风力发电系统中并网逆变器并联运行环流分析

并网逆变器直接并联运行时,可使系统体积减少、成本降低,但并网逆变器直接并联时会产生环流。为此,详细分析了并网逆变器直接并联运行时环流产生的机理,建立了并网逆变器并联运行时旋转坐标系下的状态平均模型。在该模型的基础上分析并网逆变器并联运行时的相互影响,以及并网逆变器采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法时零矢量对环流的影响。通过控制SVPWM算法中不同零矢量在每一个PWM周期的作用时间来抑制环流,对并网逆变器在不同情况下的并联运行进行了实验。实验结果表明:该控制策略能有效地抑制环流,从而验证了该控制策略的可行性和正确性。     

并联三相逆变器环流的双变零矢量控制研究

并联三相逆变器的参数不可避免地存在差异,导致逆变器间会产生环流。环流会造成逆变器损耗增加、输出电压、电流波形畸变等危害。为了解决这个问题,提出通过零序占空比来抑制环流的控制策略。在建立零序环流数学模型的基础上,针对传统零序环流控制策略中基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法中一个载波周期内仅单次调节零矢量的作用时间,导致环流抑制效果不佳的问题,提出在一个载波周期内进行两次零矢量作用时间调节,提高零序环流控制实时性;并基于各逆变器输出的瞬时功率反馈来实现并联逆变器负载功率自适应均分的控制方案。该方案不仅能够很好地抑制环流,实现负载均分,而且能显著地改善三相逆变器输出电压和电流波形。通过仿真和半实物仿真实验平台验证了该方案的有效性。     

两并联三相PWM整流器零序环流抑制与均流控制

以两并联三相脉宽调制(PWM)整流器为研究对象,建立了系统的数学模型,详细分析了系统参数对零序环流的影响,设计了两并联三相PWM整流器的环流、均流双闭环控制系统,提出了一种调零矢量空间矢量脉宽调制(SVPWM)环流抑制策略,并设计了一种基于最小拍算法的零序环流抑制器,通过对零矢量的实时调节实现系统环流的抑制。电流内环采用电流解耦前馈控制策略,实现了单位功率因数,电压外环采用公共电压PI调节器实现均流控制,并联模块间不需要通信,控制简单、可靠。仿真与实验结果表明:最小拍环流抑制器能有效地抑制环流,所设计的控制方案消除了电感参数不一致对两并联三相PWM整流器的影响,实现了环流、均流控制。     

并联逆变器馈电PMSM调速系统谐波和环流控制

针对大功率场合下并联逆变器馈电永磁同步电机( PMSM)调速系统中存在的环流问题和电机电流谐波性能差的问题,提出一种并联逆变器馈电永磁同步电机控制策略来协调控制不同并联逆变器模块实现电机总电流波形优化,并有效地抑制并联逆变器模块间环流。分析并联逆变器馈电PMSM调速系统的电路结构及并联逆变器环流的等效电路模型,提出针对并联逆变器PMSM调速系统的移相空间矢量脉宽调制( SVPWM)技术和随机SVPWM技术,并通过在SVPWM中动态分配零矢量作用时间来抑制各逆变器模块间的环流。仿真和实验结果均验证了所提出的控制策略的有效性,采用移相SVPWM和随机SVPWM策略可改善电机电流的谐波性能,采用环流抑制环节后可以有效地消除电路中的环流。     

能量回馈单元中双载波SPWM环流抑制研究

变频器能量回馈装置可实现将电机再生制动的能量从变频器的直流母线回馈到交流电网中,但是由于能量回馈装置与变频器的二极管整流桥并联这一特殊结构,使得能量回馈装置运行时系统内部容易产生环流,导致变流器损耗增加,降低系统效率。通过对环流产生时的等效电路进行分析,得出环流大小主要与零开关矢量有关,进而提出一种双载波空间电压矢量控制(SVPWM)方法,通过该方法来改变逆变器的开关状态,使得逆变器不输出零矢量来抑制环流。该方法不需要增加额外硬件成本,且能有效抑制环流。仿真和实验结果表明了该方法的有效性。     

并联型三相PWM变换器环流无差拍控制策略

三相PWM变换器并联能够有效增加系统容量,但同时可能带来环流问题。环流会使交流电流发生畸变,增加损耗,降低系统效率。该文提出一种新型的环流无差拍控制方法。在分析并联系统环流模型的基础上,设计了环流无差拍控制器,环流控制通过对各并联模块控制环节中空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)的零矢量进行调节来实现。该方法不需要增加额外的硬件,具有动态响应快,环流抑制效果好等优点,适用于采用通讯线连接的共直流母线交流侧直接并联的三相PWM变换器系统。实验结果验证了理论分析的正确性,表明该方法适用于并网电抗器不同及模块电流给定值不同的并联运行场合。     

多机光伏并网逆变器的环流改进重复控制策略

逆变器的并联能够增加系统的容量,但是会带来环流问题,环流会使系统的效率降低和增加系统损耗,而且输出并网电流发生畸变。针对多机光伏并网逆变器的零序环流问题,提出了一种改进的重复控制策略。首先在分析并联系统环流平均模型的基础上,设计了环流改进重复控制和PI控制相结合的控制器,环流控制是通过控制各个并联模块中的空间矢量调制中零矢量作用时间实现环流抑制。通过仿真验证了理论分析的正确性。     

基于交错断续空间矢量调制的并联PWM变流器控制策略

并联PWM变流器可以显著增大变流器的容量并提高交流侧的电能质量,但是变流器的直接并联容易在其内部产生环流,从而导致变流器损耗增加甚至开关器件损坏.本文以三相PWM整流器并联系统为例给出了环流的数学模型,该环流是一个存在于零轴的带直流偏移量的环流.针对环流问题,本文通过建立并联系统的小信号模型分析确定了零序电流环的设计,并采用了交错断续空间矢量调制方法来消除和抑制其对整个系统的影响.通过该方法,环流可以用dq轴分量表示,并通过功率因数校正(PFC)电路的电流环加以抑制.最后的仿真和实验验证了本文控制策略的有效性.     

能馈式牵引供电功率模块并联技术

为了满足能馈式牵引供电系统的大容量、高功率密度,以及高可靠性需求,提出了基于功率模块并联的单变流器扩容方案。对比了IGBT直接并联与功率模块并联的异同,分析了开关管开关时刻差异导致并联环流的机理及影响环流大小的因素,提出了利用差模电感抑制环流的方法,并进行了仿真和实验验证。结果表明,功率模块并联存在环流问题,而差模电感则是抑制环流最简单有效的方法。     

电压电流双闭环控制逆变器并联系统的建模和环流特性分析

传统的基于功率差的逆变器并联控制方法是由电力系统中同步电机并网理论演变而来,通过分别改变各并联模块输出电压的幅值和相位来分别控制各模块输出无功和有功功率平衡,但该并联均流方案应用于电压电流双闭环反馈控制逆变器并联系统时有较大的控制误差.本文建立了考虑环流因素的电压电流双环控制逆变器闭环系统电路模型,依据传递函数推导出并联系统有功环流和无功环流与输出电压幅值和相位的关系.建立基于等效输出阻抗和求解微分方程的环流特性分析方法,给出了逆变器输出有功环流和无功环流与输出电压幅值和相位之间的定量关系,提出了相应的并联均流控制方案.仿真结果证实有功和无功环流均受输出电压幅值和相位影响,实验结果证明所提控制方案有较好的均流效果.     

永磁直驱风电全功率变流器并联控制方法研究

为提高永磁直驱风电全功率变流器并联控制效果,提出永磁直驱风电全功率变流器并联控制方法研究。首先分析永磁直驱风电全功率变流器拓并联扑结构,建立永磁直驱风电全功率变流器模型,计算无功功率受有功功率波动造成电压幅值产生波动,结合虚拟阻抗使功率在此种情况下耦合,系统总电阻补偿至0时,实现永磁直驱风电全功率变流器并联控制。实验结果表明,采用该方法控制永磁直驱风电全功率变流器并联运行的机侧环流与网侧环流波动较为稳定,验证了该方法的控制性能。     

直驱风电系统三电平变流器的设计与仿真

多电平逆变器适合大容量、高压的场合,得到了越来越多的应用。本文对三电平逆变器SVPWM调制手段进行了深入研究,同时对三电平逆变器中点电位平衡的问题也进行了探讨。由于中点电位的不平衡是钳位式三电平逆变器运行过程中比较严重的问题,对此本文分析了大、中、小矢量对中点电位的影响,找到哪些矢量能够影响中点电位的波动,并得出通过对成对小矢量的作用时间分配能够控制中点电位的结论。最后通过对系统的仿真,验证了算法的可靠性。     

基于超级电容器储能的STATCOM对直驱风力机并网性能改善的研究

本文主要研究了采用基于超级电容器的静态同步补偿器(STATCOM)的永磁(PMSG)直驱变速风力机控制策略。基于Matlab/Simpower实现对风力发电机侧整流器最大功率提取、电网侧逆变器和STATCOM的控制策略,采用不同容量超级电容器储能的STATCOM系统在电网出现故障或者受到干扰时提升风力发电系统稳定状态和动态性能。大量仿真结果表明:与传统的STATCOM相比,采用基于超级电容器的STATCOM能有效改善并网过程中出现的电压闪变及波动,减小频率的波动,并能对故障期间的电流进行有效控制,从而较为显著地改善了直驱风力发电系统的有功、无功功率,提升了风电并网系统故障穿越能力和动态性能。     

新型大功率风电变换器实验方案的建模和控制

介绍了大功率直驱型风力发电系统的结构,系统采用多重化AC/DC/AC变换器,以减小每只IGBT的电流和流入电网的谐波电流.提出了一种适用于大功率风力发电变换器的实验方法.该方法可以控制变换器内部流过一个很大的环流,但仅有变换器损耗造成的电流流入电网.该方法能大大节省实验所需要的电能,并且可以在小容量电网下进行大功率变换器实验.该方法能很好地测试变换器的主电路、驱动电路、保护电路和控制电路.介绍了环流实验方案的建模和控制,同时比较了正弦脉宽调制(SPWM)与空间矢量调制(SVPWM)在该方案中的不同之处.仿真和实验均表明,该方法能够简单有效地测试大功率风力发电变换器.     

小型永磁直驱风力发电并网变流器的控制方法

小型永磁直驱风力发电系统的并网部分由一个不控整流桥、两路并联Boost变换器和一个单相并网逆变器组成。分析了系统的并网电流控制方法：两路并联Boost变换器采用PI算法实现均流控制;并网逆变器采用无差拍控制实现电流的并网;分析了前后两级控制之间的关系。试制了3．5kW的并网发电逆变器样机,实验结果表明该方法具有良好的动...     

Modular-structured resonant converter for multilevel converters in micro grids

In this work, an isolated modular resonant circuit with effective voltage regulation is presented as front-end for multilevel inverter system to interface renewable sources of energy with micro grid. Inputs of each module of the converter are connected to low-voltage DC sources. Modular-structured module outputs may be linked in sequence or parallel to attain the desired DC link capacitor voltage for multilevel inverter. The proposed converter overcomes imbalance in the capacitor voltage of diode-clamped inverter structure. Interleaved phase shift of 90° is supplied among the gate pulses of all four modules that minimizes the input-side current ripples. An effective zero voltage switching (ZVS) is achieved over wide load range using duty cycle and frequency-duty cycle double control method to improve system performance at light load condition. Adopting powder core magnetics and low forward voltage insulated-gate bipolar transistors (IGBTs) reduces magnetic and conduction loss. A 12-kW prototype of the designed modular resonant converter was verified by experimentation with a different-level diode-clamped inverter structures.     

基于双钳位变流器的直驱式风力发电系统控制方法研究

为了抑制永磁直驱风力发电系统中变流器中点电位波动及IGBT关断过电压,引入了双钳位三电平变流器结构,分别提出了整流和逆变状态下双钳位三电平变流器中点电位和钳位电容电压平衡控制方法。推导出了双钳位三电平整流器和永磁同步电机数学模型,给出了双钳位机侧变流器和网侧变流器控制方法。最后,采用MATLAB搭建了系统仿真模型,并基于模拟风电系统进行了实验,结果均证实了研究内容的正确性。     

电流型光伏并网逆变器的关键技术研究

由于光伏并网逆变器是太阳能光伏并网发电系统的核心部分,它分为电压型和电流型两种逆变器.针对目前使用最为广泛的电压型光伏并网逆变技术存在着众多的缺陷,本文介绍了一种基于电流源特性的电流型光伏并网逆变器.该装置利用了导抗变换器和采用直接电流双环控制与同步锁相环相结合的综合控制策略,实现了光伏系统电流型并网的目的.采用电流型...     

双馈风电机组变流器的优化设计与仿真

变流器作为双馈风力发电机组的核心部件,其性能好坏直接影响机组的发电质量和运行安全。本文针对一种PC-PXI-FPGA实时风电机组仿真系统的变流器原理结构进一步展开分析,将机侧与网侧视为一个整体,对原变流器模块算法重新进行优化处理,并结合Lab VIEW虚拟仪器开发环境对其进行FPGA板卡的硬件实现;同时基于DMA通讯技术实现机组各模块与变流器模块的通讯,建立了一套PC-FPGA实时仿真系统。经过仿真测试,使用新变流器模块的风电机组具有稳定的发电质量,验证了新算法的正确性和准确性,有效地降低了成本。     

风储联合并网发电系统的控制策略研究

并网运行控制方法是保证风储联合发电系统可靠运行需要解决的关键技术问题之一。本文首先建立了风力涡轮机和锂离子蓄电池的数学模型,并且给出了风力发电系统网侧和机侧变换器在两相同步旋转坐标系下的数学模型。详细研究了风力发电系统和储能逆变器的并网运行控制策略。最后通过仿真研究验证了本文研究方法的可行性和有效性。