基于三相逆变器变开关频率和变直流母线电压的PMSM控制

针对三相电压源逆变器应用固定开关频率和额定直流母线电压的空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation, SVPWM）驱动方式时存在直流电压利用率低、绝缘栅双极性晶体管（insulated gate bipolar transistors, IGBT）损耗较高的缺点,建立永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor, PMSM）和基于输出周期的IGBT损耗控制模型,在此基础上以输出电流质量为约束条件,以开关频率和直流母线电压为约束变量,应用猫鼬优化算法获得基于输出周期的IGBT损耗最优的开关频率和直流母线电压。对所提出的策略进行仿真和实验,通过比较输出电流总谐波畸变率（total harmonic distortion, THD）、电流波形、IGBT损耗和结温等验证所提策略在保证控制系统性能的条件下降低三相电压源逆变器损耗,增加三相电压源逆变器的可靠性。     

基于Simulink的IGBT模块的结温计算

为探究绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在长时间疲劳损伤累积下造成的失效问题,采用电-热模拟法测量IGBT模块的结温。以三相桥式逆变器为例,应用开关周期方法计算IGBT和续流二极管(FWD)的功率损耗。基于MATLAB/Simulink搭建IGBT模块结温计算模型及热网络模型,对IGBT模块结温进行仿真,采用IPOSIM软件验证搭建模型的准确性。研究表明,IGBT模块平均结温随输出频率增加有所降低,随器件开关频率的增加而增加,模块结温与环境温度变化趋势相一致。该方法不需要直接接触功率器件,而且计算量小,结果准确。     

含煤层气井有杆泵排采设备的直流微电网母线电压波动控制策略

为了解决周期性动态交变负荷作用下,驱动煤层气井有杆泵排采设备运行的电动机交替工作于电动和发电状态所导致的直流微电网母线电压波动的问题,提出一种含煤层气井有杆泵排采设备的直流微电网母线电压波动控制策略。通过建立包含变换器控制层、负荷功率平衡层以及母线功率控制层的分层控制结构,实现从微源-负荷-微网3方面抑制直流母线电压波动的目标。利用MATLAB/Simulink搭建直流微电网分层控制模型并进行仿真,结果表明,该控制策略可有效抑制煤层气井有杆泵排采设备周期性动态交变负荷引起的直流母线电压波动,维持系统的稳定。     

低开关频率选择谐波消除调制的母线波动补偿

提出基于选择谐波消除脉宽调制（SHEPWM）的补偿策略,用于抑制由直流母线电压波动引起的列车牵引电机电流与转矩波动. 根据每一基波周期内的调制脉冲数确定同步处理区间,使用重复预测器对下一处理区间内的直流母线电压波形进行预测. 根据预测的母线电压波形与开关时刻估计下一处理区间内的磁链误差,并相应地调整开关时刻以消除磁链误差. 在18 kW永磁体内置式永磁同步电动机（IPMSM）上分别对采用完整的补偿策略、采用近似的处理区间内平均母线电压补偿策略与不采用任何补偿策略的情况进行实验. 结果表明提出的补偿策略能显著降低由直流母线电压波动所引起的低次电流谐波和电机转矩波动,且相比近似的处理区间内平均母线电压补偿策略具有更好的电流与转矩波动抑制效果.     

模块化多电平换流器阀基主动均压控制策略研究

模块化多电平换流器阀臂中子模块IGBT的平均开关频率和电容电压纹波幅值具有相互耦合的特性,如何在保证纹波幅值不超标的情况下精确定量控制IGBT的平均开关频率具有重要的理论和工程意义。基于此提出一种MMC阀基主动控制策略。首先,基于一种改进的电容均压排序算法和其子模块电容电压纹波幅值与IGBT平均开关频率的数学关系,为基于PI控制器的主动均压策略提供输出阈值的设计准则;其次,设计了一种在线测量IGBT平均开关频率的模块,可以实现开关频率的划窗式动态测量;进而,提出了定量控制IGBT平均开关频率的闭环控制器。最后,为证明所提出频率控制方法的有效性,在PSCAD/EMTDC中搭建了双端401电平MMC-HVDC系统分别针对稳态、潮流翻转以及严重交、直流故障情况验证了所提出的MMC阀基主动均压控制策略鲁棒性和工程适用性。     

交直流混合微网系统中直流母线电压稳定性控制策略

针对分布式电源(DER)波动性、间歇性及不确定性等导致的交直流微网系统直流侧母线电压波动,提出一种直流母线电压控制策略。采用由交错并联双向DC/DC(直流/直流)变换器与蓄电池组成的储能系统平抑直流侧功率波动及稳定直流母线电压,采用双向DC/AC(直流/交流)变换器实现对蓄电池及直流母线电压的维护控制,采用电压外环电流内环的双闭环控制策略对直流母线电压和蓄电池充放电电流进行控制。利用MATLAB/SIMULINK仿真平台分别搭建不同工作模式下的仿真模型,结果表明所提控制策略可有效抑制直流母线由于光照不稳定所造成的的功率波动。     

带母线电压多级补偿的直流微网下垂控制策略

直流微网采用分层控制可实现不同控制目标在不同时间刻度的解耦设计。其中,底层初级控制广泛采用下垂策略实现并联电压模块的自主均流。但高均流精度依赖于较大的下垂系数,同时会引起较大的母线电压跌落。该文提出一种带母线电压多级前馈补偿的直流微网分段线性下垂控制策略,按照负荷区间能够柔性设置各并联模块的下垂系数,同时,对于母线电压跌落利用母线电压多级前馈进行补偿,在初级控制上可以同时解决并联模块的均流性能与母线电压跌落问题。最后,设计了实验室样机,实验结果验证了该控制策略的优越性。     

新型三相四线制APF直流电压控制策略

针对三相四线制有源滤波器(APF)直流母线电压控制的特点,为了克服并网运行时产生的直流母线电压波动和直流侧上、下电容之间电压不平衡等问题,根据系统主电路数学模型建立稳压环和均压环,提出基于二阶低通滤波器的新型电压控制策略,给出设计方法.理论分析证明：与传统的PI控制器相比,采用该控制策略可以实现对电压环更好的控制性能和控制效果.通过仿真和实验验证了该控制方法在三相四线制有源滤波器系统中的正确性和优越性.     

采用全阶状态观测器的IGBT模块结温预测

为解决控制器功率器件过温失效问题,需要对IGBT的PN结温度进行实时精确估计。设计全阶状态观测器对IGBT的结温进行实时估计,并综合考虑电、热参数的相互影响,采用闭环控制实现结温的估计修正;根据双脉冲测试原理搭建IGBT动态特性离线测试平台,研究导通电流、母线电压、结温对IGBT损耗的影响,采用线性插值法推导IGBT损耗的数学模型;根据热-电比拟理论建立热网络模型,搭建热阻测试平台获得温度与瞬态热阻变化曲线;基于IGBT热网络模型推导各温度节点的状态方程,针对开环估计方法估计精度差的问题,设计全阶状态观测器,利用观测器输出壳温和实测的壳温之间的误差对结温估计值进行实时修正。搭建基于Matlab\\Simulink的仿真平台,验证了IGBT结温估计的有效性和准确性;搭建结温预测实验平台,采用热敏参数法对结温状态观测器进行验证。仿真和实验结果表明,估计的结温能够很好地跟踪实际值,验证了提出方法的准确性。     

考虑需求侧管理的孤岛微电网频率协调控制策略

大量分布式电源通过电力电子装置接入微电网,降低了系统的等效惯性,使得微电网孤岛运行时的频率问题尤为突出。为了提高孤岛微电网的频率调节能力,研究了多种分布式电源参与的孤岛微电网调频方法。在发电侧,设计了光伏参与一次调频策略,频率高于阈值时光伏开始减载,参与一次调频后光伏能够主动恢复至最大功率跟踪（maximum power point tracking,MPPT）模式下的功率。在负荷侧,充分利用负荷的电压特性,通过调整逆变器出口侧母线电压调整负荷所消耗的功率,使负荷侧能够主动参与孤岛微电网的频率调节,同时基于低阶系统频率响应（system frequency response,SFR）模型分析了各分布式电源一次调频参数对孤岛微电网频率的影响,以最大频率偏差量和母线电压为约束,提出了需求侧参与孤岛微电网频率协调控制策略。最后在RTDS仿真平台上搭建了微电网仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

新型平房仓“三温”年变化规律的研究

根据计算机测温系统测出的新型平房仓一年当中气温、仓温和粮温的变化数据 ,计算分析了气温、仓温、全仓平均粮温以及各层平均粮温、各区域平均粮温和各方向平均粮温的变化规律 .结果发现 :一年当中最高气温和仓温出现在 7～ 8月份 ,平均最高粮温出现在 9月份 ;最低气温和仓温出现在 1月份 ,平均最低粮温出现在 2月低 ;即平均粮温比气温变化大约滞后 1个月 .上层粮温受气温影响最大 ,一年中平均温度范围为 5～ 2 4 .2℃ ,波动幅度 1 9 2℃ ;中上层平均温度范围为 9 6～ 1 7℃ ,波动幅度 7 4℃ ;中下层平均温度范围为 9 4～ 1 5℃ ,波动幅度5 6℃ ;下层平均温度范围为 1 0 3～ 1 6.4℃ ,波动幅度 6 1℃ .四周粮温受气温影响大小依次为南边 >西边 =北边 >东边 .     

电网电压不平衡跌落下两级式光伏并网系统直压控制策略

两级式光伏并网系统将光伏电能汇集至低压直流母线,通过并网逆变器送入交流电网,低压直流母线能满足本地负载需求,实现光伏就地消纳,而且相比传统分散逆变、就地并网的方案具有更高的发电能效。两级式光伏并网系统在交流电网电压发生不平衡跌落时,存在低压直流母线电压上升以及母线电压二倍频波动问题。电压上升可能导致光伏脱网,不满足光伏并网的低电压穿越要求;电压上升及二倍频波动也不利于直流负载的稳定工作。为了稳定电网电压不平衡跌落下直流母线电压,针对前级DC/DC(direct current to direct current)变换器采用了最大功率点跟踪与定低压直流母线电压控制模式切换策略,并在此基础上增加了比例谐振控制,解决了低压直流母线电压上升及二倍频波动问题,保证了电压的稳定,提高了电能质量。以电网电压发生单相跌落为例,进行了仿真和试验验证,结果证明了该控制策略的有效性。     

光伏渗透率对电力系统频率的影响及控制策略

光伏并网对电力系统频率稳定会造成一定影响,考虑同步发电机、负荷与光伏出力波动特性的交互作用,推导了含不同光伏渗透率下的系统总功率波动概率模型.将同步电机一次调频的参数进行优化,即作为变量引入控制环节,利用发电机的转子方程,实现对发电机功率的控制和系统频率的调节.仿真结果表明应用所提出的控制策略,可以有效减弱光伏对系统频率的影响,提高光伏的渗透率.     

神经网络智能串级控制在过热器喷水减温系统中的应用

某600 MW超超临界机组参与电网一次调频和自动发电控制(AGC),机组负荷频繁变化、经常处于深度快速变负荷工况运行,且锅炉燃煤品种多变,导致机组过热汽温波动大、控制品质差。为此,将人工神经网络(ANN)与传统PID串级控制思想结合,提出一种外环采用神经网络逆控制、内环采用PID控制器的过热器喷水减温智能串级控制策略。首先利用该机组的历史运行数据对各级过热器的汽温特性进行逆建模,在此基础上基于罗克韦尔PLC控制器开发了汽温外挂优化控制系统,经调试后在现场稳定投运。应用结果表明,采用本文的智能控制策略,有效减小了一次调频和AGC深度变负荷过程中机组过热汽温的波动,大大提高了汽温的动态和稳态控制品质,减少了运行人员对汽温设定值的频繁干预,增强了机组对AGC深度调峰的适应能力。     

矩阵变换器SPWM调制策略研究

矩阵变换器的工作原理、等效交一直一交变换、SPWM（Sine Pulse Width Modulation）控制策略进行了理论分析及仿真研究．SPWM控制策略的最大特点是控制方案简单、控制开关函数不需要复杂的数学推导和计算,变换器输出线电压满足正弦规律,且输出频率可调．并对其进行了计算机仿真,从理论上验证了该控制策略的可行性．     

交流能馈型直流电子负载研究

研究了一种由软开关移相全桥电路和L型滤波器的并网逆变器电路级联组成的交流能馈型直流电子负载装置.前级软开关移相全桥电路采用输入电流外环PI控制、输出电流内环单周期控制的控制策略,通过控制输入电感电流来模拟机车电源的输出特性.针对并网逆变器使用PI控制器时并网电流存在稳态误差的缺陷,研究了并网逆变器电路采用直流母线电压外环PI控制、并网电流内环准谐振PR控制的控制策略,通过电压外环实现逆变器直流电压稳定,电流内环实现并网电流无静差控制.MATLAB仿真与实验结果验证了该交流能馈型直流电子负载拓扑和控制策略的可行性.     

新型平房仓“三温”年变化规律的研究

根据计算机测温系统测出的新型平房仓一年当中气温，仓温和粮温的变化数据，计算分析了气温，仓温，全仓平均粮温以及各层平均粮温，各区域平均粮温和各方向平均粮温的变化规律。结果发现：一年当中最高气温和仓温出现在7－8月份，平均最高粮温出现在9月份；最低气温和仓温出现在1月份，平均最低粮温出现在2月低；即平均粮温比气温变化大约滞后1个月。上层粮温受气温影响最大，一年中平均温度范围为5－24.2℃，波动幅度19．2℃，中上层平均温度范围为9．6－17℃，波动幅度7．4℃，中下层平均温度范围为9．4－15℃，波动幅度5．6℃，下层平均温度范围为10．3－16．4℃，波动幅度6．1℃，四周粮温受气温影响大小依次为南边＞西边＝北边＞东边。     

乘用车发动机电控冷却系统控制策略

针对乘用车发动机冷却系统水温控制问题.建立某车型冷却系统仿真模型,通过台架试验验证模型,在模型的基础上设计PI反馈控制和前馈-反馈综合控制的控制策略,将3种冷却系统控制方式在暖机、负荷突变情况下进行对比,并在新欧洲行驶循环 (NEDC)下考虑冷却系统功耗进行综合分析.结果表明：PI反馈控制策略可将发动机冷却液出口水温波动控制在±1.5 ℃,而综合控制则将温度波动控制在±0.5 ℃,PI反馈控制和综合控制较原机减小暖机时间, 相对原机系统在NEDC循环下分别降低功耗55.3%、58.0%.采用前馈-反馈的综合控制方式较PI反馈控制策略冷却液温度波动更小且冷却系统附件功耗能够进一步降低.     

基于自适应虚拟阻抗的下垂控制策略研究

低压微电网系统在多逆变器并联运行时,传统下垂控制策略由于自身原因会产生无功分配不均和系统环流,进而影响系统性能。加入虚拟阻抗虽能改善无功分配不均和系统环流,但会导致系统母线输出电压与标准值偏差过大。提出一种基于自适应虚拟阻抗的下垂控制策略,该策略基于传统电压电流双闭环控制环节引入自适应虚拟阻抗,通过自适应控制策略,该虚拟阻抗值能随着母线电压幅值的波动实时调整,补偿逆变器输出电压参考值,降低母线输出电压偏差,改善系统电能质量。仿真结果表明,该控制策略对抑制系统环流和减小母线电压偏差具有一定的可靠性与有效性。     

基于SVPWM的不定频滞环控制的有源滤波器仿真

为了更好地解决传统的电流滞环控制存在的开关频率高和开关损耗大等问题,在传统滞环控制的基础上,提出了一种基于空间电压矢量(SVPWM)的不定频滞环电流控制方法.此方案可以有效降低平均开关频率,减少开关损耗,提高系统的运行效率.通过Matlab/Simulink软件进行了系统仿真分析,结果验证了该控制策略的可行性和有效性.