微型燃气轮机发电系统建模与特性分析

基于微型燃气轮机与电力电子装置工作原理,对采用双脉宽调制(PWM)变换器结构的微型燃气轮机发电系统进行了整体建模。为控制交直流变换器中电容电压,整流器采用PWM恒压控制;为保证负荷侧电能质量,逆变器采用V/F控制,实现负荷侧电压与频率的稳定。利用PSCAD/EMTDC软件对微型燃气轮机发电系统动态特性进行仿真验证,结果表明该模型能够反映实际微型燃气轮机发电系统的动态特性。     

微型燃气轮机发电系统并网运行和孤网运行仿真

在微型燃气轮机和永磁同步发电机基础上建立了微型燃气轮机系统模型,在整流器侧采用电压外环电流内环双环控制方式对整流部分进行控制,在逆变器侧提出了P-Q控制策略和V-f控制策略,分别运用于微电网并网运行和孤网运行的两种模式,设计出了相应的控制系统.利用电力系统分析软件PSCAD/EMTDC分别对两种运行模式进行仿真,仿真结果表明:在并网运行时,微型燃气轮机并网逆变系统能够快速跟踪给定参考功率,实现了系统的并网P-Q解耦控制;在孤网运行时,微型燃气轮机能够快速响应负荷功率的变化,维持负荷电压稳定,说明了该模型具有较好的负荷跟随能力,能够承受负荷变化时的电压冲击.     

微型燃气轮机发电系统LVRT特性分析研究

为了研究微型燃气轮机发电系统的低电压穿越能力,建立了包括微型燃气轮机、永磁同步电机、传动链轴系和全功率换流器在内的微型燃气轮机发电系统详细的动态模型,对配电网深度电压跌落情况下的微型燃气轮机发电系统的运行特性在PSCAD/EMTDC中进行了仿真分析,仿真结果验证了模型及控制方式的正确性和有效性,表明微型燃气轮机发电系统在配电网电压跌落期间具备很好的低电压运行能力。     

微型燃气轮机发电系统孤岛及并网运行的建模与控制策略

微型燃气轮机是目前世界上新能源利用的一个主要方向,特别是在微网中得到了广泛重视,其发电系统控制对于微网并网及孤岛的稳定运行至关重要。本文采用模块化建模方法,基于Matlab/Simulink建立了微型燃气轮机发电系统(MTGS)的机电一体化仿真模型,包括微型燃气轮机本体,永磁同步发电机、整流器和逆变器四个部分。并着重研究了MTGS系统孤岛及并网运行的相关控制策略,前者采用了输出电压控制以维持负荷输出电压,后者采用了PQ解耦的双闭环控制,并提出了输出电压解耦控制与电流滞环控制相结合的新型控制策略来调节MTGS的输出功率。仿真的结果表明该策略的可行性。     

永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略

永磁直驱风力发电系统中可采用全功率双脉宽调制（PWM）变换器作为永磁同步发电机（PMSG）的并网电路,当风速变化时,双PWM变换器的直流链电压会随着PMSG输出功率的改变而出现大幅度波动,这将不利于变换器功率器件的安全运行及整个发电系统的稳定运行。结合永磁直驱同步风力发电系统的运行特点,提出一种适用于永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略。系统仿真和实验结果验证了所提出的控制策略的正确性,该方案可显著提高风速变化时双PWM变换器的直流链电压的稳定性,有助于提高发电系统的安全稳定运行能力。     

永磁同步直驱风力发电系统的并网变流器设计

用于永磁同步直驱风力发电系统的并网主回路,采用双PWM控制AC/DC/AC电压型变换器。在此分析了该系统的控制原理,建立了双PWM变换器的系统控制模型。利用高速TMS320F2812型DSP芯片建立了基于双PWM变换器的永磁同步直驱风力发电系统实验平台。研究了系统的控制策略。实验结果表明,所建立的发电系统实现了变速恒频发电运行,能够独立调节系统输出的有功功率和无功功率,且系统具有良好的动静态性能。     

基于反馈线性滑模控制的双PWM变换器研究

针对双PWM变换器谐波污染严重、直流电压波动较大等问题,对双PWM变换器进行分析,建立同步旋转坐标系下数学模型。提出整流侧采用反馈线性化滑模控制策略,电流内环控制通过系统模型的非线性变换实现线性化,电压外环采用滑模变结构控制,实现直流母线电压跟踪,增加系统的鲁棒性。逆变侧采用转子磁链定向矢量控制策略(FOC)。以异步电动机为负载对该系统进行仿真和实验分析,验证该双PWM变换器系统实现整流侧的解耦控制,能够进一步抑制直流电压波动,整个系统具有良好的动静态性能和调速性能。     

基于双PWM变换器的永磁同步电机模拟

对永磁同步电机的功率模拟提出了一种新方法,即基于双PWM变换器的能量回馈型电子负载结构,其输入PWM变换器按照永磁同步电机的特性,采用滞环电流控制,使该变换器对外接口特性电压、电流、转速等信息与实际电机一致,达到模拟真实永磁同步电机的目的;输出PWM变换器采用幅相控制以达到能量回馈电网的目的。在MATLAB/Simulink平台下,搭建了仿真模型,并与Simulink库中自带的永磁电机模型进行对比仿真,验证该模型的正确性。     

30kW微型燃气轮机发电系统抗负荷波动仿真研究

针对30 kW微型燃气轮机发电系统存在运行不够稳定、功率分配不精确、抗负荷波动能力差的问题,在PSCAD中搭建了30 kW的微型燃气轮机发电系统的仿真模型,研究了恒功率控制和恒压恒频控制的特点。再结合恒功率控制和恒压恒频控制协调控制发电系统的运行,在并网和离网模式下解决了微型燃气轮机发电系统运行不够稳定的问题,并使负荷可以精确分配,提高了系统的抗负荷波动能力。     

用于分布式发电接入的交直流叠加配电网结构分析

针对分布式发电(DG)并网问题,提出了一种包含分布式发电、Z型变压器、变换器、超级电容、交流负荷和直流负荷的交直流叠加配电网拓扑。分布式发电以直流形式通过直流电压变换器和Z型变压器作为接口接入网络,使得线路同时传输直流和交流功率。为了验证交直流叠加情况下Z型变压器不会出现饱和现象,利用Ansoft软件对Z型变压器进行了磁场分析,得到Z型变压器的局部最大磁感应强度为1.73 T,硅钢片的饱和点为1.7 T,Z型变压器未出现过饱和现象。考虑到分布式发电具有输出电压较低、非连续和不稳定的特点,引入电压反馈环节控制直流电压变换器,保证线路上直流电压值恒定为1.64 k V。为了平衡分布式发电出力和直流负荷需求,引入超级电容和交直流双向变换器组成的储能系统用于调节能量平衡、作为直流功率和交流功率的桥梁,当系统发生故障时保证对负荷持续可靠供电。最后采用Matlab/Simulink仿真验证了该交直流叠加配电网系统的可行性。     

三电平PWM整流器用于直驱风力发电系统

直驱型风力发电系统的风力发电机需要通过大功率交直交变流器即全功率变流器将风力发电机直接并网,而开关器件水平无法满足全功率变流器的要求,因此研究了二极管箝位三电平PWM整流器在直驱型风力发电系统中的应用。针对这一拓扑和直驱型风力发电系统的特点,采用基于PWM整流器模型的跟踪指令电压矢量的空间矢量脉宽调制(SVPWM)电流控制策略,使用龙格库塔解析法和Matlab仿真了负载从半载到满载变化时,三电平整流器直流电压的动态响应波形,交流侧电压、电流的变化趋势以及d-q坐标系下有功、无功电流分量跟随参考量变化的波形等。结果表明,该PWM整流器可有效抑制注入电网的谐波,减小交流侧的电流波形畸变;在负载突变时保持直流电压恒定,输出有功、无功可调且动态跟随性能较好。三电平PWM整流器作为全功率变流器的整流部分适合于直驱型风力发电系统的应用。     

基于固态变压器的风电并网系统建模与控制

将固态变压器应用于永磁直驱风力发电并网系统,并基于同步旋转坐标系建立其数学模型。利用双空间矢量控制策略,结合爬山搜索算法,实现风机在不同风速下的最大风能捕获,输入电网有功、无功功率完全解耦。在直流侧添加卸荷单元消耗多余能量,以及引入电流前馈补偿因子优化固态变压器逆变级控制,使系统具备低压运行能力,仿真结果表明,系统能够实现最大风能捕获以及并网性能优越,低压穿越能力突出,且能较好维持直流链电压稳定。     

基于三电平拓扑的电力电子变压器研究

提出一种改进的基于三电平拓扑的电力电子变压器(PET).输入级、隔离级与输出级结构分别采用二极管箝位式三电平PWM整流器、零电压开关半桥三电平DC/DC变换器和两电平逆变器.与两电平PET相比,可在有效提高输入电压等级的同时降低开关损耗.针对变压器各环节结构特点设计了控制方案,并在配电系统环境下对其进行了建模和仿真.仿...     

变速恒频风机双PWM变换器协调控制策略研究

为解决变速恒频风机运行中转子侧功率变化频繁,直流母线电压波动剧烈的问题,对双PWM变换器控制策略进行了研究。结合双馈电机的特点,得出了母线负载电流的计算方法,并分析了负载电流前馈策略的不足。提出了一种基于动态功率前馈的新型协调控制策略,特点在于选择控制电压节点作为前馈补偿点,避免了电流环的迟延,并且将双馈电机动态信息整合进入网侧变换器的控制当中。最后建立双PWM励磁的风电机组模型进行仿真验证,结果表明新策略极大改善了直流母线动态特性,因此降低了对变换器中电解电容容量的要求,提高了机组的可靠性。     

DC-bus voltage control of three-phase AC/DC PWM converters usingfeedback linearization

In this paper, a fast voltage control strategy of three-phase AC/DC pulsewidth modulation (PWM) converters applying a feedback linearization technique is proposed. First, incorporating the power balance of the input and output sides in system modeling, a nonlinear model of the PWM converter is derived with state variables such as AC input currents and DC output voltage. Then, by input-output feedback linearization, the system is linearized and a state feedback control law is obtained by pole placement. With this control scheme, output voltage responses become faster than those in a conventional cascade control structure. For robust control to parameter variations, integrators are added to the exact feedback control law. Since the fast voltage control is feasible for load changes, it is shown that the DC electrolytic capacitor size can be reduced. In addition, the capacitor current is analyzed for size reduction of the capacitor. As is usual with PWM converters, the input current is regulated to be sinusoidal and the source power factor can be controlled at unity. The experimental results are provided to verify the validity of the proposed control algorithm for a 1.5 kVA insulated gate bipolar transistor PWM converter system     

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.     

功率型DC/DC变换器在太阳能发电系统上的应用

将一组几百瓦的光伏电池与电流不连续功率型DC/DC变换器组合成单模块,并将其多块的直流输出端并联后就可得到高功率.再经过一台几千瓦的PWM变频器变为交流电输出,或向电网系统输电或向负载供电,由此构成了光伏功率变换器模块形式的太阳能发电系统.电路经过仿真测试,清楚了它的传输特性,其应用的最大特点是,无论太阳能的发电电压如...     

一种电动汽车充电系统单相整流有源滤波方法

提出了一种应用于电动汽车一体化充电系统中的单相PWM整流有源滤波的控制方法,以抑制充电中单相整流电路的直流电压二次纹波。在单相电网电压充电时,这种控制方法能通过控制电机驱动器电路,复用其中的两相同时进行单相整流和有源滤波,在实现整流器单位功率因数运行、稳定输出直流电压的同时,减小直流侧电压的二次纹波,减小网侧输入电流的总谐波畸变率。对单相整流直流侧电压二次纹波的产生机理、有源滤波电路的拓扑结构、单相整流和有源滤波的控制原理和方法进行了详细地分析。最后搭建输入电压峰值110 V,输出直流电压220 V,负载等效电阻100Ω的仿真模型,通过仿真和实验结果验证了所提控制方法的可行性。     

具有快速跟踪能力的电压型PWM整流器直接功率控制

在现行电压型PWM整流器的直接功率控制策略中,利用开关表同时对有功功率和无功功率进行调节,对无功功率的调节能力强于对有功功率的调节.则导致了在暂态和抗扰过程中有功功率、直流电压出现较大的波动,系统跟踪给定速度慢,对负载运行不利.对此,提出了根据有功功率瞬时值与给定有功功率的差值设定无功功率给定值的新策略.该新策略有效地抑制了直接功率、直流电压的波动,加快了有功功率、直流电压的跟踪速度,提高了系统的抗扰能力.仿真结果证明了该新策略的可行性.