基于九开关变换器的双馈风电系统运行原理与控制研究EI北大核心CSCD

典型的双馈风力发电系统通常采用背靠背双脉宽调制变流器,但该结构共需12个IGBT,所需开关器件多。为减小双馈风电变流器的体积,提高变流器的功率密度,提出利用新型九开关变换器代替背靠背变流器的方案。该方案节省了3个IGBT,通过合适的调制控制策略仍能保证与原系统具有同样的控制性能。结合九开关变换器特有的正弦脉宽调制方式,分析九开关变换器在双馈风力发电系统中的应用特点,把九开关变换器等效为网侧等效变换器和机侧等效变换器,给出系统的控制策略,并通过Matlab/Simulink仿真及实验验证该新型拓扑方案的可行性及控制策略的正确性。理论分析与实验结果均表明,这种新型拓扑结构在双馈风力发电系统中具有较好的应用前景。     

磁悬浮列车试验线的电源系统简介

对我国首条中低速常导磁悬浮列车试验线的电源系统进行了简单介绍，包括整流站，主牵引逆变器，辅助变流器，240VDC／DC变换器和110VDC／DC变换器。     

基于多重化DC/DC变换器的储能变流器研究

为了满足越来越大的储能系统规模对大功率储能变流器的需求,将多重化DC/DC变换器引入储能变流器的拓扑结构。对多重化DC/DC变换器的电流纹波及谐波特性的分析表明其具有显著优势。储能变流器的控制策略加入基于直流母线电压的下垂控制。对所研究的储能变流器拓扑结构及控制策略进行仿真并搭建样机。仿真和实验结果表明,所设计的基于多重化DC/DC变换器储能变流器性能具备大功率充放电的功能并且性能优良。     

兆瓦级永磁直驱风力发电机组变流技术

当前主流的风力发电系统采用"双馈电机 双PWM变流器"的变流技术,但存在效率低、控制复杂的问题。采用六相低速永磁同步发电机代替双馈发电机,变流器采用"不控整流 升压斩波 SPWM逆变"变流技术。六相不可控的二极管整流器对低速永磁发电机发出的交流电进行12脉波整流,这种不可控的整流方式增加了系统可靠性,简化了控制系统;采用升压斩波电路进行升压,以降低系统对电机输出电压的限制,拓宽风机的工作范围,同时将2个升压斩波电路并联,以降低单个电抗器和IGBT器件通过的电流;逆变器采用2个三相桥式PWM逆变器并联方式,在最佳风能捕获(MPPT)算法和逆变器数学模型的基础上,采用直接电流控制对逆变器进行输出控制。用PSIM软件进行了建模和仿真,仿真结果证实设计的正确性。     

海上风电直流汇集DC-DC变换器拓扑与控制策略分析

海上风能资源丰富,大规模远距离的海上风电是未来风力发电的趋势。作为风电直流汇集传输的核心设备,适用于高压大功率的DC/DC变换器研究尤为重要。已有的DC/DC变换器大多工作于中低压小功率环境,为此文章介绍了海上风电DC/DC变换器的技术需求,详述了适用于海上风电直流汇集的模块组合式DC/DC变换器拓扑结构、子拓扑结构、控制策略,总结分析了模块组合式DC/DC变换器需进一步研究的内容,为其应用于海上风电直流汇集提供了参考。     

应用超级电容提高风电系统低电压穿越能力

针对使用背靠背全功率变流器的永磁直驱风电系统,提出应用由超级电容和双向DC/DC变换器组成的储能系统提高风电机组的低电压穿越能力.研究永磁直驱风电系统的结构和控制策略,以及基于超级电容的储能系统平衡系统功率的特点,建立永磁直驱风电系统和基于超级电容的储能系统的模型,并给出控制策略和主要仿真参数.仿真结果显示,储能系统在电网电压发生跌落时,迅速平衡了直流母线两侧的功率变化,使直流母线电压保持稳定,并将风电机组与电网故障相隔离,保证风电机组继续向电网传输能量,从而提高风电系统的低电压穿越能力.     

双向DC/DC变换器的拓扑研究

首先分类介绍了几种典型的隔离式双向DC/DC变换器电路，并对其主要特点和应用领域进行了比较和分析。在此基础上，提出了一种新颖的隔离式双向DC/DC变换器拓扑，该拓扑结构简洁，并可应用同步整流技术，使得整个设计具有高效率、高控制性能、低成本等特点。该文介绍了电路结构、详细分析了工作原理和设计要点，最后给出了实验波形，验证了这种电路拓扑的优越性。     

永磁直驱风电系统电机侧变流器的研制

使用永磁同步发电机的直驱型风力发电系统目前的发展很快,采用背靠背变流器作为直驱风电系统全功率变流器具有优良的性能,受到了广泛关注。对背靠背全功率变流器中电机侧变流器的工作原理和PMSG的控制策略进行了详细说明,对其稳态和动态性能进行了仿真分析。构建了实验系统,实现了电机侧变流器对发电机的矢量控制,能够方便地实现发电和电动状态运行。仿真和实验结果表明,采用PWM变流器作为永磁直驱风电系统电机侧变流器,可以实现对PMSG的优良控制,并为向电网输送优质的电能提供保证。     

三相高频AC/DC/DC变换器的宽频等效建模方法

光伏逆变器、充电桩、储能变流器和风电变流器等常见电力电子设备都属于三相高频AC/DC/DC变换器,其应用范围非常广泛,涵盖了工业和民用领域.由于三相高频变换器快速的开断能力,其产生的高频谐波分量不可忽略.传统的开关模型解析困难、平均模型忽略了高频分量,二者在分析高频谐波上存在不足.基于此,提出一种三相高频AC/DC/D...     

一种三相应急电源电路的探讨

提出了一种三相应急电源（Emergency Power Supply，EPS）的电路拓扑。它采用双向DC／DC电路作为蓄电池充放电电路，双向PWM变流器作为整流、逆变电路，采用数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）进行全数字控制。对电路进行了原理分析、仿真和实验。仿真和实验表明了这种电路拓扑的可行性。     

新型高压变频器设计

开发了一款可能量反馈的级联型高压变频器,其电网侧变换器摒弃了传统的二极管不可控整流器,而采用三相PWM整流器为电机侧级联型逆变器各H桥单元提供独立的直流电源,使得在不引入多脉波整流技术的情况下,就能够实现单位功率因数的整流和逆变,且网侧电流呈正弦,谐波含量小.为验证该结构变频器适合应用于高压大功率交流变频调速领域,以高...     

小型并网永磁直驱风电系统控制的研究

该文讨论了一种低成本的小型并网永磁直驱风力发电系统。该系统由永磁同步发电机(PMSG)、二极管整流电路、Boost斩波电路和三相电压型PWM逆变器组成。通过控制Boost斩波电路,实现风力发电系统的最大功率跟踪。利用电网电压定向控制技术控制三相电压型PWM逆变器,采用双闭环矢量控制结构,调节直流电压并控制流向电网的无功功率。最后,以15 kW的样机的实验结果验证了系统控制策略的可行性。     

单电感E2类软开关DC/DC变换器

介绍了一种只用一个电感的单端E^2类软开关DC／DC变换器。IGBT（MOSFET或BJT）的零电压开关和整流二极管的零电流开关能够降低逆变器和整流器中的损耗。提出了一种分析和设计方案，确定了最佳工作状态下的性能参数。如电流和电压波形，最大集电极电流和最大集-射极电压以及功率输出能力，并对IGBT和整流二极管的功耗进行了估算。实验证明，在频率f=-100kHz，输出功率Po=2kW的情况下变换器的整体效率可达到91％。     

一种电机驱动用大功率网侧变流系统研究

提出了一种电机驱动用高性价比大功率网侧变流系统。主电路采用二极管整流器与PWM整流器并联,充分利用二极管整流器简单可靠、成本低,以及PWM整流器能量双向流动、功率因数高的优点,不仅能够省去传统电机驱动中的制动电阻,节约电能,还能提高交流系统功率因数。控制上通过对二极管整流器输出特性的研究,并调节PWM整流器输出特性,实现了PWM整流器与二极管整流器的协调工作。仿真和试验验证了主电路方案及控制方法的有效性。     

基于PWM整流器双PFC模型的电机能量回馈系统

用PWM整流器取代通用变频器的二极管整流电路,采用双PWM整流器/逆变器,设计了电机能量回馈系统。通过分析PWM整流器的数学模型,提出了一种基于α-β静止参考坐标系的PWM整流器双功率因数校正变换器(PFC)定频控制策略。在两相静止坐标系中将PWM整流器等效为2个与传统单相PFC类似的电路结构,然后根据电压空间矢量调制理论,分析了开关信号由两相静止坐标系到三相静止坐标系变换的控制策略。实验结果表明,该系统不仅能够将电机机械能转化的电能有效地回馈到电网,而且能够有效抑制注入电网的谐波,实现网侧单位功率因数控制。     

微型燃气轮机发电系统建模与特性分析

基于微型燃气轮机与电力电子装置工作原理,对采用双脉宽调制(PWM)变换器结构的微型燃气轮机发电系统进行了整体建模。为控制交直流变换器中电容电压,整流器采用PWM恒压控制;为保证负荷侧电能质量,逆变器采用V/F控制,实现负荷侧电压与频率的稳定。利用PSCAD/EMTDC软件对微型燃气轮机发电系统动态特性进行仿真验证,结果表明该模型能够反映实际微型燃气轮机发电系统的动态特性。     

A new method of damping harmonic resonance at the DC link in a large‐capacity rectifier‐inverter system

This paper proposes a new method of damping harmonic resonance in the DC link of a large‐capacity rectifier‐inverter system, such as in rapid‐transit railways. A voltage‐source PWM converter is connected in series to the DC capacitor of the rectifier through a matching transformer, acting as a damping resistor to the DC capacitor current. No filters are needed to extract harmonic components from the DC capacitor current. This results in a quick response and highly stable damping. The relationship between the control gain of the PWM converter and the required rating is theoretically discussed. We show that the required rating is less than one‐thousandth of that previously proposed. In particular, regenerating the power consumed by the PWM converter is very important because of the large power in practical systems. Normally, an additional PWM inverter is connected to the DC bus of the PWM converter to regenerate the consumed power. The additional inverter regenerates the DC power to the AC source through a transformer. This method, however, makes the damping circuit complex, thus the proposed method for the DC‐link harmonic resonance is less practicable. In this paper, a simple and novel scheme that utilizes the DC‐link voltage of the rectifier as a DC source for the PWM converter is proposed. The excellent practicability of the proposed damping method with the novel regenerating scheme is confirmed using digital computer simulation. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 144(2): 53–62, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10172     

一种改进的ZVZCS全桥PWM变换器

针对当前零电压、零电流全桥DC/DC变换器需要在辅助电路中增加有源或有损器件及二次侧整流二极管电压应力增大的问题,提出一种改进的电路拓扑结构并对工作过程进行了分析。电路超前臂零电压工作的实现方法与其他传统电路相同,采用外加辅助电容实现;滞后臂的零电流工作条件由2个二极管和1个电容构成的辅助电路实现。辅助电路中不含有源、有损器件,不会增加电路的额外损耗,相比其他拓扑结构,具有更高效率。由于与变压器二次侧抽头并联的钳位电容数值较大,将变压器副边的电压钳位,所以不会增加二次侧的整流管的电压应力。仿真结果验证了电路分析的正确性和设计的可行性。     

电源变换器在风力发电中的技术研究

随着风力发电技术的快速发展,高性能的电源变换技术受到人们的广泛关注.在此采用基于DSP的数字控制技术,设计了一个新型的AC/DC/AC电源变换器.该变换器前级为三相两开关Boost PFC电路,采用DSP产生两路相位差为180°频率可变的PWM信号进行控制,实现了部分解耦控制,能有效减少输入电流的谐波含量并提高功率因数...     

宽风速运行的定子双绕组感应电机风力发电系统拓扑及控制策略

介绍了一种适用于宽风速范围运行的新型定子双绕组感应发电机风力发电系统,其拓扑特点是将控制侧励磁变换器的直流母线经二极管与功率侧直流母线相连。在低风速区,利用电压泵升原理将励磁变换器的直流母线电压泵升至指令值,电能由控制侧直流母线端输出,拓宽了系统在低风速下的风能利用能力;在高风速区,功率绕组侧输出电压可上升至指令值,并联二极管断开,电能由功率侧整流桥的直流母线输出,控制侧变换器调节系统励磁无功保持输出电压恒定。该发电系统拓扑及控制方法实现了系统在宽风速范围内均能输出恒定的高压直流,可简化后级并网逆变器的结构和控制。在一台额定37 kW/DC 600V的样机上进行了实验研究,结果表明该风力发电系统的可行性和控制策略的有效性。