基于双馈感应风力发电机组的VSC控制策略研究

在双馈感应风力发电机纽中的变流器通常栗用3XPWM型变流器,该变流器足由网侧变流器、转子侧变流器和中间直流环节构成,网侧变流器是通过定子电压外环、电流内环双闭环控制实现交流侧输入单位功率因数控制和保持中间囊流环节电压的稳定,转子侧变流器是通过转速外环和电流内环控制实现有功和无功功率的解耦。简介绍双馈感应风力发电机组中变流器的作用和表达式,基于控制系统的理论基础,通过Hypersim和Matlab／simulink等实时仿真软件建立控制系统的数字模型,并在1．5MW的双馈感应风力发电机组模型上进行有功、无功功率的独立控制的仿真研究。在仿真结果中表明该控制系统的正确性,使得整个风电系统拥有良好的动态特性,并能有效的跟踪风速变化,满足变速恒频的求。     

基于状态空间的PWM逆变器数字PI双环控制技术研究

主要研究了数字控制的实际应用情况以及脉宽调制(PWM)正弦波逆变器的特点,包括电流内环电压外环的双闭环控制。在建立逆变器控制系统状态空间模型的基础上,详细分析了外环为输出电压,内环为电感电流加负载电流前馈控制对应的控制策略的稳定性和动态响应。先对控制系统直接离散化,再利用极点配置的方法进行系统参数设计。从响应速度、外特性、稳定性方面进行了具体分析,结果说明在离散域里双环控制逆变器具有较好的动态响应速度和输出外特性。最后通过实验验证和仿真波形分析,证明这种双环控制技术能满足各项性能指标要求。     

微电网双向变流器的复合控制策略

研究了采用双向变流技术的微电网的稳定控制和电能质量改善方法。考虑到大电网中的动态电压恢复器(DVR)、静止无功发生器(SVG)、有源电力滤波器(APF)等由于动态响应、功率等级和经济性的原因并不适用于微电网,提出了一种基于非线性控制理论的复合控制方法。该方法对电流内环通过状态反馈使非线性系统精确线性化,并完全解耦有功和无功电流,从而提高了内环电流的跟踪精度及动态响应速度,提升了电压外环的快速响应能力。对电压外环采用滑模控制,解决了系统时变参数的问题,提高了外环电压的鲁棒性。实验表明,该复合控制方法具有网侧电流动态响应速度快、跟踪精度高、谐波电流小,直流侧电压动态响应快速的特点。     

不对称电压下基于NPC拓扑并网逆变器的模型预测控制研究

不对称电压暂降在电网实际运行中时有发生。该文在建立三相三电平中性点嵌位(neutral point clamped,NPC)并网逆变器数学模型基础上,提出一种电力系统发生不对称故障情况下的模型预测控制(model predictive control, MPC)方法。在预测控制方案中无需PI控制器的使用,没有相应的参数需要调节;通过在代价函数中引入附加控制项的权重系数,可有效保持三电平NPC逆变器中性点电压的平衡。最后在Matlab平台对所提控制策略进行验证。仿真结果表明:当系统发生不对称故障时,NPC并网逆变器能够更有效地抑制负序电流和功率震荡。相比于三相二电平逆变器,NPC并网逆变器在负载侧可以获得更好的电能质量。     

NPC型三电平逆变器SVPWM控制方法及中点电位平衡研究

二极管箝位型(NPC)三电平逆变器在中、高压大容量功率变换装置中的需求越来越迫切,目前已成为研究的热点.讨论利用功率开关所生成的不同电压矢量优化合成旋转参考空间电压矢量及各矢量作用时间分配的方案,实现SVPWM控制策略驱动逆变器;讨论实时改变控制负小矢量作用时间的系数以平衡直流侧母线中点电位的问题.仿真结果验证了NPC三电平逆变器SVPWM控制策略的正确性及中点电位平衡控制的有效性.     

永磁风力机并网逆变器的研究

通过分析永磁风力发电机并网逆变器的结构与控制策略,本文提出了一种基于SVPWM控制策略的三电平逆变器简化空间矢量分区和作用时间的算法。通过仿真实验验证了该控制策略的正确性与有效性,仿真结果表明三电平逆变器具有极大的优越性。同时,本文提出一种有功功率与无功功率解耦闭环控制方案。     

三相电压型整流器控制策略研究与仿真

本文在建立VSR的数学模型和dq模型基础上分析了三相电压型PWM整流器的工作原理,分别设计了基于旋转坐标系电流解耦的双闭环PI调节器的参数,利用一种简化的SVPWM算法,在Matlab／simulink下搭建了整个系统的模型并进行了仿真,仿真结果表明系统能够运行在单位功率因数状态,验证了控制策略的准确性。     

双馈风机转子侧变流器电热特性分析

双馈风机(DFIG:doubly-fed induction generator)转子侧变流器的电气和热特性直接影响系统运行性能与可靠性。为提高双馈风机的技术经济性能,论文对转子侧变流器的电热运行特性进行了分析。通过仿真和实验研究了系统运行工作点对于发电机PWM谐波以及变流器功率器件结温的影响。研究结果表明:双馈风机运行过程中,PWM谐波与器件结温主要受发电机转差和变流器开关频率的影响。深入理解转子侧变流器的电热特性有助于进一步提高双馈发电机以及转子侧变流器的设计与控制。     

一种电动汽车谐振式无线供电系统的研究

针对谐振式无线供电系统初级线圈和次级线圈相对位置变化引起接收功率及输出电压变化的现象,以及二极管整流导致次级电路电流畸变和功率因数下降等问题,提出了一种基于PWM整流的电动汽车谐振式无线供电系统,即采用电压外环及电流内环的双环控制方法,以保证供电系统的单位功率因数及直流电压的恒定输出,并且利用ANSYS和MATLAB/Simulink仿真软件,分别研究电动汽车停车充电位置偏差对互感的影响及基于PWM整流的谐振式无线供电系统的性能,仿真结果验证了方案设计的有效性.     

直驱式风电发电机侧控制系统的研究

本文针对直驱式永磁同步风力发电系统发电机侧控制算法进行了研究,对风力机、永磁同步发电机和变流器的数学模型进行了分析。在此基础上,提出通过机侧变流器来调节永磁同步发电机的转速。最后,基于数学模型的分析,对机侧变流器进行了MATLAB／Siraulink仿真,仿真结果验证了控制策略的正确性。     

一种智能型光伏发电逆变器设计

研制了一种智能的光伏发电逆变器,它既可以与电网并网又可以独立运行.当它与大电网并网时,采用电压电流双闭环的控制策略,以电流源的形式输出电能;当大电网断开出现孤岛时,它采用电压有效值外环瞬时值内环的闭环控制并进行模糊自调整PI参数,以电压源的形式输出电能.最后在光伏发电实验平台上验证了该方法的有效性.     

Advanced control for PWM converter and variable-speed induction generator

The paper describes a simple control structure for a vector-controlled stand-alone induction generator (IG) used to operate under variable speeds. Deadbeat current control is developed for a voltage source PWM converter and the three-phase variable speed squirrel-cage IG to regulate DC-link and generator voltages with newly designed phase-locked-loop circuit. The required reactive power for the variable-speed IG is supplied by means of the PWM converter and a capacitor bank to build up the voltage of the IG without the need for a battery and to reduce the rating of the PWM converter with the need for only three sensors. This proposed scheme can be used efficiently for variable speed wind or hydro energy conversion systems. The measurements of the IG system at various speeds and loads are given and show that this proposed system is capable of good AC and DC voltages regulation     

Mathematical Morphology-Based Artificial Technique for Renewable Power Application

This paper suggests a combined novel control strategy for DFIG based wind power systems (WPS) under both nonlinear and unbalanced load conditions. The combined control approach is designed by coordinating the machine side converter (MSC) and the load side converter (LSC) control approaches. The proposed MSC control approach is designed by using a model predictive control (MPC) approach to generate appropriate real and reactive power. The MSC controller selects an appropriate rotor voltage vector by using a minimized optimization cost function for the converter operation. It shows its superiority by eliminating the requirement of transformation, switching table, and the PWM techniques. The proposed MSC reduces the cost, complexity, and computational burden of the WPS. On the other hand, the LSC control approach is designed by using a mathematical morphological technique (MMT) for appropriate DC component extraction. Due to the appropriate DC-component extraction, the WPS can compensate the harmonics during both steady and dynamic states. Further, the LSC controller also provides active power filter operation even under the shutdown of WPS condition. To verify the applicability of coordinated control operation, the WPS-based microgrid system is tested under various test conditions. The proposed WPS is designed by using a MATLAB/Simulink software.     

低调制度下二极管箝位型多电平 逆变器新型PWM控制方法

二极管箝位型多电平逆变器作为一种应用于高压大功率变换场合的变换器,其PWM控制技术是研究的核心内容之一。本文针对已有载波PWM方法中低调制度下电平退化的问题,提出了一种新颖的载波PWM方法,既便是在低调制度下,所有的电平都能够得到应用。仿真结果表明,这种方法可以提高二极管箝位型逆变器在低调制度下的器件利用率,使得逆变器在低调制度下工作于较高频率。     

A nine-level hybrid symmetric cascaded multilevel converter for induction motor drive

A nine-level hybrid symmetric cascaded multilevel converter (MLC) fed induction motor drive is proposed in this paper. The proposed converter is capable of producing nine output voltage levels by using the same number of power cells as that of conventional five-level symmetric cascaded H-bridge converter. Each phase in this configuration consists of one five-level transistor-clamped H-Bridge (TCHB) power cell and one three-level H-bridge power cell with equal dc link voltages, and they are connected in cascade. Due to cascade connection and equal dc link voltage, the power shared by each power cell is nearly equal. Near-equal power sharing enables the feature of improving input current quality by using an appropriate phase-shifting multi-winding transformer at the converter input. In this paper, the operation of the converter is explained using staircase and hybrid multi-carrier sine PWM techniques. Further, a detailed analysis for the variations in the dc link capacitor voltages and the dc link mid-point voltage in TCHB power cell is carried out, and the analytical expressions thus obtained are presented. The performance of proposed system is analysed by simulating a 500 hp induction motor drive system in MATLAB/Simulink environment. A laboratory prototype is also developed to validate the claims experimentally.     

基于关节电机速度控制的机器人直接示教策略研究

本文提出一种无外力传感器、稳定高效的基于关节电机速度控制的机器人直接示教策略。对示教过程中的机器人重力、摩擦力分别进行建模分析。通过机器人的力/力矩平衡方程,递推作用于关节上的重力,并在MATLAB和Adams中仿真验证。建立包括库伦摩擦力和粘性摩擦力的摩擦力模型,并进行模型参数识别。最后,在UR10机器人测试平台上进行了控制策略实现和直接示教实验,实验示教效果显著。该控制策略运算量小、系统响应快、示教灵活、成本低,为后续机器人直接示教研究提供新的方法和途径。     

高效节能的永磁同步电机混合控制算法

目的 保证永磁同步电机在变速变载时能够快速响应的同时,降低其在稳态时的转矩脉动和开关频率,使永磁同步电机在整个包装过程更加高效节能.方法 分析永磁同步电机的2种控制策略DTC和PIPC的优缺点和共同点,提出在启动、变速和变载过程采用DTC控制策略保证电机的动态响应速度,在稳态时切换到PIPC控制策略,降低电机的转矩脉动和开关损耗.结果 仿真结果表明,2种控制策略能够实现平滑切换,电机动态响应快,抗干扰能力强,稳态时转矩脉动小、开关频率低;相比DTC,在空载、轻载和重载时转矩脉动分别减小了30％,12.5％和2.4％,开关频率降低了约45％;相比PIPC,响应速度提高了约7％.结论 相比单一的控制策略,DTC_PIPC混合控制算法融合了2种控制策略的优点,使电机在整个运行过程既能快速应对各种突变情况,又能降低其在稳态运行时的转矩脉动和开关频率.     

敏感用户高品质交-直流级联供电方案研究

工业过程中大量使用的变频器(variable frequency drive,VFD)在采用传统交流供电时易受到电压暂降影响,传统治理方式存在检测延时、控制复杂等问题。为此,该文从敏感负荷变频器在电网扰动工况下的供电需求量化出发,围绕供电拓扑设计、DC/DC变换器的控制策略及储能单元容量配置等方面,构建一种实用化工业用交-直流级联供电方案。该文利用电压暂降过程中直流供电回路与敏感负荷间的压差自感应控制,实现交-直流供电回路无扰动切换,提高电压暂降治理响应的快速性;采用两相交错并联DC/DC变换器接入集中式储能,减少储能系统纹波系数,并给出两相均流控制方法。最后,通过Matlab/Simulink中的建模仿真与样机的实验测试,验证所提方案能够在交流系统发生不同严重程度电压暂降过程中为各类敏感负荷提供稳定的连续供电,为解决工业敏感用户高品质供电问题提供可实用的新思路。     

含规模化风电并网的负荷频率云PI控制策略研究

针对规模化风电并网对系统调频造成的不确定性问题,提出了一种计及风电不确定性的云模型负荷频率控制策略。首先将风电出力作为扰动信号,与联络线功率偏差组成的区域控制偏差作为负荷频率控制器的输入量,根据云模型规则发生器建立了具有不确定性映射关系的云（比例-积分,PI）负荷频率控制器。以含有风电的三区域互联电网为例,通过某区域电网实测运行数据仿真分析表明,所建立的云PI控制器能够较好地跟踪风电功率波动,具有较强的抗干扰性。所提方法不仅满足了风电接入对电网调频的要求,而且控制效果明显优于传统PI控制器。     

Dynamics on a ZCZVT soft-switching DC/DC boost converter

The non-floating switches, zero-current–zero-voltage-transition (ZCZVT) soft-switching DC/DC boost power converter is proposed in this article. The AC small-signal mathematical model for the ZCZVT boost converter is then derived. It shows that the ZCZVT boost converter exhibits better dynamical behavior than the conventional PWM boost converter. The accuracy of theoretical results is verified by experiments and simulations. In addition, a classical and a modified integral variable structure controllers are designed to achieve output voltage regulation. They are used to eliminate the effect of the variations of input voltage and load on the output voltage. The performances of the proposed converter with these controllers are also validated by experimental results.