燃气轮机组中静态频率变换器的原理和应用

介绍了静态频率变换器（static frequency converter,SFC）在大型燃气轮机组启动中的作用。对SFC的主要工作方式——脉冲模式换流和负载换向模式换流进行了深入具体分析,从而得出两种换流模式下SFC的工作原理。在实际应用中,提出应注意励磁系统与SFC的配合问题,在机组转速小于18％额定转速时,励磁调节器采用手动方式,在机组转速大于20％额定转速时,则采用自动方式。     

高速永磁同步电机无速度传感器矢量控制研究

针对普通无速度传感器矢量控制算法无法满足永磁同步电机(PMSM)高速运行问题,设计了一种基于模型参考自适应系统(MRAS)的矢量控制方案。该方案由I/F控制器和MRAS控制器组成。低转速采用I/F控制器控制电机转速,高转速采用MRAS控制电机转速,特殊处理后使切换过程中电流平滑过渡,以达到高低转速均可正常运行的目的。以磁悬浮PMSM作为驱动对象,电机转子联接风机实现带载。试验结果表明,与传统的无传感器矢量控制相比,所提出的控制方案更有效地驱动PMSM,满足高速运行工况。     

基于自适应零电压矢量双脉冲法的永磁同步电机带速重投策略

在某些特殊应用场合，永磁同步电机运行过程中可能发生断电，需要其在旋转状态下重新启动，即带速重投，准确的初始位置/转速观测是带速重投的基础。针对传统零电压矢量脉冲法在高转速下初始位置/转速观测时脉冲宽度和脉冲间隔无法自动调节的问题，研究零电压矢量脉宽和脉冲间隔自适应调节策略。通过比较实时监测的短路电流矢量幅值与所设置的临界值，进行零电压矢量脉冲宽度自适应调节；根据零电压矢量单脉冲法的转速预估结果，实现脉冲间隔自适应调节。实验结果表明，所研究的自适应零电压矢量双脉冲法能够针对不同的初始转速自适应确定合适的脉宽和脉冲间隔，有利于提高高转速下初始位置/转速观测和带速重投性能。     

半桥型电磁炉逆变器PFM-APWM混合调功策略

针对半桥型电磁炉逆变器的脉冲频率调功(PFM)策略存在低功率段调功能力不足的问题,提出了一种脉冲频率-非对称脉冲宽度(PFM-APWM)混合调功策略.该策略在高功率段通过调节工作频率调功,低功率段通过调节占空比调功,克服了PFM低功率调功能力差的问题,并降低了逆变器的最高工作频率,减少了器件损耗,提升了器件工作可靠性.同时,提出适用于PFM-APWM策略的功率切换(PL)和频率切换(FL)两种切换模式,实现功率闭环控制.最后通过样机试验验证该混合调功策略的可行性和有效性.     

基于RTDS的抽水蓄能机组静止变频器启动技术研究

大型抽水蓄能机组对于电力系统调峰、填谷起到十分重要的作用.目前抽水蓄能机组的启动普遍采用静止启动变频器(SFC)方式,静止变频启动方式的关键在于在0～50Hz的转速变化范围内,系统能否准确快速地检测到转子位置.采用无速度传感器的电气方法测量出转子位置角,通过空间矢量控制对无速度传感器的大功率同步电机变频启动的控制算法进行深入研究,并通过RTDS仿真系统验证本文提出的启动控制方案的正确性.     

永磁同步电机无位置传感器启动策略的改进

针对永磁同步电机,提出了一种基于滑模观测器的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器启动控制方法。采用电流闭环-速度开环的(I-F)定位,启动加速和速度-电流双闭环切换的控制方法。启动加速达到设定转速时,进入速度-电流双闭环的切换过程,采用K/cos2曲线对电机电流进行减小,进而减小滑模观测器估测的转子位置与给定坐标系位置的角度差,并使其趋于零,实现状态的平滑切换。最后通过实验验证了所提启动控制方法的有效性。     

考虑分组控制和有序恢复的风电调频策略

针对高风电渗透水平下运行的电力系统,提出一种考虑分组控制和错位恢复的风电调频策略。首先,基于风力发电机在该策略不同控制参数设置下的运行特性,将风力发电机分组,为后续错位转速恢复减轻频率二次冲击奠定基础。在发生频率跌落时,令各组风力发电机均提升有功功率至转矩保护限制下的最大值来抑制频率跌落。考虑调频时基于转子转速或可释放转动惯量调节的控制策略与系统频率解耦,通过补充频率过调抑制系数对风力发电机参考功率进行修正。仿真结果表明,所提策略通过让风力发电机分组错位启动转速恢复和以"先抑后扬"的功率调节方式来收敛回到最大功率运行点,能有效平滑风力发电机调频状态切换时的过渡过程,并使转速恢复不至于过慢。同时,频率过调抑制系数的引入增强了被触发后与系统频率解耦的调频控制对不同程度扰动的适应性。     

基于虚拟惯量的风电场黑启动频率协同控制策略

在传统黑启动电源匮乏的电网中,采用风电场作为黑启动电源是一种有益的尝试。风电场采用虚拟惯量控制方式可避免风电机组转速与频率解耦导致的频率支撑能力不足问题,从而有效提升风电场作为黑启动电源过程中的系统频率稳定性。通过对风电场黑启动场景下传统虚拟惯量策略的适应性分析,文中提出了一种新的频率协同控制策略。首先,针对实际工程背景提出了一种以柴油发电机作为配套小容量支撑电源的风电场黑启动方法,并分析了风电场黑启动的关键问题及其过程。其次,通过附加功率外环控制和跟踪曲线切换控制在不同启动阶段的柔性切换,且辅以桨距角参与调节的频率响应策略,提出了一种基于虚拟惯量的频率协同控制策略。最后,通过PSCAD仿真验证了所提策略的合理性和先进性。     

永磁同步电机无传感器控制及其启动策略

为了实现永磁同步电机的无速度传感器矢量控制,采用改进的磁链观测器法,用低通滤波环节代替纯积分环节,减小了初值误差及直流偏置误差,同时在极坐标系下对定子磁链幅值及相位进行补偿,实现转速和转子位置的准确估算。针对带载情况下无法自启动的问题,采用I-f控制自启动方法,避免了启动过程中出现过流情况。设计了一种新的切换方式,给定坐标角度按加权函数切换至位置观测值,同时相应改变定子电流给定值,保证电机平滑可靠地从I-f控制方式切换为矢量控制方式。实验表明,控制系统能够可靠稳定运行,切换过程平滑,控制性能良好。     

磁滞电动机调速过程中的磁滞力矩

磁滞电动机多用于调速传动装置。通常是在一定的电压、频率下启动和运转。在这种情况下,转子处于恒定磁场。电机发出的磁滞力矩(后简称转矩)是恒定的。有的高速磁滞电动机采用变频启动。在启动过程中磁场是变化的。因而转矩是变化的。某单位研制出一种新的化工设备,用磁滞电动机拖动,以变频电源供电。通过改变电源频率,电压逐级启动到额定转速66000转/分。然后长期连续运行。在试用期间发现这样一种现象:在启动过程中,在某一频率下电压给低了达不到同步转速,或者上升很慢。电压给的过     

同步电动机调频起动过程分析

针对自控式同步电动机静止变频起动装置(SFC)控制系统过于复杂的缺点,该文提出了基于高压变频器的开环起动控制方法,即采用恒压频比控制方法对同步电动机的起动过程进行研究。从理论上,考虑到影响同步电动机起动的几个重要因素,如电动机的摩擦转矩和同步转速的变化等,详细推导了同步电动机低频起动的数学模型,通过仿真和实验分析了电机起动过程中电动机转速、转矩的变化规律。实验结果与仿真分析吻合较好,从而证明了开环控制变频起动方法的可行性。     

PMSM控制系统中的开关频率优化与控制研究

提出一种用于永磁同步电机(PMsM)控制系统的基于电压空问矢量脉宽调制的(SvPwM)的开关频率优化方 法,即在高速时按照开关器件选择调制频率,在低速时进一步提高调制频率,以充分利用开关器件的开关频率.从而获得更好的低速性能.分析了开关频率选择的约束条件,给出了样机实验的构建和实验过程.实验结果验证了该方法的可行性和有效性.     

适用于低压同步整流器的新型谐振驱动电路

随着开关频率的提高,同步整流变换器功率MOSFET管的开关过程及其驱动带来的损耗也愈发凸显出来,特别是在低压大电流应用中。为了降低这部分损耗,提出一种单电感双管谐振驱动技术,能够利用一个单电感驱动两个不共源极的功率MOSFET管。详细分析了工作原理和特性,给出了参数设计方法,并进行了仿真和实验,结果表明该驱动技术具有驱动损耗低、驱动速度快、抗干扰能力强、便于集成等优点,适用于高频高功率密度的同步整流功率变换器。     

基于I/F起动和扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机全速域无传感器控制方法

针对永磁同步电机(PMSM)全速域范围内无速度传感器运行时,电机低速起动位置估计困难的问题,提出了一种恒电流变频(I/F)和扩展卡尔曼滤波器(EKF)相结合的控制方法。在低速采用恒电流变频比起动,中高速切换为EKF进行位置和速度的估计。为解决切换过程不稳定的问题,利用电机转矩-功角自平衡特性,在切换过程中以两种控制方法给定的角度差作为反馈输入信号来减小切换前给定电流,在角度差接近零时切换电流和位置给定,使切换前后给定电流和给定位置基本保持不变。最后通过仿真验证该方法的可行性。     

大型同步调相机控制策略研究

随着特高压直流输电的发展,“强直弱交”电网的无功补偿问题越来越突出。大型同步调相机无功响应快、故障穿越能力强,是理想的无功补偿设备。介绍了国家电网公司大型调相机项目的应用背景,阐述了大型同步调相机的静止变频器（SFC）启动方式和励磁控制策略;重点分析调相机的SFC启动控制策略、励磁系统无功-电压协调控制、基于电力系统电压调节器（PSVR）的无功控制策略,并通过仿真试验对控制策略进行验证。试验结果表明,所提出的调相机控制策略可很好满足大型同步调相机启动和运行控制需求。     

永磁同步电机无传感器控制算法切换研究

针对永磁同步电机全速域的无传感器控制,在不同的速度范围有着不同的控制策略,而保证不同速域控制策略的平滑切换是实现全速域稳定运行的前提。本文低速域采用恒电流变频（I/F）控制策略,中高速域通过改进滑模观测器准确获取转子位置,并且在高速域时采用弱磁控制使电机有更宽的调速范围。为了实现高低速域的快速平稳切换,提出了一种d,q轴电流同时变化并且保持总电流不变化的改进切换策略,使电机从开环控制直接切换至最大转矩电流比运行,切换过程平滑无冲击。仿真结果证明了本文提出的改进切换策略的可行性。     

适应于电网高风电渗透率下的双馈风电机组惯性控制方法

为解决风电渗透率增加带来的电网频率安全稳定问题,在揭示传统微分惯性控制方法缺点的基础上,提出了一种适应于高风电渗透率、大功率缺额条件下的双馈风电机组惯性控制方法,即模式转换法。通过设置系统频率微分、频率偏差逻辑判断条件启动惯性响应,设置转速限制判断条件闭锁惯性响应,实现风电机组在最大功率跟踪工作模式与惯性响应工作模式间自主转换。该方法设置恒定附加电磁转矩步长,惯性响应作用强度不随转速降低而减弱。当系统频率事故发生时,较微分惯性控制方法,模式转换法可使风电机组在稳定运行约束范围内更加有效地抑制系统频率跌落。仿真结果验证了模式转换法的有效性和优越性。     

电力分析仪监测电动机的节能效果分析

通过使用电力质量分析仪对空气压缩机组的电动机变频调速装置进行测试,查找影响电动机运行效率的因素,分析了使用变频调速的三相异步电动机运行参数,表明采用PWM变频调速具有调节速度快、动态特性好、输入功率因数高等特点,取得了电动机软起动平稳运行可靠和节能技术改造效果的目的。     

基于谐波抑制的共母线开绕组永磁同步电机减振控制

为了减少共母线开绕组永磁同步电机(OW-PMSM)驱动系统中的电流谐波,抑制由径向电磁力引发的电机振动,提出了一种基于零序电流闭环的零矢量重分配随机开关频率空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。该算法通过选取的零矢量产生共模电压,抵消由非零电压矢量带来的共模电压,将零序电流闭环后动态抑制零序电流,有效地减少了相电流3次谐波含量。同时,针对调制策略固有的相电流高频谐波分量,通过SVPWM中开关频率随机化,使得开关频率及其整数倍处高频谐波幅值大大减少。试验结果表明,该方法能有效降低高低频段电流谐波幅值,实现OW-PMSM全频段的减振控制。     

永磁同步电机直接转矩控制系统转矩调节新方法

从开关频率优化和电压空间矢量合理选择2个方面提出了1种新的转矩调节方法。通过逆变器开关频率PI调节得到转矩滞环比较器的滞环宽度值,在充分利用功率器件开关频率的同时,不仅克服了圆形磁链轨迹对功率器件高开关频率要求的缺陷,而且克服了在转速变化过程中采用固定滞环宽度值带来的功率器件开关频率波动范围大且低速转矩调节性能下降的缺陷。针对零电压空间矢量的特点,为降低系统低速稳态运行时的转矩脉动且保证瞬态运行时转矩的快速响应,提出了在低速稳态运行时选用零电压空间矢量减小转矩、在低速瞬态运行时选用有效电压空间矢量来减小转矩的转矩调节方法。该方法在保证系统响应速度的同时减小了系统平均转矩脉动。实验结果表明新的转矩调节方法不仅能充分利用功率器件的开关频率,而且在低速时由于开关频率的提高反而获得了相对圆形磁链轨迹更小的转矩脉动。