永磁直驱风力发电机网侧变换器的研究与仿真

描述了永磁直驱风力发电机网侧变换器的基本结构和工作原理。对其数学模型进行了详细的推导,通过坐标变换得到其在dq旋转坐标系下的数学模型。通过基于前馈解耦和双闭环控制策略,实现了直流侧电压稳定、网侧功率因数可调的控制目标。通过空间矢量调制方式,提高了直流侧电压的利用率。对系统双闭环PI调节器的参数进行了设计。在MATLAB/SIMULINK环境下建立了永磁直驱风力发电机网侧变换器的仿真模型,通过仿真对控制策略进行了验证。     

电网故障下直驱风电系统网侧变流器控制

在直驱风力发电系统控制中,网侧变流器采用电网电压定向矢量控制策略,因此快速而准确地检测电网基波电压的大小和相位在网侧变流器同步化设计中是很关键的。介绍基于对称分量法的同步坐标系锁相方法和双同步坐标系解耦锁相方法;研究在不平衡电网电压下变流器中使用的2种不同电流控制器的性能,这2种控制器是基于正参考坐标系和负序分量前馈控制(VCCF)的电流控制器和基于正负序参考坐标系(DVCC)的双电流控制器。仿真和实验结果表明:在电网电压出现不平衡时,精确地检测电网电压基波的正、负序分量并且使用正负序旋转坐标系下双电流控制策略,在网侧变流器控制中起到了一个很关键的作用。     

一种双馈风电机组网侧变流器抑制低次谐波的多环控制

针对电网电压低次谐波对双馈风电机组网侧变流器并网电流和直流母线电压造成的不良影响,提出了一种双馈风电机组网侧变流器抑制低次谐波的多环控制。该多环控制在双馈风电机组网侧变流器的电网电压定向矢量控制的电压、电流双闭环基础上增加了一个重复控制环路,抑制了网侧变流器并网电流和直流母线电压的低次谐波。通过MATLAB/Simulink仿真研究验证了所提双馈风电机组网侧变流器抑制低次谐波多环控制的有效性。     

风力发电用双PWM变频器仿真研究

本文针对无刷双馈风力发电机,采用了一种新的三相电压源型双PWM变频器控制方案,网侧采用d-q模型的空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM),较好地实现了电压的跟踪和单位功率控制,转子侧采用电流滞环控制。仿真表明,该双PWM变频器网侧能够获得单位功率因数的正弦输入电流,稳定的直流输出电压,转子侧电流具有快速的动态响应;变频器能够实现能量的双向流动,仿真验证了控制策略的正确性和有效性。     

PWM整流器在旋转导向中的应用研究

论述了PWM整流器与传统整流器在旋转导向中的优缺点;推导三相电压型PWM整流器（VSR）在同步旋转坐标系下的数学模型,采用双闭环PI控制结合SVPWM的控制策略,并对SVPWM控制的实现过程进行了详细介绍,最终通过MATLAB Simulink搭建仿真模型,对电源侧电压波形、电流波形、直流侧输出电压波形以及电源侧电流FFT进行分析,仿真结果表明该控制策略能实现电源侧电压与电流相位同步,谐波含量低以及直流侧电压快速达到给定值,从而满足了旋转导向系统的供电稳定性。     

有源电力滤波器控制技术的研究与应用

有源电力滤波器(APF)的控制包括补偿电流控制以及直流侧电容电压的控制两部分,在对空间电压矢量脉宽调制(PWM)控制方法及直流侧电压控制的基本原理研究的基础上进行仿真,仿真结果表明基于空间电压矢量PWM技术的补偿电流控制方法的补偿效果较理想,为进一步提高基于空间矢量控制策略的补偿效果,在闭环控制的基础上,引入模糊自适应比例积分(PI)控制器,减小了补偿电流的跟踪误差,并降低了补偿后电源侧电流的畸变率。实验结果也验证了所设计控制方法的有效性。     

电流矢量调制的动力电池组充电系统

针对动力电池组三段式充电特性,设计了用于动力电池组充电的三相电流型PWM整流器的主电路,采用了电流空间矢量调制的间接电流控制策略和PI控制器实现网侧单位功率因数运行和直流侧电流稳定输出。为了避免传统电流矢量调制所需要的坐标轴系变换,给出了在三相静止坐标系下的电流矢量调制算法。在此基础上给出了由TMS320F2808芯片控制的电流型PWM充电器控制系统。详细介绍了PI控制器、三相电压调理电路及二/三值逻辑转换的设计方法。该装置省去了网侧电流检测,能在较宽范围内输出纹波较小的充电电流,动、静态性能良好。计算机仿真与动力电池组充电实验结果表明,所提设计方案是可行的。     

基于合成矢量解耦控制的三相PWM整流器的研究

针对三相静止坐标系下很难实现无静差调节的不足,采用d-q变换将三相交变量转换成同步旋转坐标系下的直流量来控制。但是,由于系统存在d-q坐标系下变量间相互耦合、控制器的设计对系统参数依赖性过强的问题,造成了当网侧电感因老化等原因数值发生改变时,原系统控制性能会急剧下降的现状,本文提出了基于合成矢量线性化d-q解耦的控制思想,优化了同步旋转d-q坐标系下的电压电流双闭环控制策略,并简要分析了双环控制模型的设计方法。仿真实验表明该模型具有结构简单、较强自适应性。     

双闭环SVPWM控制的并联型有源电力滤波器仿真研究

给出了三相电压型PWM逆变器的数学模型,通过解耦得出一种新型快速双闭环电流控制策略,并将其用于有源电力滤波器（APF）电流控制系统。分析了电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）的基本原理,与正弦波脉宽调制（SPWM）相比,该方法提高了控制精度,减少了开关损耗,直流侧电压利用率高。仿真结果证明了该新型双闭环SVPWM控制方法可以使补偿电流较为准确地跟踪电流指令,抑制负载谐波电流,是一种较为有效的电流跟踪控制方案。     

双馈风电机组在不对称电网故障下的稳定性控制研究

为避免电网电压不对称跌落导致双馈风电机组(DFIG)脱网运行,分析了电网不对称故障时双馈风力发电机组直流母线电压波动机理,直流侧过电压这一现象主要由定子侧直流分量和电网电压负序分量引起.通过参考系坐标变换导出在正负序坐标系中双馈感应发电机的电压和电流方程,建立了正、负序坐标系下DFIG数学模型,利用机、网变流器协调控制方法,在不对称电网故障期间,机侧变流器转子电流的负序分量控制为零,网侧变流器采用双闭环正、负序电流控制抑制网侧负序分量,结合功率计算模块,有效抑制了机组电磁转矩与电流的2倍频波动,以及直流母线电压与电流负序分量的波动,改善了DFIG在不对称电网故障下的动态性能.仿真结果表明了该控制策略的可行性.     

基于SVPWM控制的高功率因数整流器的研究

采用空间电压矢量控制技术对高功率因数PWM整流器进行分析和建模,以简化型的SVPWM控制策略实现PWM控制。通过Matlab/Simulink对交流侧电压电流以及直流侧电压进行仿真。仿真结果证明这种控制的动态响应速度快,直流侧电压稳定,交流侧电流为正弦波,且电压电流同相位,实现了单位功率因数,对谐波的产生进行了有效的抑制。     

三相电流型PWM整流器的功率因数控制方法

由于三相电流型PWM整流器需要在交流侧加入LC滤波电路,如果不加入任何功率因数控制,电源电流将超前电源电压。为了有效地控制系统的功率因数,本文提出了一种简单可靠的功率因数控制方法。该方法只需检测网侧电源电压和电源电流,不需要其他任何系统参数,因此具有很高的可靠性。不同于以往的基于静止三相abc坐标系的控制方法,本文将控制算法建立在以电源电压矢量定向的dq同步旋转坐标系上,这使得整个控制系统的实现更加简单。本文提出的功率因数控制算法能够自动调节系统,使其运行在可以达到的最大功率因数运行点。对比分析了采用和未采用功率因数控制时在不同直流侧电流下系统的功率因数特性,证明了该控制能有效提高系统的单位功率因数运行范围。通过仿真并进一步在一台5kVA样机上进行的试验,证明了该方法的有效性和可行性。     

三电平整流器弃用中矢量的对称三区电压矢量调制策略

根据基于目标控制的三电平PWM整流器的数学模型,详细分析了三电平各电压矢量对直流侧中点电压的影响,提出了一种弃用中矢量的对称三区的电压矢量调制策略。对该法在不同调制模式下整流器的性能进行了深入仿真研究。该方法电压矢量分区少,算法简单。由于弃用了中矢量,电压矢量调制策略本身的直流侧中点电压达到了自平衡。仿真和实验结果表明,三电平PWM整流器性能稳定,功率因数高,方法正确有效。与传统调制策略相比,当网侧电流幅值变化较大时,该方法的直流侧中点电压平衡效果仍然很好。     

双PWM变频器供电的双馈发电机系统仿真

建立了双馈发电机矢量控制系统和三相PWM整流器的控制模型,在三相整流器的d-q轴数学模型的基础上,研究了其网侧电流控制策略,讨论了基于电网电压前馈控制和网侧电流补偿控制的解耦控制方法,通过仿真验证了控制策略的正确性和有效性.     

空间矢量脉宽调制下有源电力滤波器直流侧电压设定值研究

关于有源电力滤波器直流侧电压的研究主要集中在如何实现电压的稳定控制,很少有人研究直流侧电压能够满足条件的最小值.为此针对直流侧电压具体设定值这一问题,借鉴逆变器电压利用率的概念,分别计算了三角波电流比较方式和空间矢量脉宽调制控制下的直流电压利用率,并计算出两者的差值.为计算空间矢量脉宽调制控制下直流电压所需满足的条件,分别推导了单相和三相有源电力滤波器直流侧电压作用机理的数学公式,最后得到了直流侧电压的计算公式.通过大量仿真计算,统计出最佳直流侧电压变动范围,与理论计算出的值基本一致,验证了理论推导的合理性.     

直驱永磁风力发电系统双PWM变流器控制技术

在风力发电系统中,变流器是实现能量高效、稳定转换的关键。研究了直驱永磁风力发电系统的控制原理,建立了双PWM变流器机侧和网侧的数学模型。机侧变流器采用转子磁场定向矢量控制方式,网侧变流器采用电网电压定向矢量控制方式,实现有功和无功功率的完全独立解耦控制。仿真和试验结果表明:该控制策略可有效地实现最大风能捕获,维持直流母线电压稳定,实现发电机组的平滑并网,具有良好的动态响应。     

三相VIENNA整流器矢量控制策略的研究

针对三电平VIENNA整流器存在中点电位波动、控制复杂的问题,将直流侧中点电压偏差引入到电压定向电流解耦的双环控制中,通过调整矢量作用时间来达到直流侧中点电压平衡控制,并探究了一种三电平空间矢量平面简化到两电平矢量平面的简化空间矢量脉宽调制算法。最后通过MATLAB/Simulink搭建VIENNA整流器矢量控制仿真模型,通过仿真分析证实了该控制策略简单可行,且具有良好的动态性能和静态性能。     

双馈风力发电机组网侧变换器电压空间矢量电流滞环控制

利用电压空间矢量滞环电流控制(VSM-HCC)和变速PI电压控制,实现了变速恒频(VSCF)双馈风力发电机组网侧变换器功率双向流动和直流侧电压稳定的控制目的。电压空间矢量调制方法的引入,降低了变换器的开关频率,同时也保留了滞环控制响应快、简单及鲁棒性好等优点。通过增加负载电流前馈补偿环节,提高了系统的响应速度,有效抑制了直流侧电压的波动。仿真验证了该控制策略比传统的双闭环PI控制对外部扰动有更好的自适应能力和良好的动态性能,并示出与VSCF双馈风力发电机组进行联调仿真的结果。     

基于间接电流控制的电流型PWM整流器

针对电力电子装置给电力系统带来谐波污染和功率因数下降的问题,建立了三相电流型PWM整流器在abc坐标系下的数学模型,并在该坐标系下通过控制三相电流型PWM整流器交流侧电流的基波和相位,进而间接控制网侧电流的间接电流。通过仿真和实验验证,该控制策略完全可以实现网侧电压电流单位功率因数,且直流侧电流趋于稳定。     

考虑中点电压平衡的三相四开关变换器模型预测电压控制

三相四开关变换器作为三相六开关变换器的容错结构,在离网模式下,直流侧电流经电容流入故障相,导致直流侧中点电压不均衡,进而降低了负载侧电能质量,影响电容器寿命。针对此问题,设计一种考虑中点电压平衡的模型预测电压控制策略。首先,对离网模式下的电压矢量进行分析,建立αβ两相静止坐标系下的电压预测模型。在此基础上设计中点电压平衡控制,通过低通滤波器提取直流侧电容中点电压偏差值中的直流分量,经预测模型计算得到电流补偿值。将其代入价值函数求解最优电压矢量,进行模型预测电压控制,实现三相四开关变换器离网模式操作。该控制策略无需锁相环和PWM调制,易于实现。通过仿真及实验,验证了所提出控制策略的有效性。