双桥矩阵变换器-异步电动机直接转矩控制策略的研究

在深入分析双桥矩阵变换器的拓扑结构特点和直接转矩控制基本原理的基础上,提出一种采用双桥矩阵变换器与异步电动机直接转矩控制相结合的新的调制策略,推导出双桥矩阵变换器整流级的调制算法和逆变级的直接转矩控制策略,此控制策略既可实现对异步电动机实施动态性能优良的直接转矩控制,又可获得良好的输入电流波形和可调的功率因数.仿真结果验证了所提控制策略的正确性和可行性.     

双馈风力发电机的直接转矩控制技术

直接转矩控制技术(DTC)已广泛应用于感应电动机的调速控制领域，并获得了良好的控制效果.感应电动机的直接转矩控制主要是在工频附近，双馈发电机的直接转矩控制主要工作在低频区域，而直接转距控制技术的低频特性是一个研究热点.对变速恒频双馈风力发电机的直接转矩控制技术进行了理论分析，阐述了它的工作原理和系统结构，推导出有关控制方程，给出了具体的控制框图，并在此基础上利用MATLAB/SIMULINK进行了仿真研究.仿真结果证明，所设计的控制系统可以实现对输入机械功率曲线的有效跟踪，说明理论分析和提出的控制策略是可行的.     

矩阵式变换器PMSM直接转矩控制系统

摘要：针对永磁同步电动机直接转矩控制的特点,本文提出一种将矩阵式变换器技术和永磁同步电机直接转矩控制技术相融合的控制策略。该策略将矩阵式变换器的优点和直接转矩控制的优点相结合,实现对永磁同步电机的高效控制,运用MATALAB/SIMULINK仿真工具箱对系统模型进行仿真实验,仿真结果表明：采用该控制策略,系统具有良好的传动性能和动静态性能,可实现能量的双向流动。     

基于最大功率追踪的双馈风力发电机直接转矩控制

根据风力涡轮机的工作原理及风电控制系统的特点,构建了以双馈感应电机为对象的变速恒频风力发电系统,为克服大风扰动对风电机组有功功率的影响,提出了采用融合最大功率追踪算法和直接转矩控制算法的控制策略,以提高功率控制的平稳性.以某风场1.5 MW双馈式风力发电机为参照,搭建机组的Matlab仿真模型,对不同风速扰动下的机组功率控制进行仿真,仿真结果验证了控制策略的可行性和有效性.     

DC/DC变换器并联系统混沌现象的控制策略

并联DC/DC变换器的混杂特性很难用传统的建模方法表示,对其混沌现象进行研究和控制很有必要。采用离散时间映射法分析并联DC/DC Buck变换器的动态过程,建立电路系统的简化近似离散映射模型,提出将主从均控制、电压电流双闭环PI控制与延迟反馈控制(TDFC)相结合的并联DC/DC Buck变换器控制策略。通过MATLAB/Simulink仿真和FPGA实验进行验证,结果表明,该方法可以使系统的混沌现象得到有效控制。     

高压Buck变换器模糊PI混合控制策略的研究

针对Buck变换器这种非线性系统,传统PI控制在动态性方面并不理想。提出一种混合控制策略,通过模糊PI控制与PI控制分段对Buck变换器进行调节。以dsPIC33单片机为核心控制器件,搭建了一台2kW的Buck变换器实验平台。实验结果表明,当负载变动时,相较于独立的PI算法,采用混合控制策略系统输出电压波动更稳定、稳态误差有改善、动态性能更好,是一种较理想、可实现的控制算法。     

三相高频链矩阵式逆变器的SPWM混合调制策略研究

高频链电路与矩阵变换器相结合,可以使功率双向流动,以及使装置体积小,重量轻,但也增加了矩阵变换器的换流难度。就三相高频链矩阵式逆变器的换流问题展开研究,基于解结耦思路,提出一种新型SPWM混合调制策略,并介绍其核心逻辑控制电路的设计过程。该控制策略可实现一步自适应换流亦可减小矩阵变换器开关器件的电压应力。仿真结果验证了该控制策略的可行性和有效性。     

永磁直驱风力发电机功率控制的研究

提出了永磁直驱风力发电机系统的功率控制策略。介绍发电机网侧和机侧变流器的主电路及控制结构,采用电压空间矢量控制方式,控制变流器发出预期的IGBT开关信号;利用Matlab/Simulink软件建立系统仿真模型,并对其进行仿真分析,还对该系统进行了背靠背对拖试验。结果表明,仿真结果与试验波形一致,验证了该功率控制策略可有效控制输入到电网的有功功率和无功功率,能充分利用风能。     

双馈感应风力发电系统的无源性控制方法研究

从能量平衡关系出发,利用非线性控制理论,提出了新型的双馈感应风力发电机自适应控制方法.该方法从能量角度分析了双馈感应风力发电系统,不必抵消“无功力”,就可实现负载转矩时变未知情形下磁链、转速的渐近跟踪控制,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好的特点.基于dSPACE的实验结果证明了该控制策略的有效性.     

定桨距变速风力发电机组的控制策略研究

提出定桨距变速风力发电机组的串级控制。外回路根据机组的运动方程采用自适应最优模糊控制,给出发电机电磁转矩设定值,实现参考转速的渐进跟踪。算法综合考虑风力发电机组的机械特性和电气特性,系统辨识作为控制算法的一部分自动执行。内回路基于双馈发电机的定子磁场定向矢量控制系统模型,结合动态线性化和反馈稳态解耦技术,提出发电机有功、无功功率的预测函数控制。采用 PI 控制与本文的控制策略作对比仿真,结果表明提出方法的有效性。     

风力机风轮输出特性仿真研究

对风力机风轮输出特性进行了仿真模拟,利用异步电动机作为风轮模拟器,采用直接转矩控制,通过转矩控制方案产生风轮转矩信号控制逆变器来调节异步电动机电磁转矩,使之输出与实际风轮一样的转速、转矩及功率特性。仿真结果表明,用该方法估算的电磁转矩能够快速跟踪风速变化,模拟系统的机械动态特性与实际风力机风轮特性基本一致,可方便用于实验室风力机发电模拟系统的原动机模拟。     

Crowbar电路在低电压穿越技术中的研究

电力系统风电并网中,风机需要具备低电压穿越性能,即电网电压波动时风机可以不脱离运行并向电网回馈能量,通过对三电平整流器的SVPWM的控制算法、二极管钳位型三电平变流器和电网跌落对风电变流器的影响三方面的研究,针对大功率直驱变流器提出一种基于耗能型的Crowbar电路,相比于传统保护电路和控制策略,所提出的方案增加了制动单元,并设计了其中开关管的控制方法,来实现低电压穿越的能力,并通过1.5MW的直驱风电机组及并网变流器构成并网系统验证设计的合理性.     

新型无刷直流电机速度闭环控制技术

针对无刷直流电机采用三相位置信号作为速度反馈造成控制精度较低的问题，提出了一种新的速度闭环控制方法.采用Buck全桥电路结构，通过控制Buck电路的输出电压，结合电机相电流正反馈补偿，实现了电机速度的闭环控制.分析了Buck电路输出电压换相脉动的原因，引入电流预测控制来预测电机换相时所需的电流，以此调整相应的给定电流来减少电压脉动.实验结果表明，采用该电压负反馈、电流正反馈方法能够有效实现电机的速度闭环控制，通过相电流预测法可以很好地消除换相期间输出电压的脉动.     

用H∞控制器抑制Buck变换器中的参数扰动

以Buck直流变换器为研究对象,设计了非线性鲁棒控制器以达到减小干扰影响的目的。首先在Buck变换器非线性模型的基础上,建立具有扰动的系统误差模型。然后根据无源性控制理论,得到H∞控制器及其参数约束条件,并理论分析了闭环控制系统的稳定性。最后对Buck变换器元件参数扰动的情况进行了数值模拟和电路仿真,仿真结果验证了该控制方法的正确性和有效性。     

Buck型DC-DC变换器的预测控制优化算法设计

针对Buck型DC-DC变换器对象,以驱动系统输出电压快速跟踪设定电压值为控制目标,设计了预测控制优化算法对输出电压进行优化控制。首先采用线性矩阵不等式(LMIs)技术和不变集方法,将Buck变换器的控制问题转化为半正定规划问题,随后基于预测控制的滚动优化思想对Buck变换器输出电压设计无穷时域性能优化算法。基于该优化算法和3个不同的采样周期,对Buck型变换器的电压输出进行了仿真控制,结果表明,Buck型变换器的输出电压能较快地收敛至设定电压值,取得了更优的控制性能,验证了该算法的有效性。     

A novel technology for control of variable speed pumped storage power plant

Variable speed pumped storage machines are used extensively in wind power plant and pumped storage power plant. This paper presents direct torque and flux control(DTFC) of a variable speed pumped storage power plant(VSPSP). By this method both torque and flux have been applied to control the VSPSP. The comparison between VSPSP's control strategies is studied. At the first, a wind turbine with the capacity 2.2 k W and DTFC control strategies simulated then a 250 MW VSPSP is simulated with all of its parts(including electrical, mechanical, hydraulic and its control system) by MATLAB software. In all of simulations, both converters including two-level voltage source converter(2LVSC) and three-level voltage source converter(3LVSC) are applied. The results of applying 2LVSC and 3LVSC are the rapid dynamic responses with better efficiency, reducing the total harmonic distortion(THD) and ripple of rotor torque and flux.     

基于滑模控制的风机最大风能追踪

为了最大限度地利用风能,提高风力发电系统的效率,提出了一种基于滑模控制的最大风能追踪方法.建立了风机控制系统,并且基于滑模控制原理建立了滑动平面,设计了滑模控制率,并进行了稳定性分析.利用Matlab/Simulink对系统进行仿真研究表明,实际电磁转矩能较快地跟踪期望值,验证了该控制策略的正确性和有效性.所建立的滑模控制系统不依赖于风速,具有较好的鲁棒性和控制精度,实现了最大风能追踪.     

风力发电机组的独立变桨控制

为了实现风力发电机组3个桨叶的独立控制,依据风力机空气动力学原理和风剪切效应,提出了基于桨叶方位角信号的权系数分配独立变桨距控制方法。通过权系数对3个桨叶统一的桨距角进行重新分配,将统一变化的变桨角转化为每个桨叶独立变化的桨距角．以2MW变速变桨风力发电机组为研究对象,基于Bladed软件平台对该控制策略与传统的变桨控制策略进行仿真比较：结果表明,相对传统的变桨距控制,独立变桨距控制使风力发电机组能够在额定转速下保持稳定的电功率输出的同时还能减小齿轮箱转矩尖峰。     

一种高效DC-AC功率转换系统设计与仿真

为了减少DC-AC转换系统中转化器和逆变器开关损耗,设计了一种高效的、由双端降压转换器以及H桥逆变器组成的DC-AC功率转换系统.分别设计了降压转换器控制器以及逆变器控制器来控制双端降压转换器和H桥逆变器,通过双向降压转换器产生逆变器的混合输入电压,并在H桥逆变器添加简单的LC滤波电路,使得逆变器输出电压谐波失真被限制在0.2%以内,满足IEEE 519标准.结果表明,所提出的两级PEI的总开关损耗不足一级PEI的一半.此外,在负载阻抗和输出功率发生变化的情况下,也可以保证稳定的电压与电流控制性能.     

永磁同步风力发电机侧变流器控制策略

在传统风力发电机变流器控制中采用风速传感器测定风速作为控制的调节信号,这使成本过高,且风速测定具有一定的延后性,影响电机控制的反应速度。为此,提出一种新的针对永磁同步风力发电机侧变流器的控制策略。将爬山搜索算法与同步电机的解耦矢量控制相结合,实现最大风能捕捉与变速恒频控制。在Simulink平台上搭建了风机模型及同步发电机模型。仿真结果表明,该控制方法快速可行。该控制策略能准确快速地达到控制目标,且较传统控制策略省略了风速测定传感器,从而降低了成本。