单相三绕组变压器宽频等效模型研究

研究复杂电磁环境对电力系统的影响,有效的方法是通过建立电力设备的宽频模型,以模拟不同特性电磁干扰下设备响应情况.为此基于多端口网络理论,提出一种针对三端口网络的二端口等效模型.在此基础上测量了一台单相三绕组变压器宽频参数,通过电路综合及无源化处理建立其宽频等效电路.试验结果证明所建模型适用于单相三绕组变压器宽频电磁兼容分析。     

适用于变流装置电路仿真的IGBT分段瞬态模型

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)瞬态模型对电力电子系统的分析与设计具有重要意义。目前,考虑精度与仿真效率,物理模型与现有行为模型均难以满足复杂电路的仿真要求。针对这一问题,基于IGBT开通、关断瞬态的物理机理,对其开关过程进行分段表征,提出了一种可适用于复杂电路仿真,且能反映不同电压、电流、温度下IGBT开关瞬态特性的分段模型,并在Simulink软件实现了对复杂电路的仿真。最后,通过与物理模型以及实验数据的对比,对所建立模型的有效性进行了验证。结果表明,所提出的模型可以在不同电压、电流、温度等工况下实现IGBT开关瞬态特性的准确表征,且能用于如逆变拓扑等复杂电路的仿真,模型的仿真效率和仿真精度较好。该模型能够为器件的多时间尺度建模和仿真提供重要支撑。     

三相逆变电路的离线模型预测控制研究

针对电力电子电路传统开关函数模型只描述电路的控制变迁而忽略了电路的条件变迁,可能导致电路动态信息丢失这一问题,建立了电力电子电路的混合逻辑动态模型,并将其作为预测模型。在此基础上,以电路可行解代替最优解,将可行解及移动闭塞的思想用于电路的模型预测控制(MPC),可有效减少控制序列总数、降低开关频率,实现电路MPC的快速求解,克服了电路MPC的计算难题。详细研究了电力电子电路控制序列的求解算法及实现过程,并以三相逆变电路为例验证了控制方法的可行性与有效性。     

大功率双三电平变频调速系统共模电磁干扰研究

以大功率双三电平变频调速系统为对象,研究各部分的高频模型和具体的共模传导干扰路径。首先分别建立共模干扰源数学模型、直流母线高频模型、电缆高频模型以及异步电动机高频模型,并对调速系统共模传导干扰路径进行详细分析;然后使用Matlab对变频调速系统的高频模型进行仿真,并利用工程中心的实验平台完成相关测试实验,仿真和实验验证了理论分析和模型的正确性;最后设计了一种EMI滤波器,使得干扰得到明显降低。     

三电平三相逆变器快速有限控制集模型预测控制方法

针对有限控制集模型预测控制方法在多电平多相逆变器中预测模型和目标函数在线计算量大的不足,提出一种快速有限控制集模型预测控制方法。该方法根据参考矢量的空间位置,让远离参考矢量的电压矢量不参与预测模型在线计算和目标函数在线评估。对于三电平三相逆变器,快速有限控制集模型预测控制方法使参与计算的电压矢量由27个减少到12个,大大提高计算效率。最后,建立起5 k W二极管钳位型三电平三相逆变器实验平台。对于传统有限控制集模型预测控制和快速有限控制集模型预测控制进行对比稳态和动态实验。实验结果表明:所提出快速有限控制集模型预测控制方法使系统具有良好的静、动态性能。     

三相四线制三电平整流器小信号模型与改进控制

在分析三相四线制二极管中点箝位型(NPC)三电平整流器小信号交流模型的基础上,以电网电流正弦且单位功率因数运行为目标,在dq0坐标系下,提出基于复矢量解耦的PI+谐振控制的电流控制策略,以零极点相消的方法设计PI控制器;引入2倍基波频率的谐振控制器,以抑制硬件参数分散性和电网电压不平衡导致的网侧负序和3次谐波电流.为了...     

电网不平衡下基于高频模型对三相VSC的研究

不平衡条件下电网负序分量会通过三相电压源变流器(VSC)的常规控制策略在交直流侧产生奇、偶次谐波污染。对此问题,利用高频模型,通过分析交直流侧瞬时功率流阐明了交直流侧谐波之间的动态关系,并提出了控制的依据和目标;利用T/4延迟法精确分离了正、负序分量,并引入负载电流前馈控制,优化了传统双比例积分(PI)控制;通过研究直流侧瞬时功率平衡,将电压平方作为控制目标,更深入地反映了系统数学模型。通过样机实验及软件仿真,证明了改进的控制方法在响应时间及超调上具有优越性。     

三电平ANPC变换器快速模型预测控制策略研究

针对有限控制集模型预测控制(MPC)策略在多电平变换器中预测模型和价值函数在线计算量大的不足,提出一种快速有限控制集MPC策略.该算法分两步预测,第一步根据价值函数代入6个正小矢量计算,从中选择一个值最小的正小矢量;第二步根据第一步计算出的价值函数最小的正小矢量,计算以该正小矢量为中心的四边形矢量的价值函数,最终选择一...     

弱电网情况下基于改进型有限集模型预测控制新型三相三电平整流器的研究

传统三相三电平整流器开关多、控制复杂、损耗大,为此提出一种新型三相三电平整流器拓扑.在弱电网中,电网电压不平衡现象不可避免,当电网电压不平衡时,传统的控制算法计算量大、控制复杂且电网电流畸变严重.为使新型三相三电平整流器在弱电网条件下正常运行,提出一种改进型有限集模型预测控制方法,实现电网电流的快速跟踪、谐波抑制及直流...     

T型三电平双三相永磁同步电机驱动零共模电压模型预测控制

为降低T型三电平双三相永磁同步电机驱动系统的共模电压,该文研究T型三电平双三相永磁同步电机的零共模电压模型预测控制策略。方法分为3步,第1步,通过矢量空间解耦变换得到电机在同步旋转坐标系下的初始空间电压矢量,通过分析电压矢量选择具有零共模电压特征的电压矢量作为模型预测的向量集。第2步,针对模型预测控制中计算量大的问题,对选出的零共模电压向量集进一步进行删减,以降低系统的计算负担,提高系统的运行速度。第3步,基于精简后的零共模电压向量集,设计电机驱动的模型预测控制方法。论文通过理论推导与实验证明了所提出的控制方法可以显著抑制共模电压,平衡直流母线中点电位,保证电机驱动具有良好的运行性能。     

LCC-MTDC系统换流器直流改进三脉动谐波模型研究

基于电网换相换流器的多端直流(LCC-MTDC)输电系统是未来的发展方向。直流滤波器设计的优劣极大地依赖于LCC直流谐波模型的准确性。LCC-MTDC系统中各换流器的谐波相互渗透、互相影响,对换流器直流谐波模型提出了更高的要求。本文采用分段线性法,对换流阀在每个周期中的全过程进行机理分析,进而形成改进三脉动谐波模型的电压和电感模型,因此改进三脉动谐波模型能够准确地反映交流系统不对称及背景谐波的影响。以并联三端LCC-MTDC系统为例,通过与PSCAD/EMTDC仿真结果进行比较,验证了本文所提换流器直流谐波模型具有更好的计算准确性。     

基于复合模型预测控制策略的三电平APF研究

电力有源滤波器(Active power filter,APF)是消除电网中非线性负载产生的电流谐波的有效手段之一。提出一种三相静止坐标下的基于模型预测控制复合控制器,复合控制器由改进的自适应广义积分器和模型预测控制两部分组成。该复合控制策略有效地整合了预测控制和自适应广义积分器的优点,在最大限度利用模型预测进行谐波电流快速跟踪的同时,采取自适应广义积分器对各次谐波进行无静差跟踪控制。所提出的复合控制器与三电平电压空间矢量调相结合,能够消除单独预测控制交流变量时所存在的稳态误差问题和改善系统鲁棒性。详细研究了复合控制器的设计方法,并给出了系统的参数设计和稳定性分析。最后通过实验验证了控制方法的正确性和有效性。     

基于迭代合并的多端口网络低压电力线信道建模研究

电力线信道建模是实现复杂电力线网络下可靠通信最重要的步骤之一。传统的电力线信道建模方法是基于端到端的电力线信道,而低压配电网实际是一个具有多端口的网络,各个端口之间的信道响应由于信道路径的相关因而具有关联性。目前的信道模型缺乏对整个网络不同端口信道响应的研究,忽略了电力线信道与无线信道在物理特性上不同之处。文章提出多端口网络环境下电力线建模的新方法,理论分析电力线信道多端口之间相关性问题,研究基于多端口网络信道冲击响应建模方法的理论基础,建立多端口子电路网络分解方法的理论模型,所提出基于迭代的信道响应合并方法能够有效解决复杂低压电力线拓扑环境下的信道建模问题,为分析电力线载波信道空间相关性并在电力线上实现多输入多输出(MIMO)技术提供理论依据。     

基于模型预测的新型三电平PFC电路研究

三电平功率因数校正（Power Factor Correction,PFC）电路作为一种有效降低开关管电压应力的方法,可在一定程度上减小开关损耗和滤波器的体积。为减少传统T型拓扑的开关管数量,降低拓扑成本即控制的复杂度,将T型拓扑、背靠背拓扑和三电平结构有机融合,构造出一种开关管数量少的新型三电平功率因数校正拓扑（Nnovel Three-Level Power Factor Correction Topology,NTLPT）。为有效减少该拓扑结构系统稳态误差,拓扑采用模型预测控制,可实现新型三电平功率因数校正拓扑在一个工频周期内二极管桥臂间输出三电平波形。详细分析了所提拓扑的电路结构和工作原理,根据所用模型预测控制对拓扑的模型及优化目标作出了详细推导。通过MATLAB/Simulink仿真平台,搭建了额定输入为220 V/50 Hz,额定输出为1 kW/400 V的仿真试验平台。仿真结果验证了新型三电平功率因数校正拓扑的可行性和理论分析的正确性,可广泛使用。     

NPC型三电平并网逆变器模型预测功率控制研究

根据NPC型三电平逆变器的特点,本文提出一种新型模型预测功率控制,可以提高电流跟踪的速度和精度。首先对NPC型三电平逆变器进行建模,然后在两相静止坐标系下建立预测功率的模型,在此基础上提出了模型预测直接功率控制。该方法用电压矢量作为基本控制矢量,利用电压矢量误差最小的价值函数实现功率控制。并针对实际系统中存在延迟的情况,设计了延时补偿的控制方法。为了进一步解决NPC三电平逆变器的中点不平衡问题,通过侧电容和下侧电容电压的差值,通过选择小矢量实现中点电位平衡控制,实验结果验证了本文提出的新型模型预测直接功率控制策略可以同时实现并网电流快速跟踪和中点平衡控制问题。     

单相三电平并网逆变器多状态模型预测控制研究

单相三电平逆变系统中,传统有限控制集模型预测控制在较低的采样频率下无法保证输出电能质量.针对这一问题,提出一种多状态虚拟矢量模型预测控制方法.在单个控制周期内,输出多个开关状态,以提高并网电流的电能质量.建立了逆变器预测模型,根据预测矢量初步筛选一组开关状态,每个开关状态的作用时间由所设计的电流代价函数确定.为有效平衡...     

三电平环宽自适应准定频滞环模型预测控制研究

基于有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)的滞环模型预测控制(HMPC)应用在三电平逆变器中具有动态响应快、多目标优化处理的优点,但其开关动作没有规律,开关频率波动范围大,导致逆变器输出电流频谱较为分散,不便于滤波器的设计。为了改善上述问题,本文提出一种环宽自适应模型预测控制(AHB-HMPC)方法,将系统的平均开关频率和开关频率波动范围也作为控制目标,引进滞环控制思想,并可在线调整电流滞环大小,使得系统平均开关频率可控且使开关频率稳定在以平均开关频率为中心的滞环内,在保留HMPC快速性、多目标优化处理等优点的同时,有效地使逆变器输出电流频谱相对集中在平均开关频率周围,方便了滤波器的设计。最后,仿真和实验结果表明,本控制方法是可行和有效的。     

真空管道磁浮列车三电平中点钳位整流器的改进型模型预测控制研究

真空管道磁浮列车三电平中点钳位(NPC)整流系统所需的控制目标较多.与PWM控制方式相比,模型预测控制可以在单个代价函数中增加任何必要的控制目标,故更适用于多目标控制,但其计算量更大,主要控制目标相互耦合,影响输出性能.为了解决传统模型预测控制存在的问题,本文提出一种改进型模型预测控制策略,可在保证系统稳定运行的基础上...     

NPC型三电平永磁同步风力发电并网逆变器模型预测控制满足低电压穿越要求研究

在风力发电中低电压穿越要求为:当电网电压降落的时候,风力发电机不脱网且能够稳定电网电压和频率。风力发电机需要较高的功率和电压等级。因此,多电平中中点箝位型三电平逆变器非常适合这种设备。和其它控制方法相比,模型预测控制具有动态响应快和跟踪性能好的优点,但是工作频率低。为了能够满足低电压穿越的要求,提出一种模型预测控制方法实现NPC三电平逆变器的风力转换。所提模型预测控制也能够实现NPC逆变器中点平衡控制,通过选择冗余小矢量实现。仿真和实验验证了所提算法正确性。