直驱风力发电系统三电平变换器控制策略研究

针对基于NPC型三电平变换器的永磁直驱风力发电系统存在的直流侧电容中性点电位不平衡问题继续研究。根据NPC型三电平变换器的特点,采用简化SVPWM调制算法,采用实时电流监测(Real-time Current Detection,RCD)电位平衡控制策略,结合机侧变换器、网侧变换器所采用转子磁场定向控制策略和电网电压定向控制策略,建立了三电平永磁风力发电系统变换器控制策略,在实现最大风能跟踪、有功无功解耦控制的同时抑制了中性点电位不平衡。基于MATLAB/Simulink仿真环境搭建系统模型,通过仿真验证控制策略的可行性和正确性。     

无电网电压传感器的直驱式风力发电系统建模及控制

直驱式风力发电系统使风力机与发电机之间直接相连,提高系统效率和可靠性。为此,采用了back-back的双PWM拓扑结构。机侧变换器采用间接转矩矢量控制,通过调节永磁同步发电机的转速,实现风能的最大跟踪;为了提高网侧并网逆变器的可靠性和抗电网电压波动,同时进一步降低并网逆变器的成本,提出了一种基于锁相环和虚拟电网磁链的无电网电压传感器的控制策略,并应用于直驱式风力发电系统中。仿真结果表明该控制策略实现了最大风能跟踪和并网逆变器功率因数为1的控制,从而验证了该方案的可行性和正确性。     

直驱风力发电系统三电平变流器的研究

在分析三电平风电变流器数学模型的基础上,给出了机侧、网侧控制策略,三电平SVPWM的调制算法和中点电位平衡问题的解决办法。利用Matlab／Simulink建立仿真模型对其进行仿真分析,仿真结果验证了推导的正确性。     

永磁直驱风力发电系统中两电平与三电平变流器比较

永磁直驱风力发电系统在低压等级下多采用两电平变流器并联运行,而在中压等级下采用三电平变流器较为合适.从系统输出性能和损耗2个方面对两电平与三电平变流器在永磁直驱风力发电系统中的应用进行了综合比较.建立了变流器功率器件和滤波电感的损耗模型,根据两电平和三电平变流器的工作原理,得出了一套实用的损耗计算公式.仿真和实验结果表...     

基于背靠背结构的三电平PFC变换器研究

背靠背结构具有共模噪声小的特点,且在拓扑运行时,其中2个开关管可同时驱动,可在一定程度上达到降低控制复杂度的效果,而三电平技术可在一定程度上降低其开关管电压应力与器件损耗,为降低传统三电平器件数量,利用背靠背结构进行推导,提出一种基于背靠背结构的三电平PFC变换器(three-level converter with back-to-back, TLBTB)。从拓扑推导、工作原理及损耗分析等部分验证TLBTB的拓扑可行性,其采用传统PI控制与SPWM的调制方法对拓扑进行仿真验证,表明该拓扑较传统三电平拓扑的损耗等性能有所改善,且较两电平电路更适用于大功率应用。     

基于调制波分解的背靠背三电平变换器共模电压消除方法

背靠背三电平中点钳位型(neutral-point clamped,NPC)变换器广泛应用于四象限交直交变频场合,其共模电压和中点电位平衡问题影响着系统的安全稳定运行。鉴于此,文中提出一种基于调制波分解的背靠背三电平NPC变换器的共模电压消除方法。首先,原始调制波被分解成两个虚拟参考调制波的差的形式;然后,将虚拟调制波与载波比较产生的虚拟脉宽调制(pulse width modulation,PWM)信号两两相减得到实际各相的PWM信号;最终可以实现共模电压完全消除。在此基础上,进一步采用零序电压注入方法来控制中点电位平衡。最后,通过实验验证所提出共模电压消除与中点电位平衡控制方法的有效性。     

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。     

风力发电系统中两电平与三电平变换器研究

介绍了变速恒频风力发电系统结构以及变换器在变速恒频风力发电系统机侧和网侧的控制模型.分析比较了二极管箝位型三电平拓扑与传统两电平拓扑变换器的损耗,包括功率开关器件导通损耗、开关损耗以及滤波电感的损耗.分析比较了两种变换器输出仿真波形.对两种变换器分别用于变速恒频风力发电系统中机侧和网侧的仿真波形进行分析比较.仿真结果表明,在变速恒频风力发电系统中,相对于传统的两电平变换器,三电平变换器有效降低了损耗,减小了纹波电流,输出电平增多,减小了电压变化,使波形质量得到了很好的改善,适用于变速恒频双馈风力发电系统.     

基于SVPWM三电平变换器的变速恒频风力发电系统

分析了基于空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的三电平变换器,提出将其引入变速恒频双馈风力发电系统。整体分析了基于三电平的变速恒频双馈风力发电系统模型,并分别详细分析了基于三电平SVPWM网侧变换器的数学模型和控制结构,机侧空载并网的数学建模和控制结构。仿真结果表明,该三电平变换器有效降低了开关损耗;减小了纹波电流;输出电平增多,减小了电压变化;波形质量得到了很好的改善。仿真结果还表明,该三电平变换器能有效地实现风力发电系统的变速恒频控制,适用于变速恒频双馈风力发电系统。     

基于NPC三电平变换器的STATCOM研究

为实现对中点箝位式三电平静止同步无功补偿器(STATCOM)的有效控制,提出了一种结合空间电压矢量调制(SVPWM)和电流解耦控制的方法。该方法通过对有功无功电流的解耦控制可以实现对负载无功电流的精确快速跟踪;采用的SVPWM调制算法使计算简化,便于在数字系统上实现。基于实物实验台进行的实验结果表明,提出的控制方法可以对STATCOM进行有效控制,实现了对无功负载变化的大范围快速响应,控制系统具有良好的静动态特性。     

基于Matlab/Simulink的永磁直驱风力发电机组建模和仿真研究

以永磁直驱风力发电机组为研究对象,建立了包括风力机、传动部分、永磁直驱发电机、矢量控制策略、最大风能捕获策略的整体数学模型;应用Matlab/Simulink工具,以建立的数学模型为基础搭建了永磁直驱风力发电机组仿真模型,并以两次阶跃风速为例对所建模型并网后运行特性进行了仿真研究。实现了永磁直驱风力发电机组的最大风能捕获和功率解耦控制,仿真结果表明,永磁直驱风力发电机组具有良好的运行特性,同时验证了所建模型的正确性和有效性。     

三电平矢量控制的永磁同步伺服电动机调速系统

介绍了三电平空间矢量脉宽调制技术,并采用坐标变换、转子磁场定向控制、三电平空间矢量调制及直接转矩控制策略设计了一套永磁同步电动机控制系统.仿真结果表明,应用三电平空间矢量脉宽调制技术的永磁同步电动机直接转矩控制系统具有优异的性能.     

直驱式风力发电系统并网变流器研究

在三电平永磁直驱风力发电系统并网变流器数学模型的基础上,采用一种固定开关频率的直接功率控制方法,并使用虚拟电网磁链获取电网电压角度,省略了电网电压传感器.仿真结果表明:该控制方法实现了有功功率、无功功率的动态解耦,可实现单位功率因数运行,具有良好的动静态性能.     

基于双三电平变流器永磁直驱风力发电系统

分析了永磁同步电机的数学模型,基于双三电平变流器,采用最佳叶尖速比的最大风能跟踪方法和转子磁链定向的矢量控制方法实现机侧三电平变流器的控制.对于网侧三电平变流器的控制,提出了基于虚拟磁链定向和瞬时功率理论的空间矢量调制-定频直接功率控制( SVM-DPC).基于MATLAB/Simulink搭建了系统仿真模型,研究了系统在变速条件下的动态响应特性,仿真试验验证了系统模型和所述控制策略的可行性和正确性.     

基于三电平逆变器供电的电机直接转矩控制系统

针对电机调速系统中使用较多的三相交—直—交电压型逆变器供电的直接转矩控制系统中转矩脉动、磁链脉动较大等诸多问题,提出采用三电平逆变器供电的直接转矩控制方案,可以为定子磁链矢量幅值以及相位控制提供更多的控制自由度,从而有效解决转矩、磁链脉动等问题,并在试验基础上,对整个控制系统的工作原理进行介绍.     

直驱式风力发电系统中的并网逆变器

推导了并网逆变器的数学模型,为减小并网逆变器输出电流中的谐波,采用了空间矢量脉宽调制技术。根据并网逆变器在同步旋转坐标系下的数学模型,采用电网电压矢量定向的矢量控制和d、q轴电流闭环控制,实现了d、q轴电流的解耦控制:d轴电流控制有功功率,q轴电流控制无功功率。仿真和实验结果验证了该方案的可行性和正确性。     

2MW双馈风力发电系统建模与仿真研究

在2 MW双馈风电变流器的开发过程中,电磁暂态仿真是验证控制策略和制定相关技术参数的重要手段.建立了2 MW双馈风力发电系统电磁暂态仿真模型,介绍了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术在PSCAD/EMTDC的实现方法,真实反映了变流器的动态开关过程和谐波特性.另对网侧变流器的软件锁相环(SPLL)进行了优化设计,使之能快速、准确地跟踪电网基波正序电压,有助于改善网侧变流器在电网不对称故障期间的动态控制性能.     

直驱式风力发电变流系统拓扑方案研究

为了满足直驱式风力发电系统的大容量、高功率密度以及高可靠性需求,提出同时采用功率模块并联和变流器并联的主电路拓扑方案。首先,采用智能功率模块并联扩大单台变流器的容量,并利用差模电感对其存在的动态环流进行有效抑制,简单可靠;其次,利用六相永磁同步电机中两套三相绕组之间的电气隔离,解决了机侧以及网侧变流器并联存在的零序环流问题,一方面扩大了系统容量,增加系统冗余性和可靠性,同时还可利用谐波对消技术减小注入电网的电流谐波。通过试验对文中所述系统方案的可行性进行了验证。     

基于简化三电平算法的有源电力滤波器研究

建立了三相三线制三电平有源电力滤波器（APF）的主回路拓扑和数学模型,分析了简化的三电平空间矢量控制算法和电容中点电位控制方法,对所采用的算法进行了实验验证,实验结果证明,简化的三电平空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法在有源电力滤波器中应用,可以获得良好的谐波补偿效果,而且易于数字化的硬件实现,具有良好的应用前景。     

采用矩阵式变换器的双馈变速风力发电系统

根据变速风力发电原理,结合矩阵式变换器和直接转矩控制的优点,建立了基于矩阵式变换器的双馈异步发电机直接转矩控制系统。为实现矩阵式变换器输入侧功率因数为1,并使输入电流和输出电压呈现正弦波,以电磁转矩、转子磁链、矩阵式变换器输入侧电压和电流相位角的正弦值的平均值为控制量,得到矩阵式变换器的开关选择表和直接转矩控制算法。仿真结果表明,系统具有良好的调速性能,在高低速情况下都能跟随风速变化,迅速调节双馈异步发电机转速;转子磁链观测准确,能够跟随给定值;系统方案正确有效,具有较强的鲁棒性。