双馈风电机组网侧变换器哈密顿控制器设计

风力发电机组的发电过程,是通过网侧变换器输送稳定电压。由于电压受到变换器系统电感参数变化的影响,电压发生波动。为了抑制直流母线电压波动,提高母线电压的静态稳定性和动态响应速度,提出采用哈密顿能量理论的控制器设计方法,将网侧变换器的非线性系统转化为哈密顿系统模型,对双馈风力发电机组网侧变换器进行设计,使得系统的静态和动态性能得到改善。在Matlab上进行仿真,结果表明,改进的控制方法结构简单,系统稳定性好,且具有较强的鲁棒性,使电压波动小,能够快速稳定控制直流母线电压。     

基于双PWM变换器的开关磁阻风力发电系统研究

为实现开关磁阻（SRG）风力发电系统中能量在电网与电机之间的双向流动,提出T一种基于双脉宽调制（PWM）变换器的控制方案。机侧变换器进行矢量控制,调节定子有功、无功功率;网侧变换器控制直流母线电压的稳定,调爷网侧功率因数。分析了双PWM变换器的数学模型,并在其d—q轴数学模型的基础上研究r网侧变换器的控制策略,讨论了通过电网电压定向矢量控制实现交流侧功率因数和直流母线电压控制的方法,并利用空间矢量调制方式（SVPWM）对网侧变换器进行控制。基于E述方案建立了SRG系统仿真模型,仿真结果表明,基于电网电压定向的双PWM变换器矢量控制策略能使SRG系统得到快速动态响应并实现高功率因数输出,从而满足变速恒频（VSCF）发电系统的要求。     

基于滑模控制的独立光伏发电系统控制策略

针对独立运行的光伏发电系统,提出了基于滑模控制的最大功率跟踪(MPPT)策略;针对光伏微源输出功率随机性引起的逆变器输入侧直流母线电压波动,通过储能控制实现电压稳定;针对负载变化引起的系统输出电压波动,设计了系统输出电压电流双闭环控制器。通过MatLab/Simulink对提出控制策略进行了仿真验证。分析结果表明,所提出滑模控制策略可实现光伏电池的MPPT;储能控制策略可有效抑制光伏微源输出功率波动引起的直流母线电压波动;输出电压控制策略能稳定系统电压,确保安全可靠运行。     

环状柔直中压配电网暂态电压稳定性研究

该文运用Matlab/Simulink建立了一个典型环状柔直中压配电网的仿真模型,研究了环状柔直中压配电网发生各类直流侧故障对直流母线、负荷侧母线暂态电压稳定性的影响。直流线路发生单极断线故障时,直流母线极间电压和负荷侧母线电压不发生变化。直流线路发生单极接地故障时,直流母线正负极电压发生严重的不平衡和单极电压失稳现象,但极间电压和负荷侧母线电压能够快速恢复暂态电压稳定,清除故障可使直流母线正负极电压快速恢复平衡和稳定。直流线路发生双极短路故障时,直流母线极间电压和负荷侧母线电压快速崩溃,在故障临界清除时间内清除故障可使极间电压和负荷侧母线电压快速恢复稳定。     

双馈风力发电系统功率解耦控制策略仿真研究

研究风力发电机功率效率优化控制问题,由于外部风力环境变化较大,应保证变换器的稳定性控制。传统的控制方法不但动态和稳态性能差,而且控制策略比较复杂。为了改善控制效果,提高直流电压利用率,采用了SVPWM调制技术,并提出了一种功率解耦控制策略的双脉宽调制(PWM)变换器控制方案。网侧变换器控制直流母线电压的稳定并调节网侧功率因数,转子侧变换器进行矢量解耦控制,调节定子有功和无功功率。仿真结果表明,控制策略能够快速跟踪风速变化,维持直流侧母线电压恒定,输出的电流为正弦波,并且与电网电压同频同相,满足并网条件,实现有功和无功功率的独立调节,对并网风力发电系统的设计研究提供有意义的参考。     

永磁同步风电系统网侧变换器控制策略研究

永磁同步风电系统使用两电平电压型双PWM变换器向电网输送电能.由于变换器直流侧负载扰动引起直流母线电压波动,影响输入电网电能质量.为了减小负载扰动对直流母线电压的影响,提出一个基于相似反对称结构理论的网侧变换器控制方法.以相似反对称结构为闭环期望结构,采用逆推法设计网侧控制器.对系统在负载扰动作用下的稳定性进行分析.用Matlab进行仿真,结果表明该控制器能控制输入电网电能功率因数,提高直流母线电压的稳定性,缩短调节时间,提高系统的鲁棒性,为优化输电网的电能质量提供了依据.     

混合动力电动船舶功率分配控制方法

混合动力电动船舶对于现有技术的纯电动船舶具有较好的续航能力,是未来船舶节能减排发展的过渡方案,其动力系统是柴油发电机组与锂电池组的直流并网结构;针对混合动力船舶直流配电系统对母线电压以及功率分配的控制要求,提出了一种混合动力电动船舶双功率源并网控制与功率分配方法;仿真结果表明该方法能有效实现双功率源直流并网,系统直流母线电压稳定,并能任意控制锂电池组输出功率,锂电池组输出电流稳定。     

大型电动轮矿用卡车电传动系统控制方案

大型电动轮矿用卡车功率需求波动大,对加速时的后备功率和制动时的能量回收能力都有很高的要求,传统混合动力车辆采用的发电机组与单一动力电池并联供电的方式难以满足车辆对峰值功率和能量的双重需求。针对该问题,设计了大型电动轮矿用卡车电传动系统控制方案,并提出基于功率跟随与母线电压调节相结合的能量协同控制策略。在能量控制过程中,以发电机组和电池组作为主能量源跟随目标需求功率,以超级电容为辅助能量源,采用超级电容与发电机组交替工作的方式调节直流母线电压,使车辆能够根据行驶工况自动选择合适的母线电压调节方式。考虑电池最大充电能力及寿命的限制,提出了由超级电容负责电路能量回收并根据超级电容剩余电量情况缓慢向电池转移能量的方法。对特定车辆极端行驶工况的仿真结果表明,该控制方案保证了车辆具有充足的行驶动力,提高了电传动系统的效率;减少了锂电池的反复充放电次数,有利于延长锂电池的使用寿命;保证了大功率波动时直流母线电压的稳定,提高了电传动系统的可靠性。     

不平衡电网中三相脉冲调宽整流器的控制

在常规的三相整流器控制器设计中,一般均假设三相电网电压平衡,然而当实际电网不平衡时,传统双闭环控制策略将使直流侧出现严重的二次谐波功率从而严重影响整流器输出品质.鉴于此,本文在分析PWM整流器数学模型和电网不平衡条件的基础上,电压外环采用模糊PI控制,提高直流侧电压动态响应速度,电流内环采用无需进行正负序分解的正、负序电流独立控制策略,实现了不平衡电网下对三相PWM整流器的双闭环控制.仿真结果表明:所设计的控制方法保证了在不平衡条件下直流侧电压快速地稳定,有效抑制了直流侧二次谐波,提高了整流器的运行性能.     

基于解耦锁相的风电逆变并网控制系统仿真

采取双同步坐标系解耦锁相的方法,检测出不平衡电网电压中的正序分量和负序分量,并利用坐标变换的数学手段建立包括网侧PWM 逆变控制、电压锁相环在内的直驱式风力发电的网侧数学模型,提出电流解耦控制策略,同时结合矢量脉宽调制方法( SVPWM) 对交流侧输出电流实施有效控制。使其能独立控制输出电流的有功分量和无功分量,并使输出电流波形为正弦波且与电网电压同频率同相位,从而减少了对电网电压的谐波污染,并消除电压不平衡的影响,实现三相电网电压幅值不平衡时输出电流与电网电压的精确锁相。还利用MATLAB/Simulink 软件平台搭建了系统的仿真模型,在电网电压平衡和不平衡时分别进行仿真,仿真结果证明控制系统的可行性与有效性,提高了风力发电并网的可靠性。     

PWM整流器保持高功率因数运行的方法研究

针对煤矿井下电压波动严重时影响稳压电源的单位功率因数等问题,提出采用可变输出直流电压法来控制PWM整流器的直流侧电压,以保证PWM整流器处于高功率因数运行的工作状态;详细分析了直流侧电压的选取及交流侧输入电压大范围波动对交流侧输入电流及功率因数的影响,介绍了可变输出直流电压法的控制原则及软件实现。试验结果表明,在电压波动情况下,可变输出直流电压法不仅可使PWM整流器系统稳定,而且可以保持整流器的高功率因数运行状态。     

电流配比可调Buck并联电路变换器设计

本文主要在现有的Buck电路模块基础上,设计了一种实现输出电流可控和多路并联输出电流配比可调的Buck电路变换器。该系统由Buck驱动电路,供电电路,采样电路,控制电路构成。采用ARM公司STM32F407为主控制芯片产生控制驱动功率开关器件IGBT的PWM脉冲,对直流输入电压和各种不同类型的的直流负载实现电压电流双闭环PID算法控制。该系统输出电压闭环控制稳定,可以同时给多个负载进行供电,并且各路输出的电流的比例可调。仿真和实验结果验证了该项设计的稳定性和可行性。     

锂电池混合动力轮胎吊AFE变换器控制策略研究

针对传统采用不可控AC/DC变换器的混合动力轮胎式起重机系统,直流母线电压泵升导致的柴油发电机空转,造成能量浪费的问题。采用可控的有源前端变换器取代不可控的二极管整流,建立了AFE功率外环电流内环以及电压外环电流内环两种双环控制方法以实现柴油发电机输出功率的高效利用。运用matlab/simulink搭建了仿真模型,分别进行了锂电池混合动力RTG系统重载、轻载、空载下的动态仿真,仿真结果表明,两种双环控制方法均能实现锂电池混合动力RTG系统柴油发电机的恒功率输出,控制系统具有较好的动态性能。     

电网故障下双馈风力发电机网侧变换器的高阶滑模控制

针对电网故障下对双馈风力发电机网侧变换器的影响,本文采用滑模变结构控制方法,提出了采用增加瞬时功率前馈补偿的高阶滑模变结构控制策略,为此首先简要的分析了双馈风力发电机中双脉宽调制（PWM）型变换器的结构和控制原理,然后根据网侧变换器的数学模型,提出对网侧变换器采用电网电压定向欠量控制,以实现交流侧单位功率因数和直流环节电压控制．提出的方法提高了系统响应速度,克服参数变化和外电压波动的影响．仿真结果表明了该策略的有效性．     

新型海流能发电装置控制系统的研究

基于MPPT(最大功率点跟踪)理论及CVT(恒压转换)法的新型海流能发电装置控制系统的设计,增加了直流总线端稳压控制及捕获最大功率控制,在Matlab内建立数学模型模拟发电机输入转速及海流速度,并在Simulink环境下进行仿真研究、系统搭建及编程.其仿真结果表明给定最大功率值与实际输出功率的比值基本不变,说明该系统能够实现对最大功率捕获,直流总线端电压基本稳定,验证了整个控制系统的设计合理性.进而搭建试验平台,对整个系统进行试验研究.根据实际记录数据拟合得到的曲线与理论曲线一致,且电压也在合理的波动范围.试验结果证明该控制系统正确,可进一步示范应用.     

Fixed frequency sliding mode control of renewable energy resources in DC micro grid

The rising cost of fossil fuels, their high depleting rate and issues regarding environmental pollution have brought the attention of the researchers towards renewable energy technologies. Different renewable energy resources like wind turbines, fuel cells and solar cells are connected to DC micro grid through controllable power electronic converters. In presence of these diverse generation units, robust controllers are required to ensure good power quality and to regulate grid voltage. This paper presents a sliding mode control based methodology to address the above mentioned challenges. The proposed technique keeps the switching frequency constant so that electromagnetic compatibility (EMC) issues can be solved with conventional filter design. Parallel operation of converter in DC micro gird is considered. Chattering reduction and power quality improvement by harmonic cancellation is proposed. A scaled down hardware for unregulated 11.5 V to 17.5 V input and 24V output is designed and tested. The experimental results show good performance of the controller under different loads and uncertain input voltage conditions. Moreover, the results show the robustness of the closed loop system to sudden variations in load conditions. Furthermore, a significant improvement in power quality is achieved by harmonic cancellation of chattering in the output of the converters.     

飞轮电池提高离网型风力发电系统稳定性研究

针对目前风力发电系统中储能装置(化学电池)的不足,设计了采用飞轮电池作为离网型风力发电系统的储能装置,提出了飞轮电池快速充、放电的控制策略。在系统的充电方式下,采用了感应电机的矢量控制算法;放电方式下,采用了以直流母线电压为控制信号的控制策略实现了直流母线电压的自动调整,达到了稳定系统的直流母线电压的目的。仿真结果表明,该储能装置能实现稳定风电场直流母线电压的作用,从而有效地提高离网型风电场的电能质量和稳定性。     

Vienna整流器模型预测直接功率控制研究

针对Vienna整流器非线性系统,提出了内环采用模型预测直接功率控制(MPDPC),外环采用滑模变结构控制(SMVSC)的双闭环控制策略。首先建立其数学模型,求出整流器输入功率和中点电位偏差的预测值,然后通过外环求得系统有功功率和无功功率的给定值;最后输出使系统评价函数最小的开关组合,达到对系统有功功率、无功功率和中点电位的快速准确控制,实现Vienna整流器的单位功率因数控制、直流电压稳定输出以及中点电位平衡。仿真和实验结果表明了所提方案的有效性和可行性。