SMES变流器监控系统及其可视化设计

针对用于超导磁储能SMES(Superconducting Magnets Energy Storage)的变流器监控需要,设计了具有人机交互功能的可视化监控系统。该系统基于微控制器(MCU)+数字信号处理(DSP)双处理器的形式,使用C8051F020单片机作为监控系统主处理器,实现SMES变流器监控系统液晶终端的监控参数显示和人机交互界面;采用TMS320F2812芯片作为DSP控制处理器,用于实时数据采集、数据处理和变流器功率模块开关管控制。对SMES变流器监控系统的工作原理、硬件接口电路、软件程序设计进行了研究。采用该监控系统,通过传感器、DSP、单片机实时采集和处理各监控量的运行参数判断变流器的运行状态,可将各监控量在液晶终端上实时显示,同时DSP接收液晶终端的控制命令,从而控制变流器的运行状态。实验测试结果表明设计的SMES变流器监控系统可以实现对变流器系统运行状态的实时可靠监控。     

基于动态演化理论的SMES变流器控制策略

超导磁储能(SMES)中的变流器及其控制方法对SMES的储能效率和可靠性运行有很大的影响,传统比例积分(PI)控制方法的参数难以整定并且容易出现超调而不能适用于复杂的非线性系统,因此提出动态演化控制(DEC)。该控制方法是一种非线性控制策略,其主要思想是通过迫使误差函数按照演化路径随时间逐渐趋近于0,从而来控制参数的严格误差调节,有效提高了SMES系统运行时的稳定性和鲁棒性。在MATLAB/Simulink中对所提控制方法在不同算例下的有效性进行验证,仿真结果表明了所提方法具有响应速度快、鲁棒性强、稳定性高的特点。     

基于主从式控制三电平变流器并联的储能系统

针对现有大功率储能系统在可靠性、集中式工作中存在的不足,研究了基于主从式三电平变流器并联技术的大功率储能系统。分析了现有的变流器并联技术,结合大功率储能系统多装置并联高可靠性、大容量扩容等特点,确定了基于主从式三电平变流器并联技术的大功率储能系统方案,分析了在dq0坐标系下的变流器并联均流控制算法和三电平变流器的中点电位平衡问题,结合Matlab/Simulink仿真模型对所构建的变流器并联系统进行仿真,并结合实验系统进行了2台变流器的并联实验,仿真及实验结果表明储能系统在空载与带载情况下均能正常工作,满足高可靠性要求。     

三电平储能变流器的研制

此处研制了一款大功率三电平储能变流器,对其主电路拓扑结构和数学模型进行了详细分析,并给出了恒流、恒功率和恒压充放电控制模式.针对传统三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)扇区多、控制复杂的问题,提出了基于两电平空间矢量的三电平载波调制方式,无需复杂分区即可实现三电平SVPWM和母线电容中点电压平衡.制作了实验样机并搭建了...     

基于模糊算法的微电网储能变流器恒流控制方法

储能系统是调节分布式电源性能和保障负荷供电质量的重要环节,其中储能变流器的恒流控制有利于确保储能电池组的安全以及延长其使用寿命。传统的线性PI控制难以适应蓄电池系统的非线性和动态变化特性以及保持原本的性能指标。本文采用模糊控制算法,根据反馈的误差及误差变化率自适应改变控制量。实验表明,本文提出的基于模糊算法的恒流控制可以提高储能系统的动态响应性能。     

三相变流器的模糊PI神经网络控制研究

提出了一种神经网络电流内环控制加混合模糊PI电压外环控制的双环控制结构.对三机电压型可逆就流器系统而言,神经网络电流内环控制使系统具有更强的鲁棒性,混合模糊PI电压外环控制加快了系统的响应速度.为了增强系统的抗扰性能还引入了电流前馈控制.最后通过仿真及试验验证了控制方案的正确性与可行性.     

三电平海上风电柔性直流输电变流器的PID神经网络滑模控制

针对传统滑模变结构控制在参数摄动时会产生颤振的不足,融合比例–积分–微分神经网络(proportional-integral-derivative neural-network,PIDNN)和滑模变结构控制的优点提出一种新的在线解决方法。建立三电平电压型柔性直流输电变流器数学模型,构造以瞬时有功、无功功率误差为滑模面的滑模变结构控制器,并用PIDNN对选定的价值函数在线训练以取得全局最优解,实时对滑模趋近律参数优化选取,结合李亚普诺夫函数对控制系统的全局稳定性进行分析。对所提控制方案采用Matlab仿真验证,结果表明该方案可使控制系统全局稳定,对参数摄动有很强的鲁棒性,最大限度地减小颤振,易于数字实现。     

SMES装置用电压源型变流器双闭环功率控制系统设计

基于PI控制器的双闭环功率控制系统简单可靠,但存在理论参数控制效果不理想、参数进一步调整缺乏系统方法的问题。针对该问题,以超导磁储能(SMES)装置中较常采用的电压源型变流器(VSC)为对象,研究其双闭环功率控制系统中PI参数的设置方法。首先给出SMES系统中VSC数学模型及控制系统结构,并基于二阶最佳整定思想推导各环PI控制器理论参数的计算式;然后以传递函数及根轨迹为工具,分析各环PI控制器参数变化对各环动态特性的影响规律,并据此总结参数调整步骤;最后通过仿真算例验证理论分析的合理性和参数调整步骤的有效性。     

基于三电平变流器的储能系统并网控制器设计

对二极管箝位型三电平变流器在储能系统(Power control system,PCS)中的应用进行了研究,提出了带功率前馈的储能系统并网电流内环、电池电流外环的双环控制策略。对于三电平中点箝位(Neutral point clamped,NPC)变流器的中点电位平衡问题,提出了带限幅比例因子的中性点电压平衡控制算法,实现了中点电压的高精度平衡调节,减小了中点不平衡对电流THD的影响。通过对50kVA储能系统仿真和实验验证,结果证实了所提并网控制器的可行性和有效性。     

超导储能装置变流器控制策略的分析

随着高温超导材料的发现以及电力电子技术的快速发展，超导储能（SMES）装置在电力系统中的应用越来越广泛，超导储能装置的核心问题是对变流器的控制，为此详细地介绍了超导储能装置中变流器控制策略的原理及特点，并对各种控制策略进行了分析。     

三相混合钳位五电平PWM整流器的研究

二极管钳位型多电平PWM整流器由于其诸多优势得到广泛的研究与应用,但直流母线电容电压不均衡问题将其应用一直局限于三电平拓扑。针对这一问题,采用一种混合钳位五电平拓扑应用于PWM整流器,分析该整流器在特有的交替混合PWM调制方式下的电路工作模态,开关电容电路等效电容的计算及适用于该变换器的双环控制算法。实验结果表明,该五电平整流器实现了直流母线电容电压的均衡与稳定,有效抑制了交流侧输入电流的畸变,实现了功率因数校正。     

一种电流型三相五电平拓扑及其控制策略的实验研究

在一个三相直接式多电平电流型逆变器(CSI)中利用PWM技术来消除输出电流谐波是非常困难的,为此提出了一种新的三相直接式五电平拓扑,并分析了其工作原理。文中运用解耦的方式,提出一种针对该拓扑的PWM控制技术,最终建立了一个三相五电平CSI的实验系统,验证了结论。随着超导储能系统技术的发展及应用,电流型多电平变流器将具有广泛的应用前景。     

晶闸管控制的单相–三相变换器

提出一种单相电源供电时适用于异步电机传动的单相–三相变换器。由于仅采用7个晶闸管和1个移相电容,该变换装置具有造价低、结构简单的特点。分析该变换器的工作原理及开关过程,并提出一种基于开环变压变频(variable voltage variable frequency,VVVF)和变压恒频(variable voltage constant frequency,VVCF)控制的单相–三相离散跳频控制策略,用于电机的起动和稳态运行控制,一方面保证了电机在低频阶段足够大的起动力矩,另一方面可使电机稳步起动到额定转速。仿真和实验结果表明了该控制策略的有效性以及系统方案的可行性。     

基于电压分序法的离网型储能变流器的研究

储能变流器(PCS)是连接储能系统和微网的最重要的能量转换电力电子装置。离网状态下由负载不平衡而导致的电压不平衡现象一直是四线制离网型PCS需要解决的难题。这里论述的PCS摒弃了传统处理不平衡电压的三单相全桥结构,而采用具有成本优势的三相四桥臂拓扑,运用电压分序法成功解决了电压不平衡的问题。通过仿真和实验进一步证明了三相四桥臂拓扑的优越性能,为离网型PCS提供了一个可靠的解决方案。     

一种三相五电平电流型变流器和基于多载波的PWM研究

分析了一种电流型5电平逆变器拓扑,并介绍了几种适用于电流型变流器的调制方式,用PD、POD、APOD、载波带频率变化的PWM方法对相关的拓扑进行了仿真分析,并比较了它们各自的特点。     

比例因子自调整模糊神经网络SRM控制研究

基于开关磁阻电机原理,对智能控制算法在开关磁阻电机中的应用进行研究,将模糊逻辑和神经网络控制相结合,对量化因子、比例因子在线调整以提高系统性能.对改进算法控制效果进行仿真,与常规算法进行仿真比较分析;最后以TMS320LF2407 DSP为核心控制芯片、三相不对称半桥电路为SR电机功率变换器主电路控制SR电机,给出实...     

一种三相五电平电流型逆变器拓扑及其PWM控制方法的研究

多电平变流器具有输出谐波小、功率容量大、电磁兼容性好等特性而越来越引起人们的重视。随着超导储能技术的发展,电感储能效率的不断提高,在某些大功率应用场合,电流型逆变器也将发挥出其特定的优点。因此,电流型多电平逆变器拓扑和控制策略的研究具有一定的实际意义。文中提出了一种三相5电平电流型逆变器拓扑,并分析了其工作原理。对多载波PWM控制方法进行简化,采用两个相位相反的三角载波得到3电平信号,经过解耦处理,得到了一种适合于该拓扑的5电平PWM开关控制策略,并进行了仿真验证。最后,建立了一个三相5电平CSI的实验系统,对文中所给的拓扑和控制方法进行了验证。     

组合式三相单级PFC变换器研究

提出了一种组合式三相AC/DC单级功率因数校正(PFC)变换器,该变换器能同时实现PFC,输入输出侧电气隔离和输出电压的调节。介绍了变换器的基本结构,提出了一种正弦波调制的策略,使得输入电流具有很好的正弦度并与输入电压之间无相位差,实现PFC的功能。在此基础上,结合传统的输出电压电流双闭环控制,达到稳定输出电压的效果。实验证明了理论分析的正确性。     

交流调速用三相-三相矩阵式变换器研究

针对异步电动机调速系统，分析讨论了矩阵式变换器的工作原理，采用空间矢量调制技术和四步换流策略作为矩阵式变换器的控制方法，利用数字信号处理器(DSP)和可编程逻辑器件(PLD)实现了一台2.2kW的三相－三相矩阵式变换器实验样机。在其上进行了驱动异步电动机稳态运行实验，并对系统在非正常情况下的运行性能以及对电网电能质量的影响进行了分析。     

一种新颖的电流型三相五电平变流器拓扑的控制策略研究

目前的多电平变换技术主要是针对电压型逆变器。随着超导储能技术的发展，电流型逆变器的储能效率问题必将得到解决，电流型多电平逆变器也将得到广泛应用。详细介绍了一种新型电流型三相直接式五电平拓扑，研究了该拓扑的控制策略。给出了仿真和实验波形，仿真结果和实验波形验证了文中所做的分析。