基于负序电流补偿的并联风电变流器故障容错控制

海上风电运行环境恶劣,风电功率随机波动性大,导致功率器件极易发生故障.故障容错控制是提高风电并联变流器运行可靠性以及功率可用度的有效手段.并联风电变流器某相发生开路故障后,对并联风电变流器的故障运行机理进行了详细分析.在此基础上,提出一种基于负序电流补偿的并网风电变流器故障容错控制,利用非故障变流器模块对故障变流器模块进行负序电流补偿.当系统功率小于或等于0.5 p.u.时,在保证并网侧电流平衡的条件下实现变流器最大输出功率;当系统功率大于0.5 p.u.时,首先满足系统有功输出要求,然后对负序电流进行补偿.最后通过仿真验证了该控制理论的正确性与可行性.     

高频软开关静止变流器并联研究

采用公用电压外环方案．实现了三台IKVA基于高频零电压开关静止变流器模块的并联输出。三台静止变流器模块均为电压、电流双环控制,通过公用电压调节器稳定并联系统的输出电压及频率,同时产生统一的模块电流给定信号。各并联模块工作于电流跟踪状态,从而实现各航空静止变流器模块的均流并联。该并联方案仅有一条均流控制线连接且无须外加均流控制电路,不需要输出隔离变压器以及复杂的均流控制电路,具有简单可靠、均流精度高、体积小、重量轻和组合方便等优点,可以有效地提高航空静止变流器的可靠性、可扩展性及可维护性。     

使用平均电流控制的逆变器并联系统

研究了基于平均电流控制的逆变器并联系统。通过分布在各模块中的平均电路,对各模块的电流给定信号进行平均后产生共享的电流基准信号,由此实现负载均分。推导了带负载电流前馈补偿的并联系统的数学模型,其等效传递函数与单台逆变器相似;通过理论分析、仿真和实验对有、无负载电流补偿两种控制方式下的并联系统外特性和均流性能进行了对比分析。实验结果表明并联系统具有动态响应快速,均流性能好的特点。     

多变流器并联时谐振特性及最优虚拟阻尼方法

LCL型变流器多模块并联并网运行时系统网络阻抗及谐振特性会发生变化,这将无法保证变流器输出电流的控制特性。对输出电流谐振问题进行定量分析及谐振抑制方法研究非常关键。通过建立多变流器并联并网系统的诺顿等效电路模型,对谐振峰分布进行定量分析,进而在简化模型的基础上,得到了谐振频率的数学表达式。基于电容器并联虚拟电阻的阻尼方法,研究虚拟电阻取值对输出电流的影响,提出了虚拟电阻最优值的计算方法。该方法可保证多变流器并联并网系统输出电流对指令值的跟踪特性。仿真和实验结果证明了定量分析结果的准确性及虚拟电阻取值方法的有效性,实现了对输出电流的有效控制。     

超导储能系统用四模块组合变流器功率控制设计和实验研究

讨论了超导储能系统用四模块组合变流器的有功功率、无功功率四象限控制的设计问题。为了适应大功率变流器的需要主电路结构采用四模块电流型变流器直接并联,在调试方式上采用载波相移SPWM控制,在较低的开关频率实现大功率变流器SPWM技术,以扩大容量和抑制网侧谐波;在计算功率时采用的瞬时功率理论实时的计算出变流器的有功和无功功率进行闭环控制。同时结合了863项目研制了23kVA的变流器实验样机,对超导储能系统用电流型变流器四象限功率控制方法进行了验证。实验结果表明超导储能系统用组合变流器能独立快速地控制有功功率和无功功率。     

直驱式风力发电变流系统拓扑方案研究

为了满足直驱式风力发电系统的大容量、高功率密度以及高可靠性需求,提出同时采用功率模块并联和变流器并联的主电路拓扑方案。首先,采用智能功率模块并联扩大单台变流器的容量,并利用差模电感对其存在的动态环流进行有效抑制,简单可靠;其次,利用六相永磁同步电机中两套三相绕组之间的电气隔离,解决了机侧以及网侧变流器并联存在的零序环流问题,一方面扩大了系统容量,增加系统冗余性和可靠性,同时还可利用谐波对消技术减小注入电网的电流谐波。通过试验对文中所述系统方案的可行性进行了验证。     

大容量风电变流器中IGBT模块多并联策略

IGBT(绝缘栅双极型晶体管)在耐压及通流方面性能的加强使其在大功率应用场景中较GTO(可关断晶闸管)、 IGCT(集成门极换流晶闸管)等其他全控器件更具优势。IGBT模块作为风电变流器的核心应用器件,为了满足变流器大功率化的需求,需要将IGBT模块并联使用。通过梳理现有IGBT模块并联应用技术的特点,分析并联模块组件在静态及动态方面的均流特性及其对变流器系统稳定性的影响。同时给出了一种IGBT模块损耗的计算方法,以此来论证IGBT模块损耗对变流器系统性能的影响。通过实验及仿真,分析IGBT模块不同数量并联对变流器系统稳定性及性能方面的影响,给出一种变流器中IGBT模块多并联应用的策略。     

基于载波移相并联的直驱风力发电并网变流器控制策略

直驱风力发电变流器需要全功率变流器,其网侧变流器设计要求低谐波输出、宽电压工作范围、高可靠性及快速的动态响应能力。受现有功率器件及其开关频率、发热等条件制约,采用单模块的变流器难以满足系统要求,因此采用载波移相并联作为并网变流器,使系统冗余性增强、输出电流控制的等效开关频率和采样频率都得到了提高,输出滤波电感的压降减小,提高了系统动态响应能力。针对载波移相并联变流器的环流问题,通过对载波移相并联系统环流数学模型的分析,提出了一种可以有效抑制环流同时改善系统动态性能的总电流输出外环加环流控制环的控制策略。仿真和实验结果验证了所提控制方案的可行性和有效性。     

基于分布式控制的不同容量逆变器并联技术研究

针对不同容量逆变电源的并联,提出了一种双外环分布式并联控制方案,使得系统由负载电流的大小决定所需并联模块数以及并入系统的各并联逆变模块按自身容量比例分担负载电流,并能有效抑制系统环流,实现系统的冗余并联。该控制方法包括三个控制环:电流内环改善系统动态响应,电压外环确保系统的稳定性,电流外环跟随功率分配单元输出的电流信号来确定该模块所分担的负载电流的大小。其中功率分配单元根据负载电流和逆变电源额定电流的大小确定并联模块数,并提供各逆变模块的投切信号和电流外环给定信号以实现系统的负载电流分配和冗余控制。理论分析和仿真实验验证了该方案的可行性。     

基于超容与并联MMC的中压配网电能综合治理

为改善中压配网的电能质量,提出了一种基于超级电容储能的模块化并联型多电平变流器(P-MMC-SC),通过在直流母线配置超级电容器作为储能单元,结合并联型多电平变换器实现对中压配网电能质量治理。讨论了P-MMC-SC整体控制流程及网压发生/未发生暂降时的补偿分量检测及控制方法,给出了P-MMC-SC超级电容相间均压与各相各模块均压控制策略。最后分别通过系统仿真与原理样机实验表明,含超级电容的并联型模块化变流器兼具补偿系统电压暂降和补偿负载谐波和无功电流的功能。     

一种单开关软切换PWM正向变流器

提出了一种单开关软切换PWM正向变流器。这种单开关软切换PWM正向变流器工作时有源开关上无电压应力,电流应力很小。此变流器及其两个派生电路可工作在接近于无损耗的切换状态,基本实现开关器件零电流切换(ZCS)导通和零电压切换(ZVS)关断,其输出电压由脉宽调制式(PWM)技术控制。对这些变流器的工作原理作了详细分析,并用仿真和实验结果加以证实。     

高压变压器寄生电容对串联谐振变换器特性的影响

高压串联谐振变换器广泛应用于电容器充电、静电除尘等系统中。然而,高压变压器寄生电容的存在,使得客观上并不存在理想的高压串联谐振变换器。定量分析了高压高频变压器的寄生电容对工作于断续谐振电流模式(discontinuous current mode,DCM)的串联谐振变换器特性的影响,这些特性包括临界断续谐振频率、归一化输出电流和软开关。当考虑高压变压器寄生电容后,串联谐振变换器实际上已经演变为LCC串并联谐振变换器。通过对DCMLCC谐振变换器在不同工作阶段的数学分析、推导和归一化处理,得到了具有封闭形式的电路特性的表达式。通过分析发现,随着等效电压增益的增加,DCM LCC谐振变换器的正向和反向谐振过程均由两元件谐振向三元件谐振过程转变,临界断续频率升高。以图形曲线的方式给出了量化的分析结果。通过比较两类典型的控制方法可知,第二类典型控制方法具有更高的电流输出能力和能量传输效率,是一种优化的控制方法。所得分析结果可为工作于断续谐振电流模式的高压串联谐振变换器的设计提供参考,特别对电容充电和静电除尘电源具有工程应用价值。     

基于级联型错时采样空间矢量调制多电平变流器的APF研究

该文提出并分析了错时采样空间矢量调制(STS—SVM)技术的工作原理及其在级联型多电平变流器上的实现方法。实现的多电平变流器结合了STS—SVM和级联型多电平变流器两者的优点，使用元件数目少、直流侧均压容易实现、易于模块化设计和调试，实验结果验证了理论分析的正确性。最后通过仿真研究了级联型STS-SVM多电平变流器在有源电力滤波器中的应用特点。     

电流控制型矩阵变换器抑制共模电压控制策略

目前对于传统的交-直-交变频器，已经提出了很多抑制共模电压的方法，而对于矩阵变换器这种新型的变频器，抑制共模电压的研究则进行的较少。在滞环电流和空间矢量复合控制的基础上，针对电流控制型矩阵变换器自身的特点，提出了一种抑制共模电压控制策略。通过细分输入6区间，合理选择零矢量和适当调整开关顺序，使电流控制型矩阵变换器共模电压的峰值下降了33.3%，有效值降低了50%以上，高频频谱也得到了抑制。仿真和实验结果证明了该控制方法的可行性和正确性。     

Input parallel–output parallel connected modular nonisolated DC-DC converters with current self-sharing capability operating in discontinuous conduction mode

This paper covers the self-sharing analysis of dc-dc nonisolated converters with input parallel–output parallel (IPOP) configuration and operating in discontinuous conduction mode (DCM). The main contribution of the proposed system is its capability of providing self-sharing of the currents on both sides of each individual converter, without average current sharing control, even in the face of parametric variations. This self-balance only occurs for DCM. When the addressed converters operate in continuous conduction mode (CCM), the self-sharing does not occur naturally under parametric differences among them, requiring the use of additional control loops. The use of self-sharing converters in nonisolated converters simplifies the control system, it makes the modular solution being attractive for many applications, and it increases the power range that the DCM converters may be applied. This paper brings the theoretical study of self-sharing of the current mechanism to six basic nonisolated converters operating in DCM. The self-sharing is verified by experimental results, which are obtained from three modules of dc-dc SEPIC converters. Both converters were designed to operate with 200-V input voltage, 125-V output voltage, 1500-W rated power (500 W each module), and switching frequency at 30 kHz.     

Boost PFC变换器并联系统均流控制技术

研究了基于平均电流控制的功率因数校正(Power Factor Correction,简称PFC)变换器并联系统的均流控制方法;提出了一种可同时实现PFC和均流控制的综合电流采样电路;分析了并联系统的均流控制原理和均流度对参数的敏感性;给出了两台300W PFC变换器样机并联系统的实验结果和分析;证明了理论分析的正确性和合理性.     

基于双电压控制策略的矩阵式变换器研究

讨论了基于双电压瞬时值控制的矩阵变换器的开关状态及控制函数,系统地分析了当输入不对称或不平衡时,矩阵式变换器的双电压瞬时值控制的原理和该控制策略下输出电压的合成规律。最后通过仿真和实验结果分析,给出了电压、电流的波形,验证了该控制策略具有良好的抗干扰性能。     

基于离散域采样数据模型的DC/DC变换器等效电路

提出了一种针对数字控制变换器的大信号模型精确建模方法。通过深入分析在不同调制方式下变换器的采样数据模型,提出了基于离散域采样数据模型的等效电路推导方法;同时,给出了等效性判别准则,该准则可用于判别所建立模型的精确性。以采用不同调制方式的同步Boost变换器作为研究算例,通过分析所得采样等效电路模型,成功解释了不同调制方式下变换器稳定性不同的根源,所得理论分析结果和仿真结果保持一致。     

虚拟同步机并联电流控制型变换器系统暂态同步稳定性分析

并网并联供电系统中,电流控制型变换器注入电流对虚拟同步机暂态同步稳定性有不可忽视的影响,甚至可能导致系统出现不可逆失稳问题。研究并联供电系统中变换器间的交互机理是保证系统在暂态过程中安全稳定运行的重要前提。文中建立了电流控制型变换器与虚拟同步机暂态交互模型,发现注入电流对虚拟同步机暂态稳定性的影响主要由功率耦合项决定。在此基础上,利用等面积准则分别分析了在纯感性和阻感性网络条件下不同注入电流相角对虚拟同步机暂态稳定性的影响。研究结果表明,当注入电流相角与并联线路导纳角相加接近-90°时,系统的稳定性将得到增强。基于PSCAD/EMTDC软件的仿真结果和基于RT-LAB的实验结果验证了理论分析的正确性。     

主动移频法在光伏并网逆变器并联运行下的孤岛检测机理研究

孤岛检测是光伏并网逆变器所必备的功能。在各种孤岛检测技术中,主动移频法及改进后的带正反馈主动移频法被广泛采用。该类方法通过对逆变器输出电流的频率进行扰动来实现孤岛检测。目前针对该类方法的研究主要集中在单台逆变器。该文采用相位原理和基于负载品质因数与谐振频率坐标系的盲区空间理论,对多机并联工作方式下主动移频法及带正反馈的主动移频法之间的相互影响及孤岛检测有效性进行深入理论分析,揭示了多机并联下孤岛检测可靠性与工作条件的关系,仿真与实验验证了理论分析的正确性。