基于DVR的感应电动机柔性快速再启动方法

对感应电动机失电后存在的残压影响及其再启动的问题进行了研究,提出利用动态电压恢复器补偿一个幅值和相位逐渐变化的"柔性电压",保证电动机的供电电压在再启动初始时刻和残压相等,随后幅值逐渐增大、相位逐渐移动直到和电源电压相等,使得感应电动机可以快速再启动,同时可以大幅减小再启动过程中的冲击电流和冲击转矩。提出了一种无静差地跟踪"柔性电压"的控制方法,通过对比分析,说明所提控制方法具有简单、可靠、快速的特点;通过理论分析及软件仿真,证明了所提控制方法的有效性以及动态电压恢复器在感应电动机再启动方面应用的可行性。     

基于线性化模型的虚拟同步发电机惯性和阻尼辨识

针对并网逆变器的虚拟同步发电机(VSG)控制,提出了一种VSG实际输出惯性和阻尼的辨识方法,以定量量化VSG参与电网调节能力的强弱。基于VSG的二阶非线性模型,及其在工作点附近的小信号摄动处理,建立了VSG的线性化传递函数模型,给出了其离散化模型及其与VSG惯性和阻尼参数之间的关系,分析了线性化模型的误差大小和适用范围。利用VSG的输出功率阶跃扰动,激励出VSG的功率振荡模态信息,并利用最小二乘估计的方法,辨识出VSG实际输出的惯性和阻尼参数。最后,针对并网逆变器的常规控制方法和VSG控制方法,利用仿真分析和实验结果,验证了所提模型和方法的可行性和有效性。     

Terminal滑模变结构励磁控制设计及仿真研究

基于Terminal滑模变结构控制,提出了一种新的励磁控制器设计策略。给出了其设计过程,计算了其到达时间,证明了其稳定性。该励磁控制策略以微分几何精确反馈线性化为理论基础,可以推广到多机系统的分散励磁控制中。以线性最优励磁控制器为参照,利用一典型单机无穷大系统,进行了多种扰动下的仿真校验。仿真结果验证了所提励磁控制策略的稳定性和鲁棒性,此外,还发现该控制策略能明显提高系统的电压、功角、频率稳定性。     

基于同步逆变器的预同步并网方式

将逆变器模拟为同步发电机的特性,可提升电网对分布式电源的接纳能力,然而同步逆变器在并网瞬间存在较大的冲击电流,为此,提出了一种预同步并网方法。首先介绍了同步逆变器的原理,并分析其并网过程存在的问题,在此基础上提出了预同步的并网方法并介绍锁相环的设计,同时也对主电路和控制参数进行了设计。最后通过10 k W的原理样机进行实验验证,实验结果验证了所提方法的有效性。     

含逆变器的微电网动态相量模型

微电网作为一种分布式可再生能源并网的有效途径,是传统电力系统的重要补充。然而,微电网中含有大量的并网逆变器、机端负荷和线路,其电磁暂态过程给微电网的建模、分析和控制带来了巨大的挑战。以并网逆变器、线路和机端负荷的动态相量模型为基础,建立含并网逆变器的微电网动态相量模型。最后,在电磁暂态综合分析程序PSCAD/EMTDC中建立一个含有多台并网逆变器的微电网模型,并在Matlab/Simulink中建立其动态相量模型。仿真试验的结果验证了所提微电网动态相量模型的正确性和有效性,为并网逆变器和微电网的建模、分析和控制提供了一种新方法。     

多功能并网逆变器研究综述

多功能并网逆变器不但能完成常规并网逆变器实现可再生能源并网的基本功能,而且还复合了治理电能质量问题的功能,可以显著提高并网逆变器的性能价格比、降低系统的体积和成本,尤其适合于微电网和分布式发电系统应用。针对多功能并网逆变器的拓扑进行了综述。从单相和三相系统的角度阐释了多种多功能并网逆变器拓扑,并从系统参数、容量、开关频率、复合功能和应用场合等方面对各拓扑进行了比较和评价,并认为新型电力电子拓扑、先进控制策略、软开关技术、大功率应用以及电力电子集成系统中的稳定性等将会是多功能并网逆变器未来可能的研究方向。     

基于WiFi信号的入侵检测机理及实验研究

室内安全关乎人们的生命财产安全,通过室内入侵检测可以达到预警、避免损失的目的。与常见的入侵检测方法不同,利用了无线通信信号WiFi的信道状态信息(Channel Status Information,CSI)与人体行为的关联,可以达到入侵检测的目的。研究了信道冲击响应与信道频率响应及CSI的关系,并利用CSI数据集EHUCOUNT和机器学习方法仿真验证了CSI与人行为的关联,结果表明6种典型场景下SVM (Support Vector Machine)入侵检测准确率为93. 35%～99. 23%; CNN (Convolutional Neural Network)入侵检测准确率为89. 17%～99. 14%。通过研制的专用谱传感节点采集WiFi信号进行实际场景测试,证明入侵检测准确率为98%,这表明基于WiFi信号的入侵检测具有应用价值。     

SiC MOSFET短路特性评估及其温度依赖性模型

SiC MOSFET可以大幅提升变流器的效率和功率密度,具有重要的应用前景。但是,一旦负荷侧或直流侧发生短路,以及串扰引起的误导通,都会导致上下桥臂直通。因此,评估SiC MOSFET器件的短路耐受能力,研究直流母线电压和环境温度对短路耐受时间、临界短路能量的影响规律,可给SiC MOSFET器件的应用及其保护电路的设计提供指导,具有重要的研究价值。该文首先详细阐述SiC MOSFET硬开关短路过程的机理,随后搭建相应的测试平台,并选取两种额定电压、电流相近的商业化SiC MOSFET器件,在不同直流母线电压和环境温度条件下,评估短路电流的特性。实验结果表明,随着直流母线电压的增加或环境温度的升高,短路耐受时间降低;临界短路能量随着温度的升高而降低,但受直流母线电压的影响较小。基于器件的物理结构和Spice模型,建立不同尺度的热网络模型,根据实验数据计算短路过程的损耗,并输入到具体的热网络中,得到短路过程芯片的层间温度分布,热仿真结果表明芯片在结温800℃左右发生热击穿,这一失效温度对应的短路耐受时间和实验结果基本吻合。     

并网逆变器数字锁相环的数学物理本质分析

锁相环是并网逆变器与电网保持同步的关键环节,其高性能稳定运行是可再生能源接入电网的重要保障。从非线性动力学模型的角度揭示锁相环的数学本质,从虚拟同步电机的角度揭示锁相环的物理本质,采用李雅普诺夫能量函数分析锁相环的稳定条件,并分析电网电压不对称、低频谐波和直流偏置对锁相环的影响机理。此外,以一种基于隐式比例积分控制的锁相环结构为例,研究非线性动力学模型在探索新型锁相环结构中的应用。最后,考虑电网电压的频率阶跃、相位跳变、不平衡跳变、低频谐波跳变等扰动,利用实验结果对比研究锁相环的输出特性,为锁相环的研究提供了一条新的思路和方法。     

应用于交流微电网谐振抑制的有源阻尼器及控制

为了抑制微电网中多台并网逆变器间因相互耦合所引发的谐波谐振,提出了一种有源阻尼器及其控制方法。有源阻尼器通过对其并网点处电压和电流中的谐波分量进行检测和反馈控制,改变和重塑微电网内的谐波阻抗,向谐波网络引入足够的电阻和电导分量,从而有效地阻尼谐波谐振的发生。由于有源阻尼器仅针对高次谐波电流进行补偿和抑制,可以大幅降低其额定容量。因此,在不改变微电网中并网逆变器软硬件结构的情况下,可以利用一个小容量的有源阻尼器变流器装置灵活地治理微电网内的谐波谐振。利用PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。