基于双重变换器的变速风力发电机组最大功率点快速追踪系统

针对变速风力发电系统提出了一个新的最大功率点（MPP）快速追踪策略。该系统采用AC—DC—DC—AC变换器将永磁电机发出的电能传输给电网。鉴于DC—DC直流环节在能量传输中的重要性,采用了双重Sepic变换器,并进行了详细分析。仿真结果证明了该控制策略及变流系统的正确性和可行性。     

变频输入矩阵变换器的过调制技术研究

矩阵变换器作为一种新型的功率变换器,具有输入输出频率任意变化,输入功率因数可调等优点。本文将矩阵变换器运用于变频输入恒频输出系统,为解决矩阵变换器电压传输比比较低的问题,对矩阵变换器采用过调制策略,并对过调制区的电压传输比与调制此之间的关系进行了分析。仿真和原理样机实验结果表明该方法可行性。     

串联谐振变换器的稳态模型

谐振变换器是依靠改变开关网络的工作频率实现对输出量的控制的,因此它是一种变频控制的开关调节系统。像PWM型开关调节系统一样,这种开关调节系统也是一种强非线性、离散的病态系统,要精确的建立其数学模型并从理论上得到系统的瞬态解和稳态解是较为困难的,更不能用经典控制理论设计控制器并研究其稳定性。因为在传输能量方面,PWM型变换器是靠平均值传输能量的,而谐振型变换器是靠"基波"传输能量。所以在稳态分析时,PWM型变换器采用平均值分析法,而谐振变换器采用了基波分析法。本文详细介绍了串联谐振变换器稳态模型的建立方法。     

Sepic矩阵变换器的双闭环控制研究

为提高矩阵变换器的电压传输比,加速其在电力传动领域的应用,在矩阵整流和交流斩波器的基础上提出了一种新颖的交直交型Sepic矩阵变换器。首先介绍单相Sepic逆变器的拓扑结构和工作原理,在此基础上进一步介绍基于矩阵整理和交流斩波的Sepic矩阵变换器的拓扑结构,然后分别阐述整流级和逆变级所采用的调制策略,最后通过仿真和样机试验证明该拓扑结构的正确性及调制策略的可行性。仿真和样机试验结果表明该系统的电压传输比能够达到1.0及以上,从而突破了传统矩阵变换器电压传输比最大为0.866的限制,且系统输出电压和电流波形的失真度很小,因此具有较好的研究价值。     

宽频磁耦合谐振式无线电能传输系统电源变换器技术

设计了一种宽频磁耦合谐振式无线电能传输系统变换器,采用E类功率放大器为主电路拓扑,对电路性能进行分析,通过优化工作状态和匹配网络,提高系统的负载功率和传输效率。同时对系统的宽频特性进行优化,结合发射、接收谐振器负载网络匹配设计,对变换器在不同谐振频率、不同谐振器下的传输特性进行分析。并利用设计的变换器进行了宽频范围0.15~8MHz、传输距离30cm的仿真和实验研究,在宽频范围内实现零电压开通和关断的工作状态,提高了宽频系统效率,完成了理论、仿真分析和实验的相互验证。     

一种实现功率信息双传输的半导体激光器驱动电源

介绍了一种应用于中小型侦察无人机背景下的激光能量传输系统中的半导体激光器驱动电源实现功率和信息同时传输的方法。具体分析了如何在激光器恒流驱动的基础上叠加脉冲电流以确保驱动电源在传递功率的同时还可以传递指令信号。通过采用恒流变换器和双向变换器的并联结构,在保证系统效率最大的基础上使得双向变换器的电感电流可以较快地跟踪信号。双向变换器选择最简单的Buck/Boost产生所需的正、负脉冲电流,以通信信号为电流基准,采用电压环和电流环双环控制,使得双向变换器的输出电流能根据带有指令信息的通信信号而变化。最后搭建了一台原理样机验证了该方法的可行性。     

一种并联输入并联输出的宽范围双向隔离DC/DC变换器

目前,DC/DC变换器广泛应用于新能源发电、电动汽车以及锂电池化成分容等领域。针对低压大电流双向功率传输应用场合,提出了一种输入并联输出并联的宽范围双向隔离DC/DC变换器。该变换器由2个相同的两级式DC/DC变换器组成,前级采用高效率LLC谐振变换器作为直流变压器,以实现电气隔离;后级采用交错式Buck/Boost变换器,保证宽范围电压输出和高动态性能。所提变换器能够实现功率的双向传输,且采用了一种功率方向改变时,无需进行功率流向判断与开关逻辑切换的调制策略,简化了系统的控制策略并提高可靠性。设计了1台3 kW的实验装置,实验结果验证了所提变换器及其控制方法的可行性和有效性。     

整流模式下BWPT系统功率变换器的等效输入阻抗分析

由于功率变换器的等效负载阻抗对双向无线电能传输(BWPT)系统的特性分析有影响,因此对该等效负载阻抗进行计算有重要意义。文中首先建立了采用双向全桥功率变换器和LCC补偿的BWPT系统模型;然后,构建了工作于整流模式的功率变换器的等效电路,并对其整流工况进行了分析;进而,推导了双向功率变换器等效负载阻抗的计算方法;最后,搭建了试验平台,对建立的模型和提出的方法进行了验证。结果表明:工作于整流模式的双向功率变换器的等效负载阻抗包含电阻和电抗两部分,且它们的值与开关器件并联电容、补偿电感以及负载有关,所提出的方法能有效地对该等效阻抗进行计算,进而有助于准确地分析系统特性。     

一种燃料电池车用复合式DC/DC变换器

提出一种应用于燃料电池车的复合式DC/DC变换器,该变换器可实现燃料电池车中几种不同电压等级直流电源的能量统一管理。采用合适的控制策略,该变换器可分别实现辅助启动、功率传输、能量回馈和充电共4种功能。重点分析了该复合式变换器在不同工作模式下的具体控制策略及工作原理,并给出了变换器的设计方法。最后,制作了一台300 W的样机,实验结果验证了该变换器的有效性及设计方法的可行性。     

电池储能系统的双向DC/DC变换器控制策略研究

研究电网与蓄电池之间的电能变换接口装置,为改善变换器的性能,提出一种基于双重移相控制的电池储能系统的双向全桥DC/DC变换器。从理论上对双向全桥DC/DC变换器的工作特性进行了分析,以抑制电路中的回流功率为目标,根据系统的传输功率与高频变压器两侧的变比理论上推导最优移相控制量,简化移相控制量实现对双向DC/DC变换器实时控制,实现了被控量的稳定,传输效率的提高。最后,搭建的小功率实验样机表明:该控制策略可以有效降低功率传输中的回流功率。     

电网电压跌落时风机变流器功率平衡控制策略

风机变流器是风电机组实现低电压穿越的关键部件,其控制性能的提升有利于提高风电机组的低电压穿越能力。基于变流器功率平衡控制思想,提出了网侧变流器改进型负载前馈控制策略,提升了网侧变流器的稳压与能量转移能力,缓和了电网故障期间的系统能量失衡,改善了风机变流器及风电机组的低电压穿越能力。控制系统的小信号模型分析结果表明,上述控制策略的稳压与能量转移能力优于传统控制策略。永磁同步风力发电机组系统仿真进一步证明了上述理论分析的正确性。     

兆瓦级风力发电变流系统多重斩波器的研究

讨论了1.2MW变速恒频风力发电变流系统中的多重斩波器。变流系统采用AC/DC/AC结构,基于DSP控制,使得永磁同步电机输出的电能高效地传递到电网。其中多重斩波器采用平均电流法控制,利用状态空间平均法以及小信号模型分析了升压斩波电路,确定了电路的PI调节器参数。实验结果验证了理论分析,证明PI调节器具有很好的动态性能和稳态性能。     

液力变矩型同步风力发电机低电压穿越的控制原理及测试分析

液力变矩型同步风力发电机是一种基于液力变矩器和无刷同步发电机耦合的前端调速式风力发电机组,关键技术在于采用前端调速技术,使发电机转速恒定可以实现同步并网。风机在低速传动链上采用转速模糊闭环控制,高速传动链上采用液力变矩技术闭环控制转矩平衡,使风机在发生低电压穿越时转速与转矩控制的动态响应速度和精准度得到了较大改善。同时,同步发电机励磁系统采用强励模式,迅速提高发电机电动势及时补偿电磁功率的损失,并为电网提供无功能量支撑维持电网稳定。该机型低电压穿越性能经过现场实地认证测试,结果充分验证了其控制策略的有效性和可行性。     

定子Crowbar电路模式切换的双馈风力发电机组低电压穿越控制策略

针对转子Crowbar电路的双馈风力发电机组低电压穿越需要闭锁变流器控制脉冲、直流母线电压波动无法较好地抑制,提出了一种定子Crowbar电路模式切换的双馈风电机组低电压穿越控制方案。电网发生故障时,定子Crowbar电路接入系统,双馈风电机组切换至感应发电机组模式下,转子侧变流器采用转子功率外环控制,网侧变流器采用功率协调控制方案,将机侧功率当作前馈量引入到网侧变流器控制策略中并向电网注入无功功率。仿真分析表明,所提控制方案在确保实现双馈风电机组低电压穿越的同时,能够有效地降低转子暂态电流、稳定直流母线电压,并向电网提供无功功率。     

VRB储能系统对风电场LVRT特性影响分析

为满足电网规定的并网风电场必须具有低电压穿越能力（LVRT）要求,提出一种在风电场并网点加入直接功率控制的钒液流电池（VRB）储能系统的拓扑结构来提高风电场LVRT.根据目前风电机组发展趋势风电场采用基于全功率双脉宽调制AC/DC/AC控制策略的逆变器的永磁直驱风电机组（PMSG）,VRB储能系统逆变器采用DC/AC双向功率流动的控制策略.所提出的控制策略通过协调控制风电机组机侧整流器、网侧逆变器和VRB变换器,实现平抑风电场出力和电压跌落时PCC点电压稳定控制及向电网提供一定的无功补偿.仿真结果表明,风速波动和系统电压跌落时,提出的方案可以有效平抑风电场出力波动,提高风电场LVRT能力,减小对系统安全稳定运行的负面影响.     

全功率驱动的异步风电机组的控制策略研究

通过全功率PWM变流器并网的笼型异步风力发电机组(the Full Rated Converter Induction Generator,FRC - IG),以其低成本、高可靠性和易维护的特点引起了人们的关注.在分析笼型异步风电机组数学模型的基础上,对全功率PWM变流器的控制策略进行了研究,给出了基于转矩给定的最大功率跟踪控制策略,通过对电磁转矩的调节间接控制发电机转速来跟随最大功率曲线.网侧变流器采用并网电压控制策略,根据并网电压的幅值来调节无功功率抑制电网电压的波动,在保证风电机组安全运行的同时降低了机组并网对电网的影响.仿真结果表明所采用的控制策略能很好地实现风电机组的最大风能跟踪,降低并网点电压波动.在电网电压故障期间,并网电压控制策略还可以有效地提高机组的低电压穿越能力,保障风电机组稳定运行.     

Modeling, simulation and control of wind turbine driven doubly-fed induction generator with matrix converter on the rotor side

In this paper, a wind energy conversion system, which consists of a variable speed wind turbine with doubly-fed induction generator (DFIG) fed by a matrix converter is considered. The stator of the wind turbine driven generator is directly connected to the grid, while the rotor is connected via slip-rings to the output of a matrix converter. The matrix converter is supplied from the grid and replaces the conventional two back-to-back converters used for the control of a DFIG. Modeling of the energy conversion system considers super-synchronous and sub-synchronous operating conditions, which are achieved by means of the matrix converter. In order to decouple the active and reactive power, stator field oriented control is applied. Speed mode control is adopted for maximum wind energy extraction, provided that the wind speed and pitch angle of the turbine are known for each sampling period. Consequently, a 2-D lookup table calculating the reference speed by means of interpolation/extrapolation is introduced. Reactive power control is performed so that the stator reactive power is kept to zero. Promising simulation results demonstrating the control performance of the wind energy conversion system are presented.     

双馈风力发电机组低电压穿越试验与分析

在分析双馈风力发电机组主控系统、变流器、变桨机构协同控制的基础上,提出了通过调整叶片的桨距角,减少风能的捕获,防止机组超速的变桨机构控制策略及电网电压恢复后快速、稳定恢复有功功率输出的功率给定策略。110 kW小功率试验台模拟试验及2MW双馈风电机组低电压穿越测试说明,控制策略能够满足不同风况下,双馈风电机组低电压穿越过程中转速及功率恢复的控制。     

大容量永磁同步风电机组系统谐振与抑制策略

风电机组变流器是变速恒频风电机组的核心部件,变流器电网侧滤波器在保证良好并网特性的同时也给系统带来了谐振稳定性问题.基于风电机组变流器网侧滤波器动态特性进行分析,揭示了风电机组谐振机理,提出了虚拟变阻尼谐振抑制策略.在MATLAB/Simulink中建立了2.0 MW直驱型永磁同步风电机组仿真模型,实现了风电机组谐振与抑制的全过程仿真.利用电网谐波发生模拟装置,首次在2.0 MW永磁直驱风电机组上进行了机组谐振与抑制现场试验.仿真与现场试验证明了理论分析的正确性与谐振抑制策略的有效性,对实际运行时风电机组的谐振问题和风电机组变流器设计具有指导意义.     

双馈风力发电中的恒电压无功控制策略研究

在常规双馈风电变流器矢量控制基础上,通过增加恒电压无功控制算法,提出一种双馈风电变流器恒电压无功控制策略,即采用PI调节器对电网正序电压进行闭环调节,调节器输出作为变流器无功功率指令输入,无功功率控制不再响应风机主控制器的指令.以1.5 MW双馈风电机组为例进行了仿真模型和实际测试验证,结果表明,该策略在一定程度上能够达到稳定系统电压的目的。