风力发电变流系统多重化升压斩波器控制方法研究

以永磁同步风力发电机组变流系统为背景,研究了交一直一交变流系统中间直流环节--多重升压斩波器的控制方法.升压斩波器采用电流闭环加前馈的复合控制方法,通过对主电路及控制电路进行Pspice仿真,以及基于DSP芯片TMS320LF2407A对单重、三重升压斩波器控制进行实验,在带负载的情况下进行了开环、闭环和前馈控制调试,实验最终结论说明三重升压斩波器具有减少谐波、平滑电流等优势,前馈控制能够有效地抑制整流输出电压带来的低频纹波,减小了电流脉动.     

基于神经网络PID控制的串励直流电动机调速系统

研究了采用PID控制器和ANN(人工神经网络)控制器相结合的直流斩波器(DC-DC降压转换器)驱动的串励直流电动机的调速系统,以期提高闭环控制的性能。该系统采用电流内环和PID-ANN转速外环双回路结构。当电枢电流低于设定值时,电流控制器允许PWM(脉冲宽度调制),PID-ANN的输出控制斩波器的占空比,从而控制电机的电枢电压,调节电机转速。构建了MATLAB/Simulink下的仿真模型,分析了在不同给定速度和不同负载转矩下系统的稳态性能和动态性能。结果表明,神经网络PID混合控制的DC斩波调速系统性能优于传统PID控制。     

DC电网挂接可变负载斩波器的EMI特性研究

针对直流电网挂接斩波器系统建立了电磁干扰(ElectroMagneticInterference,简称EMI)模型,从频域分析的角度进行干扰源分析计算和干扰路径建模,利用Matlab计算得到线路阻抗稳定网络LISN(lineImpedanceStabilizeNetwork,简称LISN)上共模干扰电流波形,并与实验测量结果进行比较,验证了其建模的可行性和正确性;在该模型基础上,对挂接带可变负载的斩波器在不同频段下产生的共模传导EMI进行了实验和分析,得出了直流电网中挂接的斩波器会因负载电感、电阻增加对电网侧产生的共模干扰电流减小的特性。对DC电网系统传导干扰的研究有一定参考价值。     

双Buck双向交流斩波器

提出一种新颖的双降压式交流斩波器。传统交流斩波器换流时必须遵循严格的换流次序,存在换流时器件电压尖峰过高的问题;一般采用等占空比调制,对交流系统已有的谐波畸变没有任何抑制能力。双降压式交流斩波器可实现AC/AC直接降压变换,或反方向的AC/AC直接升压变换。采用电流单向开关和半周工作方式,结构简单、所需器件较少;由于电路结构的内在特点,无桥臂直通的可能,功率器件可同时导通,从根本上消除了换流电压尖峰;采用滞环电流控制方案的双降压交流斩波器具有良好迅速的输出电能瞬态调节能力,可得到高质量的输出电压波形。试验验证了以上分析的正确性。     

超导储能用电流调节器充放电数学模型及其控制系统

电压型超导储能系统由电压源换流器和斩波器构成.电压源换流器负责与系统进行有功和无功的交换,而斩波器则用来实现对超导磁体的充放电,以满足系统有功功率的要求.中科院电工所提出了一个带隔离变压器的双向DC/DC形式的电流调节器,实现了斩波器的功能.本文用状态空间平均法建立了电流调节器的充放电小信号数学模型,并在此基础上分别设计了电流调节器的充放电控制器,其中充电控制器采用滞环 PI调节的方式.针对放电控制,设计了两种三环控制器,并对其进行了分析比较.实验结果证明了该控制器控制性能的有效性.     

一种PWM整流器动态性能改进控制策略

风力发电三相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器多采用双闭环PI控制,调节器的比例系数和积分系数均为常值,不能在整个功率范围内都得到良好动态特性,特别是应用在能量波动比较频繁的风力发电系统.此外PI积分环节存在饱和效应,导致整流器在启动和负载突变瞬间出现较大冲击电流,严重威胁功率开关器件的安全,而且导致控制器软件过流保护,使得装置不能正常运行,需要对其动态控制性能进行改进.该文对PI控制的动态特性进行分析,提出一种改进控制方法,外环采用电压平方反馈闭环的变参数控制方法,内环采用无差拍预测电流控制;另外在启动时候进行电压给定值斜率限制以及增加负载电流前馈,从而抑制启动冲击电流和改善系统的动态性能.实验结果验证了提出方法的有效性和可行性.     

基于高频感应加热电源的新型软斩波器研究

介绍一种用于逆变电源功率调节的新型零电压零电流转换(ZVZCT)直流斩波器,克服了传统ZCT斩波器或ZVT斩波器不能零电流开通和负载续流二极管不能软关断的缺点,适合用于以MOSFET为开关器件的高频电源场合。对该变换器的稳定运行情况进行了详细的分析,并进行了仿真验证,仿真结果表明,该ZVZCT软斩波器能可靠地运行在高频场合,能实现较大范围内的电压和功率调节。     

高温超导磁储能用斩波器仿真及试验

针对高温超导磁体充、放电对超导储能系统斩波单元稳定运行的要求,对超导磁储能电压型功率调节系统进行了研究,采用状态空间平均法建立斩波器充电及放电模式的数学模型,分析斩波器充电、续流及放电的工作原理,并设计斩波器的电流闭环反馈控制方法。基于第2代高温超导线圈,考虑到线圈电感量及其限流保护,应用Matlab软件进行了斩波器充电和放电工作模式仿真,并且搭建了一个超导储能的斩波器试验系统,应用DSP2812处理器实现对超导磁体充、放电控制。磁体电压、磁体电流及直流母线电流仿真与实验波形吻合较好,所应用的斩波器数学模型及其控制方法能实现对超导磁体快速稳定地充、放电和续流。     

新型ZCT-PWM软斩波调功逆变电源的研究

介绍一种用于逆变电源功率调节的新型零电流转换-脉宽调制(Zero Current Transition-Pulse Width Modulation,简称ZCT-PWM)直流斩波器,与传统Buck-PWM斩波器相比,增加了一个辅助功率开关器件及谐振电感和谐振电容等,克服了传统ZCT-PWM斩波器不能零电流开通(ZCS)和负载续流二极管不能软关断的缺点.该斩波器具有开关损耗低,结构简单,控制方便等优点,适合用于以IGBT为开关器件的高频电源场合.采用高速IGBT开关器件设计了一台5kW/50kHz逆变电源样机.实验结果表明,该样机能高效、可靠地运行在高频大负载变化范围内.     

大储能容量超导磁储能系统的拓扑结构及控制策略

随着可再生能源规模化发展,电网对大功率等级储能系统的需求日益增长,因此研究应用于大功率等级场合的超导磁储能(SMES)系统拓扑结构及运行控制策略具有重要的理论意义.提出了一种基于模块化多电平换流器(MMC)的SMES系统拓扑结构,设计了允许多个超导磁体同时接入以成倍数提升系统整体储能容量的新型斩波器.该新型斩波器采用模块化设计,由多个子模块串联构成,可随MMC扩展至多种电压等级和功率等级,且能够均衡各子模块的电容电压和磁体电流.针对新型斩波器的旁路子模块数量难以确定的问题,提出了新型斩波器旁路子模块数量的计算方法.基于线性自抗扰控制设计了MMC双闭环控制器和新型斩波器的直流电压控制器,利用复频域分析法整定了线性自抗扰控制器参数.通过仿真验证了所提拓扑结构和控制策略的正确性和有效性.