基于NCAV和电路等效替换的PWM整流器容错控制系统

三相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器因其具有可控的功率因数、网侧三相电流趋于正弦、直流侧电压稳定等优点,在电机控制、风力发电并网、柔性直流输电和微电网等领域得到广泛应用。为了提高三相PWM整流器可靠性,文中提出了一种PWM整流器容错控制系统,该系统结合了归一化电流平均值(normalised current average value,NCAV)故障检测法和基于电路等效替换的容错方法。该控制系统在功率开关管单管开路故障情况下能够实现故障检测和诊断,并进行快速的容错控制,从而减少单管开路故障对系统造成的影响,改善故障下三相电流波形,减小输出电压纹波,提升系统的整体性能和可靠性。通过仿真验证了该控制系统的有效性。     

时间演化分形流场的直接数值模拟

为了研究分形网格湍流中小尺度结构的运动规律,在具有高分辨率的空间网格中,开展分形流场时间演化的直接数值模拟,并通过模拟具有相同阻塞率的规则流场进行对比研究. 通过给流场中注入合适的能量扰动,促使2类流场从层流初始状态向湍流状态过渡. 数值模拟结果表明,与规则流场相比,分形流场受到初始条件影响的持续时间更久,同时在时间演化的初期,分形流场产生的动能更小,但分形流场在衰减期的大尺度运动起到强化湍流的作用,导致其产生的动能更大、湍流强度更高,有利于实现对流场的被动控制. 分形流场和规则流场均在截断波数 $ kM \approx 20 $时满足能量与耗散水平相等,但有别于能量级串过程中能量传输与耗散的平衡. 当流场达到统计均匀后,规则流场衰减符合Saffman湍流特征的规律.     

声光-光机二维激光扫描系统

基于声光扫描和光机扫描系统,探讨了这种声光与光机相结合的二维激光光栅扫描系统,并讨论了该二维扫描系统的扫描速度稳定性控制及其同步,对该系统的性能进行了测试.结果表明:该二维激光扫描系统的扫描线比较均匀,在激光投影仪等领域具有良好的应用前景.     

考虑三维旋转和动态失速的风力机气动力建模

由于叶片流动分离和失速机理较为复杂,且缺乏深入理解,风力机非定常、非线性气动载荷难以准确预测。针对动态失速和三维旋转效应,基于Leishman-Beddoes模型和Bak模型,预测偏航条件下NREL Phase VI叶片的气动响应,并与实验值和二维数值模拟结果对比。考虑动态失速和三维旋转效应,有效提高叶片剖面升力的预测精度。但是,非线性段气动力的模型预测值与实验值偏差较大,表明三维旋转效应和动态失速耦合作用显著。从叶尖到叶根,局部入流迎角的平均值和幅值显著增加,气动力的非定常程度逐渐升高,因此耦合作用主要存在与叶根处。耦合作用改变了动态失速特性,使得30%剖面气动力迟滞环从二维的顺时针变为逆时针。二维和三维气动力的差别主要体现在下风侧,表明下风侧耦合作用大于上风侧。     

一种考虑损耗的风电系统MPPT控制方法研究

考虑永磁同步风电系统的损耗,设计一种优化系统输出电功率的最优功率控制方法,通过Matlab/Simulink软件对风电系统建模,对常规最优转矩控制和新的控制方法进行仿真对比,结果显示新的控制方法对优化系统输出电功率有明显效果。     

基于并联平台的海上风电运维船舶辅助登靠系统

与陆上风力发电设备相比,海上风力发电机的运营工作更复杂,维护难度更大。文章针对海上并联风电平台的应用,设计了运维船舶的辅助登靠系统。该系统能补偿因风浪导致船舶的6个自由度不规则运动,用于帮助工作人员安全登靠。为验证系统可行性,采用Adams建立了并联平台的虚拟样机,导入Matlab,以并联平台的运动学反解为基础,建立了PID反馈控制系统,对并联平台的减振性能进行了仿真研究。仿真结果表明,该系统具有较好的响应特性,各自由度减振效果达到了95%,具有一定的工程应用价值。     

基于实时电流幅值的风电整流器故障诊断方法

直驱式风电系统整流器的开路故障会造成机侧交流电流半相缺失、直流侧电压波动、发电机转速波动等问题,严重影响风力发电系统的运行稳定性。文中提出一种基于实时电流幅值的永磁直驱风电系统整流器开路故障诊断方法,利用电机的运行特性来计算实时电流幅值,实现对故障的实时诊断和定位;将故障状态下的电流幅值与设定的电流幅值阈值进行比较,利用电流幅值异常所在区间来判定故障开关管位置,消除误差和外界条件变化带来的误诊断。实验结果验证了理论分析的正确性和故障诊断方法的有效性,通过与其他方法进行对比,验证了文中方法的检测速度和多管故障的诊断能力。     

基于SVPWM扇区号的三相变流器开路故障诊断

功率变流器是风力发电系统中电能变换传输的重要部件,其开路故障会造成风力发电系统非计划停机,因此对功率变流器开路故障的及时诊断尤为重要。文中分析了空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)在功率开关管发生开路故障前后其扇区受影响状况,以及基本电压空间矢量的变化。根据功率开关管故障前后SVPWM调制时扇区号的对比,提出一种能够对功率开关管开路故障进行判断以及定位的方法。相比于已有的诊断方法,该方法能够实现单管以及双管开路故障诊断,只需采集SVPWM调制时的扇区号单一变量,不需要增加额外的硬件设备,数据存储要求低,计算量小,易于实现。最后通过仿真及实验验证了该开路故障诊断方法的有效性与可行性。     

一种风电场经柔性直流输电并网控制方法改进探讨

基于PSCAD仿真工具对通过柔性直流输电进行大型风电并网的问题进行了研究。建立了采用永磁同步电机的风电场等效聚合模型,分析了柔性直流输电的结构及控制改进方法,研究了在交流大电网互联和大型风电并网两种情况下的柔性直流输电系统响应。当风电场接入柔性直流输电系统时,输电系统对风电场产生一定的影响,使得风电场的输出波动通过电流内环的电压补偿项经过二次反馈给风电场,从而导致输出有功功率和无功功率的波动。为了解决风电场并网输出波动的问题,对柔性直流输电控制方案进行了改进。仿真结果显示在保持了系统优异故障穿越能力的同时,该改进方案能够有效地减小风电场的输出波动,增强了系统的稳定性。     

基于智能算法实时矢量优化的永磁同步风电系统变流器容错控制方法研究

风电机组运行环境复杂多变、受非定常载荷影响显著,功率变流器作为风力发电系统的关键部件,面临着严峻的可靠性挑战。由于风电机组可及性差和运维成本高,变流器的容错运行不但能有效提高系统不间断运行能力和可用率,而且还能使检修人员可以更合理地安排事后维修,最大程度地提升风电场的经济效益和运维安全保障。为了实现容错运行,该文提出一种基于智能算法实时矢量优化的变流器容错控制方法。该方法采用遗传算法,并以实际参考电压矢量作用时间和角度与设定目标之间的绝对误差最小值作为优化目标函数,同时借助高算力硬件和并行计算策略对畸变电压空间矢量进行实时精准优化补偿。实验结果表明:故障产生的三相电流畸变、直流电压降低和发电机转速波动经容错控制后均有明显改善;容错运行的变流器性能表现稳定,并且不会随故障状态的改变而发生大范围的波动。该文的探索也为在电力电子系统实时控制中运行大计算量的智能优化算法提供了有效的解决方案。