双重移相控制的双主动全桥变换器全局电流应力分析及优化控制策略

为了减小双主动全桥(DAB)变换器的功率损耗,考虑全局范围内不同传输功率及输入输出电压调节比,提出一种双重移相电流应力优化控制策略,通过分段优化两侧全桥内移相角和桥间外移相角,保证变换器全局范围内电流应力最优。首先对比分析传统单移相、扩展移相和双重移相传输功率特性,得出双重移相功率传输范围及灵活性优势明显,进一步建立双重移相控制所有运行模态的电感电流应力与电压调节比、传输功率及移相角之间的数学关系。在此基础上,推导得出所有模态下变换器工作在最优电流应力状态的移相角条件,并研究优化控制策略的实现方案。搭建5kW实验样机,进行全功率范围内应力与效率对比实验,实验结果验证了所提控制策略的可行性和优越性。     

多单元耦合的能量双向无线馈动系统分析及控制策略

双向无线电能传输技术是无线电能传输领域的一个重要研究方向。文中研究了含有(k+1)个能量传输单元的双向无线电能传输系统,通过建立(k+1)个传输单元的能量馈动模型,提出一种灵活控制系统功率流动方向以及有功出力(或功率分配)的方法。该方法利用各回路单元双向变换器出口电压幅值以及相角之间的关系,降低了系统能流方向和功率分配的控制难度。以3回路能量传输单元的双向无线电能传输系统为例,给出了功率流动方向控制和有功出力控制的约束关系,并进行仿真与实验研究,结果验证了理论分析的正确性与可行性。     

电压型双向全桥DC-DC变换器的双重移相控制北大核心

针对双向全桥DC-DC变换器,为降低电流应力和回流功率,提高转换效率,提出了一种新的电压型双重移相控制方式。首先分析了双重移相控制原理,推导出内、外移相角与输出功率、电压的关系,深入分析了IGBT实现软开关的充要条件,在此基础上提出了在满足软开关的条件下,对于给定电压实现最小回流功率的双重移相控制策略,得出内、外移相角的计算方式。最后,借助Matlab仿真工具建立系统模型进行试验,试验结果表明了所提出的控制方法的正确性和有效性。     

电压型双向全桥DC-DC变换器的双重移相控制

针对双向全桥DC-DC变换器,为降低电流应力和回流功率,提高转换效率,提出了一种新的电压型双重移相控制方式。首先分析了双重移相控制原理,推导出内、外移相角与输出功率、电压的关系,深入分析了IGBT实现软开关的充要条件,在此基础上提出了在满足软开关的条件下,对于给定电压实现最小回流功率的双重移相控制策略,得出内、外移相角的计算方式。最后,借助Matlab仿真工具建立系统模型进行试验,试验结果表明了所提出的控制方法的正确性和有效性。     

UPFC串联侧变流器幅相解耦控制策略

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)是目前最先进的柔性交流输电系统(flexible AC transmission system,FACTS)技术,但基于dq旋转坐标系下常规交叉解耦控制中有功、无功功率控制环路之间存在耦合,降低其潮流控制性能。本文分析了常规交叉解耦控制方法的功率耦合,提出了极坐标系下新型功率解耦控制策略,该策略采用有功功率-相位、无功功率-相角的功率解耦控制方法。搭建了含UPFC的详细高压输电系统仿真模型,与常规解耦控制方法仿真结果对比表明所提控制策略能有效减弱有功、无功功率控制环路之间的耦合,尤其是单独控制有功、无功功率场景时,能提高统一潮流控制器的潮流控制效果。     

基于爬山法的双Boost双向DC/DC效率优化研究

在满足输出电压条件下,基于脉宽调制(PWM)与移相控制策略结合的隔离型双向DC/DC变换器存在多个移相角和占空比的组合,但是变换器在不同移相角和占空比组合下的传输效率并不相同。为了提高基于PWM与移相控制策略方法隔离型双向DC/DC变换器的传输效率,提出一种基于爬山算法的效率优化方法。所提方法将不同移相角和占空比的组合作为算法的解,传输效率作为评价函数。基于初始条件下,用爬山法对移相角和占空比进行校正,以获得变换器最大的传输效率,该方法能快速找到变换器全局最优解。最后,实验验证了通过爬山算法实现双向DC/DC变换器获得最大效率的可行性。     

基于谐波移相闭环控制的无线电能传输技术

基于谐波的移相控制利用谐波进行功率传递,是无线电能传输中一种新型功率控制方法,可以克服传统移相控制在轻载工况下效率低的问题。该文建立考虑谐波的感应耦合无线电能传输(ICPT)系统数学模型,分析不同开关频率和移相角下的输出功率变化特性,研究考虑逆变器死区影响下的谐波切换方法,最后提出了一种采用电流平均值进行谐波电流检测的方法,研究并实现了基于谐波移相控制的一次电流闭环控制策略。仿真和实验均验证了基于谐波移相闭环控制的有效性,既能有效提高轻载下无线电能传输的效率,又具有较好的控制特性。     

电池储能系统的双向DC/DC变换器控制策略研究

研究电网与蓄电池之间的电能变换接口装置,为改善变换器的性能,提出一种基于双重移相控制的电池储能系统的双向全桥DC/DC变换器。从理论上对双向全桥DC/DC变换器的工作特性进行了分析,以抑制电路中的回流功率为目标,根据系统的传输功率与高频变压器两侧的变比理论上推导最优移相控制量,简化移相控制量实现对双向DC/DC变换器实时控制,实现了被控量的稳定,传输效率的提高。最后,搭建的小功率实验样机表明:该控制策略可以有效降低功率传输中的回流功率。     

LC移相补偿在无线传能系统性能提升中的应用

为提高无线电能传输系统中电能传递的功率和传递的效率,文中对LC谐振式无线传能电路中采用移相控制技术后的能量传输情况做了研究。简单介绍了LC移相补偿的原理,在Simulink平台下仿真了移相控制下发射端和接收端之间的耦合磁场随移相角的变化情况,并通过实验测量了不同移相角下的电压、电流参数。由仿真和实验结果可知当在区间0-π⁄2时,增加移相角度,接收端功率增加;当移相角度为π⁄2时,接收端功率达到最大,在区间π⁄2-π时,增加移相角度,接收端功率减小;当移相角度为π时,接收端功率降为最低。综上可知移相控制在无线传能系统中可以提升其传输功率。     

矩阵变换器励磁的无刷双馈电机能量研究

矩阵变换器(MC)是一类交交变换器,没有中间直流环节,具有功率双向流动的能力。采用MC励磁的无刷双馈风力发电系统,是较理想的变速恒频发电方案,能否有效地实现系统有功功率和无功功率的解耦控制,是提高系统稳定性和实用性的关键。为此,从两相坐标系出发,研究MC的瞬时无功功率和有功功率,根据风力机最大风能捕获控制策略、无刷双馈电机的有功功率和无功功率的数学模型,提出了基于反向传播神经网的功率控制方案,应用Matlab/Simulink建立了系统的仿真模型。仿真结果表明,反向传播神经网功率解耦控制系统有快速的动态响应、较强的鲁棒性,能实现对整个系统的有功功率和无功功率的独立控制,从而验证了控制策略的有效性。     

一体化电站并联功率变换系统多模式运行统一控制策略

为实现电动汽车充放储一体化电站中具有并联、双向运行特性的功率变换系统多模式运行,采用基于三层网络架构的集中控制体系,提出了一种集多种运行模式控制于一体的统一控制策略。该策略下各功率变换单元可依据调度指令在V2G和独立两种运行模式间灵活选取,同时结合单元充放电状态、输出视在功率和电池组荷电状态实现了功率优化分配。此外,针对模式切换过程中负载电压和并网电流波动机理进行分析。在统一控制策略中提出并引入了一种基于内环指令跟踪、外环软切换的双环切换方法,实现了运行模式间的无缝切换。仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

分布式发电系统并网逆变器的无功控制策略

通过研究分布式发电系统并网逆变器的无功控制策略,建立了三相电压型并网逆变器的数学模型,进而针对有功、无功独立调节的要求,提出了基于两相旋转坐标系下的同步PI电流控制的控制方案,它由两个双环控制模型构成,采用电压外环和电流内环的结构,电压外环的作用主要是控制逆变器直流侧电压,电流内环按电压外环的输出的电流指令进行电流控制...     

换相失败下柔性直流与传统直流互联输电系统的暂态无功协调控制策略

为了抑制柔性直流与传统直流互联输电系统中传统直流换相失败导致的送端电网暂态低电压和过电压,充分发挥柔性直流为传统直流提供无功支撑的能力,提出一种基于触发角的暂态无功协调控制策略。传统直流换相失败时触发角与送端暂态电压关系密切,基于此,将暂态过程中根据触发角得出的无功补偿值附加到柔性直流逆变器外环无功环节中,调整柔性直流逆变器发出的无功功率,改善送端电网电压的暂态特性。对比分析所提控制策略与柔性直流定交流电压控制的控制性能。在PSCAD/EMTDC中搭建互联输电系统的仿真模型,结果验证了所提控制策略的适应性,且该控制策略的控制效果优于柔性直流定交流电压控制。     

低压微网中永磁风力发电系统逆变器控制策略研究

在低压微网中,以永磁风力发电并网系统的逆变器为研究对象,主要研究了风力发电系统在并网和离网两种模式下系统逆变器的控制策略。对于系统处于并网和离网情况下,逆变器的电流内环采用瞬时反馈电容电流控制,有效解决了因LCL滤波器引起的系统不稳定控制问题。针对两种不同模式下,本文对并网模式下系统的逆变器控制采用瞬时功率外环、瞬时电容电流PIR内环控制;离网模式下采用负载电压为外环、瞬时电容电流PIR控制为内环的双闭环控制。经过仿真分析,外环瞬时有功无功控制实现了风力发电并网系统逆变器给定功率控制,在系统输出功率发生变化的情况下,电流具有快速精确的动态跟踪性能,实现了系统功率解耦控制,保证了系统输出高质量电能,有效验证了本文控制策略的可行性。     

含阻尼环节的电流源型风电虚拟同步发电机控制与分析

针对高比例风电电力系统频率/电压稳定性问题,介绍了虚拟同步控制的理论基础,对比分析了双馈风电机组与传统同步机数学模型。基于模型相似性推导了风电机组虚拟同步发电机的内电势、功角及功率传输方程,并揭示了其变化规律。研究了一种含阻尼环节的电流源型风电机组虚拟同步控制策略,并进行了虚拟同步控制外环和电流控制内环设计。在Matlab/Simulink中建立了双馈风电机组虚拟同步发电机仿真模型,实现了虚拟同步发电机惯量、阻尼、一次调频和无功调压特性的全过程模拟。仿真结果证实了理论分析的正确性与控制策略的有效性。     

低压微网中三相光伏并网逆变器控制策略研究

在低压微网中,以三相光伏并网发电系统为对象,分析了三相光伏并网逆变器的数学模型。并网逆变器电流内环采用瞬时电流控制,可以实现系统电流动态跟踪,但是电流内环采用传统PI控制需要功率前馈解耦影响和复杂旋转坐标变换。在瞬时电流控制的基础上,对三相光伏并网逆变器提出一种外环为瞬时功率控制、内环为瞬时电流准比例谐振的控制策略,并采用复传递函数方法分析了PR控制器的动态性能。经过仿真分析,外环瞬时有功无功控制实现了光伏并网逆变器参考功率控制;在光伏并网发电系统输出功率发生突变的情况下,电流内环控制具有快速准确动态跟踪性能,并实现了功率解耦控制,为电网输出高质量电能,仿真结果有效验证了该控制策略的效果。     

PEMFC并网发电系统建模与优化控制

结合质子交换膜燃料电池（proton exchange membrane fuel cell,PEMFC）电化学特性、气体流量特性及温度特性,考虑FC模块的效率及寿命,建立基于PSCAD/EMTDC的PEMFC发电系统自定义动态模型,提出PEMFC组中FC模块运行优化算法及其并网控制策略。FC模块运行优化利用先进先出算法,实现FC模块等时运行,DC/DC变换部分采用Boost电路电压外环、电流内环的双环控制,实现DC电压平稳输出,DC/AC并网逆变器采用功率外环、电流内环的双环控制的定功率控制策略,实现系统友好同步并网。通过PSCAD/EMTDC软件平台,仿真验证了所提系统的正确性和有效性。     

降低双有源桥DC-DC变换器回流功率的双移相控制策略

为减小双有源桥DC-DC变换器中的回流功率,对双有源桥DC-DC变换器进行数学分析,推导回流功率与传输功率、电压转换比的关系。针对传输功率的大小进行分段优化,得出各范围内的最优移相角,从而提出一种能减小双有源桥DC-DC变换器回流功率的改进双移相控制策略,该策略能在一定传输功率范围内满足软开关条件。在MATLAB/Simulink仿真平台上进行仿真实验,仿真结果表明,与传统的单移相相比,所提出的双移相控制策略能明显降低回流功率,并能在一定的传输功率范围内实现回流功率为零。     

基于同步坐标变换的VSC-HVDC 暂态模型及其控制器

对基于电压源型换流器的新型直流输电系统的暂态数学模型和控制策略进行了研究,建立了同步旋转坐标系下VSC-HVDC系统的暂态数学模型,提出了直接电流控制策略和双闭环控制器结构.内环电流控制器采用电流反馈和电压前馈的解耦控制策略,实现电流的快速跟踪控制;外环控制器由稳态逆模型和PI调节器构成,实现系统有功功率和无功功率的独立调节.最后,基于PSCAD/EMTDC的数字仿真验证了所设计的控制器具有很好的控制性能.