基于PSIM长缆驱动时过电压抑制的仿真建模

变频器输出的PWM电压经过长电缆传输后会在电动机端产生近2倍的过电压,导致du/dt过大,增加了电动机的承受应力,对电动机造成损害。本文在分析过电压产生理论及其影响因素的基础上,基于PSIM9.0对变频器长电缆驱动系统建模并设计了过电压抑制滤波器来抑制过电压的影响。通过实验证明了模型的正确性,在此基础上,验证了滤波器的有效性,同时该模型也适用于其他过电压抑制算法的验证,为实际工程的设计和调试提供了新思路。     

潜油电泵变频驱动负面问题的研究

根据波的线路传输方程,分析了变频器PWM输出过高的du/dt带来的波反射过电压振荡问题及其对输电电缆和电机的影响.对变频输出共模电压及轴承电流的机理进行了研究,分析了其对潜油电泵轴承寿命的危害.通过设计低通滤波器解决上述问题,并通过现场应用实例验证了其有效性.     

新型PWM逆变器输出无源滤波器的研究

研究了变频器在长线传输时产生的过电压问题，理论分析表明，电动机端过电压与PWM变频器采用的开关器件上升时间和PWM变频器与电动机之间的电缆长度密切相关：上升时间越短，电缆长度越长，电压反射现象越显著，过电压也越高。为消除PWM变频器长线传输时在电动机端产生的过电压等负面效应，提出了一种逆变器输出无源滤波器。实验研究验证了该滤波器能够将变频器输出的PWM电压滤成近似正弦波，从而有效地抑制电动机端的过电压。这种滤波器还可以有效降低共模电压。文中分析了这种滤波器的共模结构及其可以降低共模电压的原因，实验验证了设计思想的正确性。同一种结构的滤波器能够同时消除差模dv／dt和共模电压，减小了滤波器的体积和成本，结构简单，是一种消除逆变器输出负面效应的有效手段。     

变频供电对电缆绝缘性能影响的研究

分析了变频长线供电波反射过电压的产生机理、影响因素及对电缆绝缘性能的危害及变频长线供电波反射过电压高频振荡的产生机理;在理解PWM脉冲传输机理的基础上,计算研究了变频器输出电压波形的上升下降时间、供电电缆的长度、供电电缆的波阻抗及系统负载匹配关系对过电压的影响程度;提出了抑制波反射过电压的措施.现场应用结果表明,达到了较好地消除波反射过电压的目的,保证了供电系统的可靠运行.     

PWM逆变器共模电磁干扰源及抑制技术探究

在PWM逆变器系统中,IGBT的高速开关动作会产生很高的du/dt,di/dt,导致产生严重的电磁干扰(EMI).此处系统阐述了PWM逆变器的各种寄生参数对共模EMI产生的影响,通过对3种有效共模EMI抑制技术典型方案的详细介绍,揭示出各种技术的优缺点,为工程实践抑制共模EMI提供了指导性建议.     

电压尖峰造成电动机故障实例分析

介绍了二电平变频器供电在电动机端产生电压尖峰现象,通过软件仿真和现场实测说明尖峰电压产生过程及其特点,实践证明变频器输出侧加装滤波器在很大程度上减小电机端子上的尖峰过电压峰值,但高频率电压冲击引起的介质损耗发热和du/dt造成的不均匀分布继续危害电机绕组绝缘。最后就改善变频供电电动机机端电压尖峰问题提出应对措施。     

基于共模耦合效应的电机绕组过电压研究

高du/dt的PWM电压将会在电机内部产生共模耦合效应,并在电机内部的共模耦合回路形成共模耦合电流,共模耦合电流流过电机绕组时,将引起电机绕组电压的畸变,并产生电压过冲。与电机端子的过电压一样,影响电机绕组的绝缘。该文从电机内部共模耦合效应的角度分析和计算了电机绕组的过电压,建立高频情况下电机内部的共模等效电路集总参数模型,给出共模耦合电流和电机绕组电压的计算方法,分析了共模耦合电流对电机绕组电压的影响,并通过仿真和实验进行了验证。     

CLC型PWM逆变器端无源滤波器的设计

由于PWM逆变器输出电压中含有较多的高频分量,所以逆变器输出端必须加入低通滤波器来减小谐波含量.借鉴在PWM逆变器与电机之间插入共模变压器来消除逆变器输出端共模电压的方法,通过分析共模变压器带有漏感时的等效电路,提出了一种新型的CLC型逆变器端无源滤波器.利用共模变压器产生的漏感代替差模电感来抑制差模电压dv/dt,同...     

PWM逆变器输出端共模与差模电压 dv/dt滤波器设计

PWM逆变器直接驱动电机时会产生较高dv/dt的共模电压,并由此产生轴承电流和共模漏电流以及严重的电磁干扰(EMI).特别是当逆变器通过长线电缆与电机连接时,由于电缆中分布参数的影响,会在电机端产生电压反射现象,从而在电机端会产生2倍以上的过电压,导致线圈绝缘失败.本文通过对PWM逆变器驱动电机系统产生的共模以及差模电压分析,提出了一种改进型的逆变器端无源滤波器,并给出了参数的设计方法.与传统的滤波器相比,该滤波器可对共模及差模电压dv/dt同时起到抑制作用,从而减小了由此产生的负面效应.实验结果验证了该滤波器的有效性.     

基于双馈风力发电机组轴电流抑制与释放的研究

双馈型风力发电机组PWM变频调制过程中产生的共模电压与发电机内部杂散电容耦合形成的轴电流,如果不能有效抑制和释放,将会严重威胁机组的安全稳定运行.针对这一技术难题,研究分析了双馈机组轴电流的成因及产生的危害,提出了采用共模扼流圈和多点接地的方案抑制并释放轴电流,并利用案例进行了实施效果验证.研究得出,共模扼流圈和多点接地的方案可有效保护发电机轴承免受损坏.在变频器与发电机之间传输电缆安装共模扼流圈,可有效降低IGBT开关过程中产生的du/dt高频EMI,衰减并抑制共模电流.同时,利用发电机驱动端安装多点接地碳刷,以串联的方式接入到接地回路,对降低轴电压具有显著效果.     

双馈风力发电转子侧控制技术的研究

针对转子侧功率变化频繁和直流母线电压波动剧烈的问题,设计了交流励磁变速恒频双馈风力发电系统的框架结构,进而对背靠背PWM变流器的控制策略进行了研究.建立了转子侧变流器控制模型,设计了基于定子电压定向(SVO)矢量控制的变速恒频双馈风力发电系统方案,构建系统模型并进行了仿真,仿真结果表明控制策略和技术的可行性,系统实现了有功功率、无功功率的解耦控制和最大风能跟踪控制.     

并网型双馈发电机系统的稳定性分析

从双馈发电机在同步旋转坐标系下的数学模型出发,采用小信号线性化理论,建立了双馈发电机的状态变量模型,并通过特征值分析方法,研究了转子电流合成矢量角对双馈发电机系统稳定性的影响,阐明了转子位置定位对系统获得稳定运行的重要性及抑制系统不稳定运行的方法.     

兆瓦级变速恒频风力发电机组控制系统

基于定子磁链定向的双馈电机控制理论，采用双PWM变换器结构，完成了兆瓦级变速恒频双馈风力发电机组的控制系统。其网侧变换器采用电压电流双闭环控制策略，转子侧变换器并网前采用转子电流开环控制策略，并网后采用有功、无功电流闭环解耦控制策略。该系统完成了亚同步、超同步运行时的系统满载实验以及模拟风速变化情况时系统有功、无功功率解耦控制的实验。实验结果验证了控制系统的可行性。     

A Fault Equivalent Network Based Method for Calculating the Doubly Fed Wind Power Generator Short-circuit Currents

Abstract—Current research on short-circuit currents of the doubly fed induction generator is all based on the traditional flux analysis theory. In this article, a novel method to calculate the doubly fed induction generator stator and rotor short-circuit currents is proposed based on the fault equivalent network. First, the fault network is decomposed into a no-fault (normal operation) network and a fault supplementary network. On this basis, considering the influence of the terminal voltage phase jump and the rotor-side converter control, from the perspective of function decoupling, the fault supplementary network is further decomposed into the stator-side fault supplementary network and the rotor-side fault supplementary network. Laplace transformation is then used to calculate the current additions of the two fault supplementary networks. Thus, the analytical expressions of all currents under the grid symmetrical and asymmetrical short circuit could be derived. Finally, both simulation and dynamic experiment results verify that the doubly fed induction generator short-circuit current expressions derived with the proposed method are correct, which facilitates the short-circuit current calculation and relay protection setting of a power grid with a doubly fed induction generator connection.     

Model and Performance of Current Sensor Observers for a Doubly Fed Induction Generator

Abstract—This article presents a stator and rotor current observer for a doubly fed induction generator. First, the dynamic models of the wind turbine drive train are presented, and the vector control strategies of a doubly fed induction generator for the rotor-side and grid-side converters are described. A stator and rotor current observer model, which is based on the state–space models of doubly fed induction generators, is then derived by using the stator and rotor voltage signals as inputs. To demonstrate the effectiveness of the proposed current observer, its dynamic performance is simulated using a MATLAB/Simulink software platform under the conditions of active power change of doubly fed induction generators and grid voltage dip fault. Furthermore, the robustness of the proposed current observer is investigated when the doubly fed induction generator rotor resistance is changed. Results show that the proposed observer has good coherence and robustness with the current sensor output when the doubly fed induction generator is in dynamic and transient responses. Compared with the referenced bilinear observer, the proposed observer has better fault-tolerant ability when the fault in the observed current sensor occurs.     

PWM逆变器高频脉冲输出对电机的负面效应及其对策

基于传输线理论，讨论了PWM脉冲对过电压的影响。在利用有限元分析法获得电机绕组分布参数值的基础上，得到绕组电压分布不均的根本原因是输入脉冲的dv/dt太大。由于分布电容的存在，定子绕组和轴承形成电压耦合回路，PWM脉冲输入时，电机轴承电流存在dv/dt电流和EDM电流两种基本形式，导致电机轴承过早损坏。文中就此进行了理论和仿真分析，设计了一种滤波器用于抑制过高的电压上升率dv/dt。     

提高双馈风电机组LVRT能力的改进直接功率控制

双馈风力发电系统采用传统直接功率控制时,在发生低电压穿越(LVRT)后转子电流振荡较大,易引起Crowbar再动作。建立传统直接功率控制下双馈风力发电系统的模型,对矢量控制和直接功率控制抑制LVRT的效果进行分析,在此基础上提出一种改进型直接功率控制方法。引入谐振调节器消除定子磁链动态分量对转子磁链的作用,抑制Crowbar切除后转子电流的动态分量,从而改善双馈风电机组LVRT特性。仿真比较验证了所提控制方法应用于双馈风力发电系统的可行性,该控制方法比矢量控制使系统更快恢复稳定,且比传统直接功率控制对转子电流振荡抑制效果更明显。     

双馈风机孤岛模式下恒压恒频运行控制策略*

根据双馈发电机的数学模型,在强迫定向的定子磁场控制策略的基础上,改造DFIG励磁变频器控制策略,实现孤岛下双馈风机恒压恒频运行。技术思路:通过调节转子磁场旋转频率控制定子电压频率,调节转子磁通幅值控制电机内电势。控制转换开关,使得双馈风机孤岛下借助蓄电池进行起励,之后投入直流电容并退除蓄电池,实现双馈风机孤岛恒压恒频运行。并利用Matlab/Simulink对所提出的方案进行了仿真,结果表明该方案的可行性。     

电网对称故障时双馈感应发电机低电压穿越控制

分析电网对称故障时,双馈感应风力发电机定子磁链变化过程、导致定转子过电流的原因、电网故障发生具体时刻及故障程度对双馈感应发电机定转子的影响,提出一种双馈感应风力发电机转子侧变换器低电压穿越控制策略,改善了双馈感应发电机在电网故障时定、转子过电流的情况,实现了双馈感应发电机在电网对称故障时的低电压穿越.在理论分析基础上,建立双馈感应发电机转子侧变换器低电压穿越控制模型和3 kW双馈感应发电机励磁变换器低电压穿越控制实验系统.实验结果表明,所提出的双馈感应发电机低电压穿越控制策略动态响应快、方法行之有效.     

不平衡电网电压下双馈电机的协调控制策略

分析了在电网电压不平衡情况下双馈风力发电系统的运行特性。在此基础上,提出了不平衡电网电压下双馈电机的转子侧与网侧变换器协调控制策略,即以电磁转矩、定子侧无功功率以及总输出功率的2倍频脉动量为控制目标,计算出所需的补偿电压,叠加到转子侧与网侧变换器的参考电压中,从而通过补偿控制作用实现对脉动量的抑制。在MATLAB/Simulink中对1.5 MW双馈感应电机(DFIG)接入电压不平衡的电网情况进行了仿真,验证了所提出的控制策略可以有效抑制双馈电机的电磁转矩、无功功率和总输出有功功率脉动。