数字化过程对脉宽调制逆变电源性能的影响机理

数字控制已成为新型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)逆变电源控制技术发展的主流,然而传统的PID模拟控制方案在逆变电源的数字实现中效果不如模拟控制,该文从零阶保持过程和滞后一拍控制这2方面分析数字化过程对PWM逆变电源性能的影响机理,得出结论如下：由于数字控制零阶保持的作用,逆变电源的开环特性随着采样频率发生较大变化;零阶保持过程改变了PWM逆变电源闭环系统稳定性,相对于模拟控制稳定范围大大降低;随采样周期不同,滞后一拍控制改变了数字PWM逆变电源闭环稳定性。实验验证了分析的正确性。     

一种消除反馈延迟的全数字锁相环

针对传统数字锁相环存在的反馈滞后造成系统动、静态性能退化的问题,提出一种消除反馈滞后一拍的方法,以无反馈滞后理想数字锁相环为参考模型,利用数字锁相环当前输出与上一时刻输出,计算得到与理想数字锁相环一致的结果,从而消除反馈滞后一拍。所提出的锁相环仅以两个乘法器的额外开销即可大幅增强锁相环的稳定性,并且使在s域内设计的性能指标能够在z域内严格实现,克服了传统数字锁相环性能退化的问题。仿真和实验结果表明,所提改进的数字锁相环阶跃响应和频率特性均与理想数字锁相环一致,显著提高了锁相环性能,所提新算法增加的计算量较少,具有较大的实际应用价值。     

风电场并网对电力系统稳定性影响

稳定性是影响大电网区域互联的关键性因素。随着风电场规模的不断扩大,其接入电网会对电力系统的稳定性带来一定影响。介绍了风力发电系统建模方法及风力发电机模型,分析了风电场并网对电力系统无功电压、潮流分布、电能质量、系统短路容量、调峰调频等方面的影响,并对电力发电技术发展新动向作了展望。     

遥感机构数字伺服控制系统采样周期的确定

采样周期是影响数字伺服控制系统控制性能的很重要的因素之一,但采样周期的最终确定又是由很多因素共同决定的.香农采样定理给出了选择数字控制系统采样周期的指导原则,针对复杂的伺服控制系统设计远远不够.为了使离散系统的控制效果尽量接近于连续控制系统,采样周期应尽可能短,但是采样周期太短可能无法完成复杂的运动控制规律和控制算法.通过计算和分析发现,离散化过程中由于零阶保持器的引入而改变闭环系统极点的分布,有可能导致系统不稳定;采样周期值过大或者过小会使PID控制器的积分环节或者微分环节失效;干扰信号具有不同的频谱宽度和频率大小,所以为了有效的抑制干扰应根据不同干扰信号选择不同的采样周期值.     

考虑一拍滞后的PMSM电流环改进PI调节器

数字控制方式通常存在一拍滞后延时。这种延时容易引起PI调节器出现超调和振荡,给永磁同步电机电流环带宽的提高带来不利影响。理论分析基础上,提出一种简易的改进方法,在调节器输出环节考虑一拍滞后的影响,达到提升电流环动态性能的目的;提出一种PI参数设计规则,实现对电流无超调的快速控制。仿真和实验结果表明,所提改进方案可使电流在两个周期内无超调地跟踪上电流指令,并且可使PI参数的稳定域拓宽近一倍。所提改进方案可显著提高电流环动态性能,而且需要增加的计算量少,实用性强。     

并网逆变器中数字控制延时对系统稳定性的影响及其优化设计

数字控制系统中不可避免地存在延时,而延时环节会改变系统的相位特性,影响系统稳定性。文中以逆变侧电感单电流环控制为例,在模拟域和数字域下分析了系统的稳定性,系统地研究了数字控制系统中的延时时间对稳定性的影响,在此基础上,详细分析了保持系统稳定的延时时间范围。并从改善系统稳定性的角度,提出了一种数字控制延时的优化设计与延时调整方法。在一台并网逆变器上进行实验,试验结果验证了分析的正确性和所提出方法的有效性。     

基于有源阻抗重构装置的并联并网逆变系统稳定性策略

为了提高分布式并联并网逆变器之间的稳定性和抗电网干扰的能力,首先提出一种广义阻抗模型来表征多并联并网逆变器系统的稳定性,接着提出一种有源阻抗重构策略来增加逆变器的输出阻抗：广义阻抗模型将复杂的传递函数矩阵分解为逆变器输出阻抗矩阵和电网阻抗矩阵,并从理论上推导出更高的逆变器输出阻抗,以增强系统的稳定性和抗电网干扰能力。为验证该方法的有效性,采用16台单相逆变器并联系统进行仿真,并搭建2台并联的并网逆变器平台进行实验。仿真和实验结果证明,所提出的方法能够有效地提高并联并网逆变器系统的稳定性。     

尾水管水力稳定性受直锥段高度影响的性能预测

本文选取了一个弯肘形尾水管,保持肘管和扩散段尺寸不变,分别增加和减少尾水管直锥段的高度,形成3种高度的原尾水管、深尾水管和浅尾水管.结果表明,在典型部分负荷工况,浅尾水管使转轮出口与直锥段内的回流区增加,尾水管内的二次流强烈,力矩脉动较大,同时尾水管内流态紊乱,能量损失大,不易形成稳定的涡带,因此,尾水管管壁附近压力脉动幅值相对较小,频率成分丰富,但尾水管的回能效果差;深尾水管和原尾水管都表现出偏心涡明显,涡带运动稳定,尾水管压力脉动频率稳定等特点.但深尾水管的压力脉动幅值和对转轮力矩的影响都较原尾水管小.     

发电机励磁系统数学模型及参数对电网动态稳定性分析结果影响的研究

针对发电机及其励磁系统的数学模型及参数对电网动态稳定分析结果的影响,选取2007年安徽电网夏季高峰方式数据文件,采用中国电科院版动态稳定仿真程序,对影响电网动稳定较大的几个因素分四种方案作了详细计算分析,指出采用不同的发电机励磁系统模型及参数,动态稳定分析结论差别较大,其中实测模型参数最多的方案计算结果与实际运行工况基本接近,且随着电网规模的扩大,电网内发电机使用经典模型及经典参数会使动态稳定分析结果失真。     

动态电压恢复器数字矢量控制方法的性能分析及改进

动态电压调节器(dynamic voltage restorer,DVR)是解决暂态电能质量问题的有效手段。根据DVR在dq同步旋转坐标系下的状态空间模型,采用前向欧拉法和无差拍控制原理推导得出包含内环电流控制器和外环电压控制器的数字双矢量控制算法。利用闭环模型进行稳定性分析和频率响应分析,研究参数变化对数字控制系统的影响。为补偿数字控制系统的采样延迟和计算时间,采用状态观测器对输出电流进行预估,并反馈至内环矢量电流控制器。仿真结果表明算法具有良好的动态和静态性能。提出2种改进的双矢量控制算法,实现对不对称电压跌落的无差补偿,并通过仿真和实验进行初步验证。     

基于混合同步控制的构网型逆变器并网系统小扰动稳定性分析

由于构网型逆变器并网系统的混合同步控制(HSC)中直流电压控制、锁相环(PLL)、功率同步环(PSL)与电网阻抗间存在复杂交互,同步控制参数在不同电网强度下对并网系统小扰动稳定性的影响规律尚不清楚。针对该问题,首先建立了基于HSC的构网型逆变器并网系统状态空间模型,并基于根轨迹法分析了不同电网强度混合同步环中同步参数对并网系统小扰动稳定性与失稳模式的影响规律;在此基础上,给出了混合同步环中附加PLL支路参数和PSL参数的协同选取方法,以实现HSC构网型逆变器在宽电网强度下范围稳定运行。基于MATLAB/Simulink的仿真分析验证了理论分析的正确性。     

混合式配电变压器数字控制系统离散域建模与稳定性分析

为准确分析混合式配电变压器(HDT)数字控制系统的特性,构建了HDT连续-离散混合控制模型,并分析了HDT数字控制系统的稳定性。针对所建立的HDT数字控制系统离散域模型,考虑采样和零阶保持器引入的延时环节的作用,结合双线性变换并利用朱利判据推导了离散域下HDT控制系统比例积分参数的约束条件,进而分析并揭示了采样周期对于HDT数字控制系统稳定性的影响规律,并确定合理的数字控制参数。最后通过仿真以及实验验证了理论分析的正确性。     

三相并网逆变器改进型直接功率预测控制

在三相并网逆变器数学模型基础上,提出了一种基于空间矢量调制的改进型直接功率预测控制,该控制方法在同步旋转坐标系下实现。由于控制系统实际延时两拍,需对下一拍的输出功率和电流进行预估,然后得到两拍后达到目标功率所需要的输出。采用2倍于控制频率的采样频率,准确计算出下一拍的并网功率、电流,同时采用邻域平均通过2次采样计算得到电感辨识值,提高辨识精度,据此计算下一个载波周期三相逆变电路的输出。利用MATLAB/Simulink搭建电路和控制模型进行仿真验证,并通过实验进一步验证,所提出的控制方法具有良好的动静态特性。     

弱电网下LCLCL型并联逆变器并网系统的电流优化控制

针对LCL型滤波器存在的缺陷,采用基于电容电流比例反馈的LCLCL型滤波器,在保留传统滤波器高频谐波衰减能力的前提下,实现了在系统开关频率处对谐波的陷波作用。建立了弱电网下两台并联逆变器并网系统的诺顿等效模型,分析了电网阻抗在逆变器与电网之间的耦合作用;考虑电网阻抗影响的电网电压前馈控制会引入一条额外的并网电流正反馈回路,降低系统的相位裕度;通过采用谐振前馈控制,可实现前馈控制与电流控制在基波频率的中高频段处解耦,提高系统的稳定性,优化并网电流的品质。最后通过Matlab/Simulink的仿真分析验证了所提策略的可行性和有效性。     

基于子空间的LQG控制及其在光伏并网逆变器的应用

目前模型预测控制广泛地应用于并网逆变器的电流控制中,然而模型不准确是影响预测控制器性能的关键因素。为了避免复杂的建模过程,结合子空间方法和线性二次高斯(Linear Quadratic Gaussian,LQG)控制,提出了基于子空间的LQG控制。利用过去的输入输出数据和未来的输入数据,寻找出未来时刻的输出预测值,从而直接应用到LQG控制器的设计中,并将该方法成功地应用到三相光伏并网逆变器控制中。通过Matlab仿真结果显示逆变器输出电流符合并网标准,证明了该方法的可行性,并且具有良好的动态响应性能和鲁棒性。     

一种改进的并网光伏逆变器电流控制系统

针对传统LCL滤波的并网光伏逆变器电流控制系统控制精度差和无法抑制低次谐波问题,设计了一种改进的电流双闭环控制系统。电容电流内环采用比例控制增加系统阻尼,并网电流外环采用带有谐波补偿的准PR控制,实现对正弦参考量的无静差跟踪,同时抑制低次谐波。理论分析和仿真实验验证了控制策略的有效性。     

LCL滤波并网逆变电源的控制策略研究

针对LCL滤波的并网逆变电源采用直接并网电流单闭环控制时,存在系统稳定性和控制精确度等问题,提出一种控制策略.控制方案采用电网侧直接入网电流有效值作为外环反馈值,桥臂侧电感电流的瞬时值作为内环反馈值的双闭环控制策略,对该方案进行系统建模并结合劳思-赫尔维茨稳定判据验证控制系统的稳定性,给出该控制策略的理论依据和实现方法...     

LC滤波型逆变器并网电压鲁棒预测控制

近年来,模型预测控制被广泛应用于两电平电压源逆变器以实现并网控制。然而,常规有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)存在参数失配时预测精度下降的问题。为此,提出一种适用于LC滤波型逆变器并网电压鲁棒预测控制的无参数FCS-MPC方法。首先分析了参数变化对常规LC滤波型逆变器并网电压预测控制的影响。然后基于超局部建模理论建立了LC滤波型并网逆变器的二阶超局部模型,并研究了2个集总扰动的计算方法。该计算方法省去了网侧电流传感器,节约了成本,并实现了无参数预测控制。实验结果表明,与常规FCS-MPC方法相比,在参数不匹配的情况下,所提无参数FCS-MPC方法仍能达到较好的模型预测控制性能,验证了所提方法的有效性。     

基于动态安全域的电力系统暂态稳定预防控制、紧急控制及其协调

针对预防控制和紧急控制之间的互补性特点,建立了预防控制和紧急控制协调控制优化问题的数学模型,并在基于扩展等面积准则的动态安全域的基础上,提出了预防控制措施和紧急控制措施搜索算法以及协调控制的优化策略.在进行预防控制措施搜索时,利用适应度函数解决了失稳模式冲突所带来的初始可行解难以求解的问题,全面反映了不同故障不同失稳模式的动态安全域交集的分布.提出的紧急控制措施搜索算法根据切机搜索过程中失稳模式的改变情况来改变最优切机点,避免了切机负效应的影响.最后在8机32节点的系统上进行的算例验证了所提方法的正确性.