低开关频率选择谐波消除调制的母线波动补偿

提出基于选择谐波消除脉宽调制（SHEPWM）的补偿策略,用于抑制由直流母线电压波动引起的列车牵引电机电流与转矩波动. 根据每一基波周期内的调制脉冲数确定同步处理区间,使用重复预测器对下一处理区间内的直流母线电压波形进行预测. 根据预测的母线电压波形与开关时刻估计下一处理区间内的磁链误差,并相应地调整开关时刻以消除磁链误差. 在18 kW永磁体内置式永磁同步电动机（IPMSM）上分别对采用完整的补偿策略、采用近似的处理区间内平均母线电压补偿策略与不采用任何补偿策略的情况进行实验. 结果表明提出的补偿策略能显著降低由直流母线电压波动所引起的低次电流谐波和电机转矩波动,且相比近似的处理区间内平均母线电压补偿策略具有更好的电流与转矩波动抑制效果.     

交流能馈型直流电子负载研究

研究了一种由软开关移相全桥电路和L型滤波器的并网逆变器电路级联组成的交流能馈型直流电子负载装置.前级软开关移相全桥电路采用输入电流外环PI控制、输出电流内环单周期控制的控制策略,通过控制输入电感电流来模拟机车电源的输出特性.针对并网逆变器使用PI控制器时并网电流存在稳态误差的缺陷,研究了并网逆变器电路采用直流母线电压外环PI控制、并网电流内环准谐振PR控制的控制策略,通过电压外环实现逆变器直流电压稳定,电流内环实现并网电流无静差控制.MATLAB仿真与实验结果验证了该交流能馈型直流电子负载拓扑和控制策略的可行性.     

基于Simulink的IGBT模块的结温计算

为探究绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在长时间疲劳损伤累积下造成的失效问题,采用电-热模拟法测量IGBT模块的结温。以三相桥式逆变器为例,应用开关周期方法计算IGBT和续流二极管(FWD)的功率损耗。基于MATLAB/Simulink搭建IGBT模块结温计算模型及热网络模型,对IGBT模块结温进行仿真,采用IPOSIM软件验证搭建模型的准确性。研究表明,IGBT模块平均结温随输出频率增加有所降低,随器件开关频率的增加而增加,模块结温与环境温度变化趋势相一致。该方法不需要直接接触功率器件,而且计算量小,结果准确。     

三相电压型SVG的直接电流控制方法及仿真

分析了采用三相电压型逆变器为主电路结构的静止无功发生器（SVG）装置的工作原理。通过对比不同控制方法的优缺点,采用了基于瞬时无功功率理论的三角波直接电流控制方法。该方法具有控制精度高、稳态性能好、瞬时响应快等优点。对其做了MATLAB仿真研究,结果表明,无功情况得到了很好的补偿,验证了设计方法的可行性。针对不同IGBT开关频率,对逆变器输出波形做了比较分析。     

两级式三相光伏并网系统的MPPT控制策略

基于Matlab／Simulink仿真建立了两级式三相光伏并网系统,以研究最大功率点跟踪（MPPT）控制策略．前级DC／DC变换器采用扰动观察法实现MPPT,后级逆变电路采取电压外环、电流内环的双闭环PI控制,以稳定直流母线电压,实现网侧电流的跟踪控制．仿真结果表明,采用的MPPT控制策略具有良好的动态响应性能,且能较好地稳定直流母线电压．     

容错型牵引电机驱动系统的间接定子量控制

针对基于三相四开关容错逆变器的电力牵引传动系统,提出牵引电机的间接定子量控制方案.采用间接定子量算法生成参考电压矢量,以固定逆变器开关频率和减小电磁转矩脉动;通过含有饱和限幅环节的改进型磁链观测器抑制定子磁链的积分漂移.针对三相四开关空间电压矢量的特殊性,给出了容错逆变器SVPWM调制算法;考虑到容错逆变器直流侧电容中点电压不平衡的问题,建立了中点电压补偿模型,提出了一种基于PID调节器的补偿方案.通过MATLAB/Simulink仿真实验证明了所设计的基于三相四开关容错逆变器的牵引电机间接定子量控制方案的可行性和有效性.     

基于自适应虚拟阻抗的下垂控制策略研究

低压微电网系统在多逆变器并联运行时,传统下垂控制策略由于自身原因会产生无功分配不均和系统环流,进而影响系统性能。加入虚拟阻抗虽能改善无功分配不均和系统环流,但会导致系统母线输出电压与标准值偏差过大。提出一种基于自适应虚拟阻抗的下垂控制策略,该策略基于传统电压电流双闭环控制环节引入自适应虚拟阻抗,通过自适应控制策略,该虚拟阻抗值能随着母线电压幅值的波动实时调整,补偿逆变器输出电压参考值,降低母线输出电压偏差,改善系统电能质量。仿真结果表明,该控制策略对抑制系统环流和减小母线电压偏差具有一定的可靠性与有效性。     

风力发电并网逆变器直接功率控制改进策略的研究

分析风力发电三相并网逆变器的传统直接功率控制(DPC)策略,提出改进的DPC策略:采用虚拟磁链来估算有功功率和无功功率,以代替电网侧电压传感器;采用SVPWM调制模块取代传统DPC系统中的功率滞环和开关表。改进的DPC策略使三相并网逆变器控制系统降低采样频率,具有更低的电流畸变率,提高了系统的稳定性。     

交直流混合微网系统中直流母线电压稳定性控制策略

针对分布式电源(DER)波动性、间歇性及不确定性等导致的交直流微网系统直流侧母线电压波动,提出一种直流母线电压控制策略。采用由交错并联双向DC/DC(直流/直流)变换器与蓄电池组成的储能系统平抑直流侧功率波动及稳定直流母线电压,采用双向DC/AC(直流/交流)变换器实现对蓄电池及直流母线电压的维护控制,采用电压外环电流内环的双闭环控制策略对直流母线电压和蓄电池充放电电流进行控制。利用MATLAB/SIMULINK仿真平台分别搭建不同工作模式下的仿真模型,结果表明所提控制策略可有效抑制直流母线由于光照不稳定所造成的的功率波动。     

模块化多电平换流器阀基主动均压控制策略研究

模块化多电平换流器阀臂中子模块IGBT的平均开关频率和电容电压纹波幅值具有相互耦合的特性,如何在保证纹波幅值不超标的情况下精确定量控制IGBT的平均开关频率具有重要的理论和工程意义。基于此提出一种MMC阀基主动控制策略。首先,基于一种改进的电容均压排序算法和其子模块电容电压纹波幅值与IGBT平均开关频率的数学关系,为基于PI控制器的主动均压策略提供输出阈值的设计准则;其次,设计了一种在线测量IGBT平均开关频率的模块,可以实现开关频率的划窗式动态测量;进而,提出了定量控制IGBT平均开关频率的闭环控制器。最后,为证明所提出频率控制方法的有效性,在PSCAD/EMTDC中搭建了双端401电平MMC-HVDC系统分别针对稳态、潮流翻转以及严重交、直流故障情况验证了所提出的MMC阀基主动均压控制策略鲁棒性和工程适用性。     

六相逆变器空间矢量脉宽调制策略的分析与优化

为提高六相电压源逆变器的稳定性,最大限度地降低系统功率损耗,通过分析六相电压源逆变器相邻四矢量控制策略,并结合其本身所具有的开关特性,合理利用不同类型的零电压矢量,并调整其在一个开关周期中的作用时间,以达到改善功率器件开关模式的目的,从而优化了六相电压源逆变器空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略.仿真结果表明,传统的电压矢量调制方式相比,该方法在不同调制深度下具有理想的谐波特性,同时可以有效地降低逆变器开关损耗.     

一种新型开关模式的高增益低谐波三相逆变器

直流电压利用率和输出电压谐波是影响逆变器性能的重要指标,为提升逆变器的这两项性能, 提出一种新型开关模式的三相逆变器,通过把交流侧滤波电路整合到 Buck 电路中,使交流输出侧不需要电 感电容等无源滤波元件,没有直通和反向恢复问题。该逆变器每一相只有一个开关工作在高频状态,其余开 关工作在 50 Hz 的低频软开关状态。并引入了准比例谐振（PR）控制策略,通过控制变量法详细分析了其 控制参数对系统性能的影响,且给出了一组合理的控制参数。最后,在 Matlab/Simulink 中搭建了该系统仿 真模型,仿真结果表明,应用该新型开关模式的三相逆变器能显著提高逆变器的直流电压利用率,改善输出 电压波形。     

一种用于风电机组的PWM整流器

根据数学模型和1～3变换理论,设计出电网电压矢量检测和网侧输出电流矢量检测,应用电网电压矢量定向原则构造出基于1～3变换的三相交流电网电压矢量定向PWM整流器控制系统结构图．该PWM整流器应用于910kW双电枢混合励磁风力发电机组,双电枢混合励磁发电机由160kW永磁励磁发电机和750kW感应发电机组成．整流器开关器件采用IGBT,永磁同步发电机输出经二极管整流和升压DC／DC变换器给IGBT整流器直流侧提供电能并经DC／DC变换器的控制维持直流电压恒定．通过基于1～3变换控制系统的实施,使PWM整流器和风电机组达到优良的性能．     

基于实时结温估计的动态IGBT热管理策略

绝缘栅双极性晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）是电动汽车重要的能源传输和转换元件.但IGBT长期在变化工况下工作,导致热负荷较高,严重影响其使用寿命.通过建立IGBT结温估计模型进行实时结温观测,定性分析IGBT结温与开关频率、母线电压之间的关系.为降低IGBT在循环工况下的热负荷,提出一种IGBT结温区域控制策略,以控制最高结温和结温波动为目标,将控制区域进行划分,分别采用模糊控制和PI控制对开关频率和母线电压进行控制.结果表明,在NEDC工况下最高结温平均降低5.1℃,IGBT结温波动平均降低2.6℃,验证了该控制策略的有效性,提高了IGBT的可靠性和运行寿命.     

基于比例谐振控制的电流源逆变器性能研究

随着反向阻断型功率开关器件和电感储能技术的发展,电流源逆变器已成为目前应用最为广泛的中压逆变器,但传统控制方案的电流源逆变器在较高的开关频率工作时,容易出现电流畸变、震荡等问题,导致电能质量降低,因此,不同控制方案是决定其性能的重要基础。文章针对光伏并网发电系统和不间断供电系统2种应用场景下的电流源逆变器优化控制问题,分析了基于比例谐振的控制方案特性,研究了控制系统的频域,并对其性能进行了仿真验证。结果表明:采用比例谐振控制的电流源逆变器,光伏发电系统中电网电流的谐波畸变率(THD)为3.22%,电流跟踪控制效果良好;不间断供电系统中,基于比例谐振控制的电流源逆变器的控制性能明显提高,公共连接点的电压波形THD为2.26%,不受非线性负载谐波的影响。     

一种新型并网三相准Z源逆变器控制系统

提出了一种具有快速性和鲁棒性的控制系统,该系统将三相准Z源逆变器连接到电网中,逆变器的拓扑结构是将两个准Z源网络与一个T型逆变器相结合,从而可以获得具有多层特性和引用网络特征的交流电压.为了控制该系统,提出了一个用于交流电的闭环电流控制器.该控制器在直通状态相关联的矢量调节器基础之上,通过调整直通占空比,使直流母线电压始终维持在参考值.该控制器的特点是快速瞬态响应和对参数以及负载变化的鲁棒性.最终,通过仿真试验,验证了控制器和控制系统的有效性.     

小波调制逆变器电压调制比的理论分析

为了分析基于小波调制的三相逆变器输出电压调制比,采用傅里叶分解的方法,先求解出输出相电压基波及各次谐波的解析式,然后利用得到的方程推导小波调制电压调制比M的计算方程,并通过计算得到M的范围,确定三相逆变器小波调制策略的线性调制范围,最后通过仿真验证理论分析的正确性与合理性．分析结果表明,在开关频率和调制比相同时,小波调制输出电压质量比SPWM和SVPWM更好,并且与SPWM和SVPWM相比,小波调制的线性调制范围更大．     

基于背靠背四象限变流器的永磁同步电机PCH控制

以背靠背电压源变流器与永磁同步电动机（PMSM）组成的交流传动系统为研究对象,基于能量成形和端口受控哈密顿（PCH）系统理论,结合传统PI控制策略,研究电机的四象限运行。网侧变流器的控制采用带有负载电流前馈的双闭环矢量控制,机侧变流器采用状态误差PCH控制方法。通过网侧和机侧协调控制策略,实现了能量双向流动、直流母线电压可控、单位功率因数、电机四象限运行等控制目标。仿真结果验证了控制策略的有效性。     

基于直流母线电流极性平均值的负载串联谐振逆变器谐振频率跟踪方法

负载串联谐振逆变器,当负载参数变化时必须同步改变逆变器工作频率以适应负载变化来获得最大输出功率。通常采用锁相环技术完成谐振频率跟踪,需要同时测量逆变器输出电压和负载电流,电压、电流测量延迟时间的差异会造成频率跟踪误差。为了消除频率跟踪误差,文中提出了基于直流母线电流极性平均值的负载串联谐振式逆变器谐振频率跟踪方法。论文分析了逆变器直流母线电流极性信号平均值u与逆变器工作频率f及电路参数(L、C、R)关系,由于u反映了电路参数和逆变器工作频率变化,u最大值U对应于谐振频率,所以用U作为参考信号,u作为反馈信号,构成闭环谐振频率跟踪控制系统,通过比较u的变化情况,确定频率的增减,给出了频率跟踪流程,仿真和实验结果表明该方法能够很好地实现负载串联谐振逆变器的谐振频率跟踪。     

针对大功率非线性负载的有源滤波器

采用现有有源滤波器对大功率非线性负载进行谐波滤除时，要求逆变器同时具有很大的容量和较高的开关频率，这必然增加逆变器的技术难度和成本，限制了有源滤波器在大功率场合的应用，作者针对这一问题提出一种新型并联混合型有源滤波器，根据非线性负载产生的主要谐波分量设计逆变器以减小逆变器电流容量，同时逆变器输出电压频率较低，逆变器开关频率可相应降低，逆变器与无源滤波器电感并联，当逆变器发生故障时，无源滤波器仍能正常工作，由于并联滤波电感的分流作用，逆变器电流减小。此外，还提出一种以ip-iq法为基础的单次谐波电波检测方法，Matlab仿真结果表明，并联混合型有源滤波器滤波效果与现有并联混合型有源滤波器的滤波效果接近，但其中逆变器电流减少50％。