比下不稳定,易引起次谐波振荡,提出了一种基于V2-OCC的BUCK变换器斜坡补偿控制方法。增加斜坡补偿环节,在电流内环引入基于负载前馈的纹波补偿,通过匹配控制参量参数达到稳态无差调节。通过对输出电压进行补偿设计,不仅提高了系统的带载能力,同时也提高了系统的鲁棒性与稳态精确性。为验证所设计控制器的性能,在Matlab/Simulink里搭建仿真模型,并将控制效果与传统PID控制以及V2-OCC控制效果相比较,仿真结果表明引入斜坡补偿环节的控制方法具有更强的鲁棒性与带载能力。     

燃料电池发电系统中新型直流变换器的研究

针对燃料电池输出端电压低且变化范围宽,需较高的直流电压增益才能实现并网发电的特点,文章研究了一种基于交错控制和平均电流控制的新型高增益直流变换器,该变换器不仅具有较高的电压增益、合适的占空比、脉动较小的输入输出电流纹波,开关管承受的电压电流应力远远低于传统的二次型Boost变换器,而且控制电路简单等特点。文章详细分析了该变换器的工作原理、稳态性能,并对其进行了小信号的建模分析,通过仿真验证了所研究的拓扑电路和控制方法的可行性。     

基于有限控制集模型预测的逆变器控制算法

有限控制集模型预测控制是一种变流器优化控制算法,具有动态响应快、无须解耦运算和安装PWM调制器等优点,被广泛应用于光伏并网逆变器。该算法在一个控制周期内须对逆变器多个开关状态的电流、电压预测值和优化目标函数进行计算,导致处理时间较长。文章提出一种简化的基于有限控制集模型预测的光伏逆变器控制算法,将优化目标函数的电流矢量等效替换为电压矢量。由于目标函数电压矢量的测量和计算比电流矢量更方便,该简化的控制算法可有效提高系统的响应速度。仿真及实验结果表明,该简化的控制算法能有效改善光伏逆变器的动态性能。     

变占空比三态Boost功率因数校正电路研究

为提高新能源并网等系统中变换器的功率因数,该文提出三态Boost变换器的变占空比控方案。通过分析电感电流参考值,推导出开关管的占空比表达式;根据输出电容上的二次谐波电压得到电压的纹波大小。相比于传统的定占空比控制方法,变占空比控制能够在较宽的输入电压范围内实时调整占空比,使电流跟踪电压变化,从而提高功率因数,降低输出电压纹波且不随输入电压变化。通过仿真和实验验证了理论分析的正确性以及控制的有效性。     

基于有源纹波补偿器级联多电平电池储能系统设计

通过分析传统的H桥直流端电流的谐波特性,针对其截止频率较低、影响变换器的有功响应速率、产生很大的恒定磁通、设备的体积较大的问题,提出一种有源纹波补偿器,通过匹配适当容量的开关器件,使得ARC电路在无直流源的前提下,通过单闭环单参数的控制实现电池纹波电流抑制,优化提升了LC无源滤波的效果。仿真结果表明,含有ARC电路的级联多电平储能变换器在电网不平衡工况下可以正常工作,同时流入电池的纹波电流得到了有效抑制。该研究成果应用于电池储能系统,可提供稳定的频率和电压支撑,实现经济运行,可有效解决电动汽车充电的随机性和波动性所带来的电能质量问题。     

风电系统改进T型逆变器并网优化模型预测控制

将采用一种新型变换器结构用于直驱风力发电系统中,即Boost三电平变换器(简称Boost-TL变换器)和改进T型三电平逆变器级联的并网拓扑结构。改进T型三电平拓扑比传统T型三电平结构能明显减小零状态下的传导损耗。提出一种简单易行的基于空间电压矢量的开关状态预测控制优化方法,该方法加入延时补偿并且精减模型预测控制的冗长计算量。仿真和实验结果表明,在所提出的拓扑结构基础上,采用该优化算法能使系统鲁棒性增强、动态响应快、运行范围宽、稳定性提高。     

功率前馈的T型三相三电平光伏并网逆变器快速有限集模型预测控制

为加快T型三电平光伏并网系统的动态响应速度,同时避免传统有限集模型预测控制中预测模型和代价函数在线计算量大的不足,在αβ静止坐标系下提出一种功率前馈的快速矢量选择有限集模型预测并网控制方法。该方法在传统电压外环中引入光伏阵列输出功率前馈作为电流内环的参考值;并结合空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)思想,只允许接近逆变器输出参考电压矢量的开关状态参与在线计算与评估。通过Matlab搭建系统仿真模型,与未采用功率前馈及传统有限集模型预测进行对比分析。仿真结果表明:采用功率前馈的快速有限集模型预测控制策略在跟踪参考电流、平衡中点电位方面具有良好的静、动态性能。