载波幅值可调PWM技术及其在级联型多电平变流器中的应用

在详细分析直流电压脉动对输出电压影响机理的基础上,提出载波幅值可调PWM技术。根据直流侧电压脉动的实际情况及时调整载波幅值,可以有效地抑制直流侧电压脉动造成的输出电压畸变。载波幅值可调PWM技术原理简单、实现方便,还可以降低直流侧滤波电容,对提高系统品质和功率密度有重要意义。理论分析和仿真研究得到了实验验证。     

4象限H桥功率单元PWM整流器的比例-积分-谐振控制

4象限H桥级联型多电平变换器的功率单元中,由于单相H桥逆变器的输出功率中含有2倍于输出电压频率的脉动分量,如果输入级的PWM整流器采用传统的控制策略,直流母线电压也将会含有该频率的脉动。在PWM整流器电压定向控制中,使用比例-积分-谐振(PIR)调节器控制电压环和电流环,抑制了直流母线电压的脉动,在小功率平台上的实验证明了该控制策略的有效性。     

双PWM控制交流励磁电源直流链电压的稳定控制策略

双脉宽调制(PWM)控制的交-直-交电压型变频器适于用做交流励磁发电机的励磁电源,但交流励磁发电机运行状态的改变会引起双PWM交-直-交变频器直流链电压的波动,不利于整个发电系统的稳定运行.文中结合交流励磁发电机的运行特点,深入分析了直流链电压波动的原因,提出了基于转子侧变换器瞬时功率反馈控制的双PWM控制策略.实验结果验证了所提出的改进控制策略的正确性,该方法可有效维持发电机运行状态突变时直流链电压的稳定,大大增强了发电机系统的动态响应能力和稳定性.     

想想看

1．直流电动机用晶闸管无级调速和PWM脉宽调速。输出的电压都是脉动的。为什么前者会恶化电动机性能而后者却不会？ 尽管直流电动机用晶闸管无级调速和PWM脉宽调速,输出的都是脉动电压。但晶闸管无级调速输出的脉动电压是50Hz低频脉动电压,既不能用电容器滤波,又很难用电抗器平滑．对电动机工作很不利,火花大、温升高、效率降低。用PWM脉宽调速,虽然输出电压也是脉动电压,但它的频率高,一般在10～20kHz,所以外部不须滤波,只靠直流电动机的电枢电感和续流二极管就可使电流平滑．对电动机工作有利。     

移动电站直流并联功率分配研究

在分析了交流电源直接并联存在的不足的基础上,提出了采用三相PWM整流—并联—PWM逆变的供电模式。三相PWM整流器输出的直流电压含有谐波导致直流电压不断脉动,交流电源通过三相PWM整流器进行直流并联时,必须考虑电压脉动的影响。针对此问题,本文通过在整流器输出侧添加电阻的方式,抑制了电压脉动对并联稳定的影响;分析了并联模块接入时机对并联过程的影响;提出了一种实现并联条件下,单个模块输出功率自由分配的控制方式。最后,通过仿真验证了该控制方式的可行性。     

移动电站直流并联功率分配研究

在分析了交流电源直接并联存在的不足的基础上,提出了采用三相PWM整流—并联—PWM逆变的供电模式。三相PWM整流器输出的直流电压含有谐波导致直流电压不断脉动,交流电源通过三相PWM整流器进行直流并联时,必须考虑电压脉动的影响。针对此问题,通过在整流器输出侧添加电阻的方式,抑制了电压脉动对并联稳定的影响;分析了并联模块接入时机对并联过程的影响;提出了一种实现并联条件下,单个模块输出功率自由分配的控制方式。最后,通过仿真验证了该控制方式的可行性。     

直流测速发电机的“噪声”

直流测速发电机的输出电压中含有脉动分量，文章对脉动电压的成份及其产生原因进行了分析和计算机计算，通过实例验证，提出了附加滤波是电容的方案，对进一步减小测速机脉动电压提出了建议。     

低谐波含量整流器发电机分析研究

针对航空航天整流器发电机的输出电压脉动较大的情况 ,文章介绍了电机采用两套相差 30°电角度的绕组降低电压脉动的方法。从理论推理、电路分析的角度 ,分析证明了该方法的正确性 ,并得到实验结果的验证。现已成功应用到航天某电机中 ,为降低航空航天发电机电压脉动提供了一条重要途径     

基于变开通角F-PI并行控制策略的开关磁阻发电机输出电压研究

分析了开关磁阻发电机(SRG)输出电压存在脉动的原因。针对传统PI控制方式下SRG输出电压建压过慢、脉动较大的问题,提出一种变开通角与模糊和PI并行控制的控制策略(变开通角F-PI并行控制策略)。当SRG开始工作时利用开通角的灵活切换实现输出电压的快速建立,并通过给定电压与输出电压的误差及误差的变化率,来实现模糊PWM与PI电流斩波的并行控制。建立基于Matlab/Simulink的SRG非线性模型并进行仿真分析。最后基于实验平台对变开通角F-PI并行控制策略与传统的PI控制策略进行了实验对比分析。实验结果表明,该文提出的基于变开通角F-PI并行控制策略能够使发电电压快速建立,在转速或负载发生变化时可以使输出电压快速跟随给定值,并有效地减小输出电压的脉动,从而提高发电品质。     

C-dump变换器开关控制方法的分析与比较

C-dump变换器是一种用于无刷直流电动机的新型功率变换器，其开关控制方式对电枢电流和变换器储能电容电压脉动有较大的影响。该文对C-dump变换器主开关和斩波开关的开关控制方式及其对电机电流和变换器储能电容电压脉动的影响进行了研究。首先对C-dump变换器主开关的PWM控制和滞环控制两种工作方式进行了比较。然后重点对斩波开关的滞环控制，斩波频率高于主开关频率的PWM控制、斩波频率低于主开关频率的PWM控制、主开关与斩开关同步PWM并结合斩波开关滞环控制等5种开关控制方法进行了详细的理论分析与比较。结果表明：主开关与斩波开关同步PWM并结合斩波开关滞环控制可较好地减小储能电容电压和电机电流脉动，有利于改善系统性能。最后进行了仿真与实验验证。     

变速永磁同步发电机系统稳压控制（连载之一）常见拓扑结构与控制策略

/DC变换后产生直流电源,直流母线电压的稳定性直接影响直流电能系统的稳定性和二级环节的电能质量,特别是在原动机转速变化范围较大的情况下。概述了直流电能发电机拓扑结构及其对比分析,以及基于PWM整流器的适用于变速永磁同步发电机系统直流电压的稳压控制策略。     

电网短路时交流励磁风电机组网侧变换器控制策略

电网短路故障时交流励磁用双脉宽调制(PWM)变换器应提供足够的励磁电压实现交流励磁发电机的不间断运行,要求双PWM变换器直流链电压在故障时波动较小。分析并提出一种电网短路故障时交流励磁风电机组电网侧变换器的控制策略,该方案在电压跌落时仅利用电流内环控制电网侧变换器,并于电压正常时采用带前馈的双闭环电压控制策略控制电网侧变换器。通过仿真验证了所提出的方案在电网短路故障发生和切除时稳定控制直流链电压的有效性,为故障过程发电机不脱网励磁控制奠定了基础,同时该方案也能有效保护直流侧电容及提高系统的稳定性。     

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.     

永磁直驱风电变流器控制策略及仿真研究

根据矢量控制原理提出了机侧和网侧PWM变流器的控制策略,分析了永磁直驱风电系统双PWM变流器的电路结构及其工作原理,建立了永磁直驱风电系统中包括风力机、传动系统、永磁同步发电机、双PWM变流器等各部分的数学模型;在MATLAB/SIMULINK仿真环境中建立了永磁直驱风电系统的仿真模型并进行了动态仿真。仿真结果表明:采用双PWM变流器的永磁直驱风电系统具有优良的动、静态性能,可以良好的控制永磁同步发电机,最终输入电网的电压、电流波形接近正弦且谐波含量小。验证了系统仿真模型的正确性和所提出双PWM变流器控制策略的有效性。     

双PWM变频器励磁的变速恒频风电系统

采用双PWM变频器作为双馈感应发电机(DFIG)变速恒频风力发电系统的励磁电源,分析了发电机的数学模型及系统的控制策略.网侧变换器采用电网电压定向控制策略,以保持直流电压稳定和网侧单位功率因数运行,实现能量的双向流动.转子侧变换器采用定子磁链定向控制策略,以实现最大风能捕获和定子无功功率的调节.在Matlab/Simu...     

变速永磁同步发电机系统稳压控制（连载之五）直接电压控制在发电机系统中的应用

在所研究的具有强弱磁能力变速永磁同步发电机的270V直流电能系统中,应用PWM整流器,提出直接电压控制技术,设计了直流母线电压PI控制器,并结合有源阻尼技术,在Matlab/Simulink仿真及测试平台中加以实现。最后,对本系列连载所研究的各类控制算法的性能进行对比研究。     

风力发电机用双PWM变换器的功率平衡联合控制策略研究

根据双PWM变换器的优点并结合交流励磁发电技术和矢量控制技术,建立了双PWM变换器励磁的双馈感应风力发电机矢量控制系统模型。为减少交直交变换器中电容容量且能稳定直流母线电压,建立了在主从控制方式下应用功率平衡联合控制策略的双PWM控制模型。该模型可对转子侧和网侧两个PWM变换器进行协调控制,使得整流部分充分利用了逆变部分的信息。仿真结果表明该方法极大提高了直流母线电压的动态控制性,并因此大大减少了对变换器中电解电容容量的要求,也使得风力发电机组的响应速度加快,最终使整个风力发电系统的可靠性和寿命大大提高。     

基于C-dump双向变换器的新型无刷直流起动/发电机工作特性的理论分析与仿真研究

介绍了一种由全波升压式Ｃ－ｄｕｍｐ双向变换器和同步电机构成的新型无刷直流起动／发电机的工作原理,对起动工作特性和发电工作的外特性、调节特性,输出电压脉动及系统效率进行了详细的分析,最后以Ｃ－ｄｕｍｐ双向变换器和某型飞机电机构成的无刷直流起动／发电机为例进行了仿真研究,研究结果可为新型航空起动／发电机提供设计依据。     

双馈风电系统网侧变流器控制策略的改进

在传统的矢量控制策略下,当电网电压发生三相对称短路故障时双馈感应发电机(DFIG)变流器直流母线电压会产生剧烈波动,从而影响整个风电系统的稳定运行。为此,需要对DFIG网侧变流器控制策略进行改进。分析了电网电压三相对称跌落时引起直流母线电压波动的原因,并在此基础上提出了新型的前馈控制方法。当电网电压跌落时对网侧变流器电流参考值做必要修正,从而达到减小直流母线电压波动的目的。为了验证该控制方法的有效性,在PSCAD/EMTDC软件环境下建立了容量为2MW的DFIG风电系统模型,并在此模型下进行系统仿真。仿真结果显示,提出的前馈控制策略能够有效的减小直流母线电压的波动。