双母线直流微电网的级联稳定性分析

双母线直流微电网因具有供电可靠、负载匹配性高、接入中低压配电网系统灵活方便等特点,逐渐成为未来家庭和楼宇的主要供电架构之一,而级联稳定性分析是其设计中的重要问题.对双母线直流微电网在不同稳态运行模式下的级联小信号稳定性进行分析,利用广义状态空间建模法、传统状态空间平均建模法建立变换器的阻抗模型,根据系统各单元稳态运行模...     

不平衡非线性负载下三相逆变器的建模与控制

为缓解实际应用场合中不平衡非线性负载对三相逆变器输出电压的影响,并改善混合负载切换时的动态特性,本文提出了基于广义状态空间平均的建模方法和电感电流滑动平均的控制策略。通过广义状态空间平均法对平衡负载下的逆变器进行了准确的建模,并在dq0坐标系下设计了PI控制器,最后利用电感电流滑动平均方法使PI控制器适于三相不平衡负载和非线性负载。与传统控制方法的对比实验表明,本文提出的模型和控制策略能够在保证混合负载下三相电压平衡的基础上,较好地提高负载切换时的动态特性。     

基于扩张状态观测器的DFIG网侧变换器滑模控制

针对双馈风力发电机网侧变换器因负载变化和滤波参数摄动导致控制效果不佳的问题,提出一种扩张状态观测器（extended state observer, ESO）与滑模控制相结合的网侧变换器双闭环控制策略。内环采用以功率为状态变量的基于ESO的滑模直接功率控制,外环采用以电压平方为状态变量的基于ESO的滑模控制;应用ESO对系统状态变量与包含系统未建模动态、负载变化和滤波参数摄动等集总不确定项进行估计,即可无需系统的精确数学模型设计滑模控制方法,实现网侧变换器在复杂环境下的鲁棒控制,理论分析了ESO和滑模控制的稳定性。此外引入功率差前馈环节,减小负载变化时外环滑模控制非线性带来的冲击。最后通过负载变化和滤波参数摄动两个算例仿真,结果表明,与传统矢量控制和滑模控制相比,所提控制策略在复杂环境下具有更强的鲁棒性。     

基于状态空间法的非理想Buck电路建模分析

本文主要讨论利用状态空间平均法对电流连续模式下的非理想Buck电路建模,进而分析滤波电感和滤波电容的串联等效电阻对电源产品性能的影响。并且通过Matlab对模型进行仿真,其结果为开关电源的设计和研究提供参考。     

基于状态数决策模型的风电功率序列建模方法

为了构建准确的风电功率时间序列模型,提高风电功率的建模精度,本文提出一种基于状态数决策模型的马尔科夫链-蒙特卡洛(MCMC)法.首先,对原始功率序列进行滤波处理,利用Metropolis-Hastings算法抽样生成风电功率状态序列,提高风电建模的计算效率和精度,进而根据生成的功率状态序列,利用前一时刻的功率值叠加波动...     

基于形态学滤波和OTSU的串联故障电弧识别方法

为有效识别不同负载串联故障电弧,针对不同类型的纯阻性负载,变频机-电机负载,工控机负载等进行故障电弧实验。对采集到的正常工作状态和电弧故障状态下的电流信号使用db4小波基对电流的一阶前向差分信号进行了5层分解,得到电流信号在32个频段的分解波形,作为故障电弧的辨识特征。通过计算同一时刻各个频段的方差,将分解的频段信号重新构成新的信号。利用形态学算法对此重构信号进行滤波,突显出故障情况下的电流特征。通过最大类间方差(OTSU)方法提取波形阈值,并统计阈值与滤波后波形的交点个数。研究结果表明,正常状态和故障电弧状态下滤波后波形与波形阈值的交点个数有明显的区别,可以作为故障电弧的识别特征。     

基于新型磁场-电路耦合法的集成滤波电感变压器及滤波系统仿真建模

在电路建模方面,集成滤波电感变压器缺少能完善其表达电量特性的器件,且其建模方式复杂、计算步骤和计算时间冗长。为此,提出了一种利用电感矩阵作为中间桥梁的新型磁场-电路耦合法。首先分析了集成滤波电感变压器的绕组结构;然后以求解数学模型的方式,分析了新型磁场-电路耦合法的实际数学计算过程,并列写多种工况下的变压器端口条件;最后以容量为300 k VA的舰船用集成滤波电感整流变压器及滤波系统为例,开展了仿真研究。通过对实际系统的运行测试发现,所有参数的仿真误差均在7.5%以内,所提出的方法能准确地模拟集成滤波电感变压器的实际运行状态,且耗时短、计算精度高。结果表明基于新型磁场-电路耦合法的集成滤波电感变压器及滤波系统仿真建模方法具有良好的工程应用与推广价值。     

一种关于电压型变频器直流环节滤波电容的计算方法

电压型变频器直流环节并入电容对整流电路的输出进行滤波,理论上电容值越大,电压纹波越小,但是从空间和成本上考虑并不能如此。详细论述了三相输入和单相输入变频器滤波电容的计算方法。为电压型变频器不同功率的负载所需滤波电容的选择提供了理论依据。最后通过实验证明了该算法可行、可靠,不仅保证了产品的性能,更节约了成本。     

锂离子电池建模及其荷电状态鲁棒估计

锂离子电池动态建模和荷电状态估计是锂电池管理系统的关键技术。针对锂电池工作状态受外部环境因素和负载变化的影响,以二阶RC等效电路模型为基础,采用变遗忘因子最小二乘法辨识模型参数。针对锂电池系统存在不确定性噪声问题,提出基于离散H∞滤波的SOC鲁棒估计方法,并与常用的扩展卡尔曼滤波法进行对比实验研究。实验结果表明,变遗忘因子最小二乘法可提高二阶RC模型的性能,鲁棒估计法可将锂电池SOC的估计误差控制在3%左右,具有较好的鲁棒性。     

基于自适应扰动消除的逆变器波形控制

恒压恒频逆变器要求具有高质量的输出电压波形.从传递函数角度建立逆变器数学模型,并分析负载扰动对逆变器输出电压的影响.比较已有波形控制方案优缺点,为提高控制系统对不同负载的适应性,在电压反馈控制的基础上,引入自适应建模方法,提出基于自适应逆控制及扰动消除的逆变器波形反馈控制技术.控制系统参数由自适应算法实现,只需检测输出电压一个状态量,硬件结构简单.将改进型的变步长自适应算法用于逆变器对象及逆对象的自适应建模,简化建模过程,提高模型精度,以兼顾控制系统暂态和稳态性能.仿真和实验结果验证控制方案的有效性,在非线性负载情况下也能保证逆变器有较好的输出电压波形质量.     

基于状态积分反馈的大功率逆变器 复合重复控制策略

文中提出一种基于状态积分反馈的大功率逆变器复合重复控制策略,利用积分状态反馈改善逆变器动态特性,利用重复控制优化输出电压波形质量,从而在复杂工况的独立运行中,实现了大功率逆变器的波形质量优化与动态性能改善,解决了大功率逆变器较低开关频率带来的输出特性控制难题。文章首先建立了大功率逆变器在离散域下的数学模型,基于该模型优化设计了状态积分反馈控制参数与重复控制器,进而建立大功率逆变器仿真模型,分别验证上述控制策略在突加突减阻感性负载、非线性负载和不对称负载等三种典型工况下的输出电压特性,仿真结果表明所提控制策略的有效性与可行性。     

能量回馈单元中双载波SPWM环流抑制研究

变频器能量回馈装置可实现将电机再生制动的能量从变频器的直流母线回馈到交流电网中,但是由于能量回馈装置与变频器的二极管整流桥并联这一特殊结构,使得能量回馈装置运行时系统内部容易产生环流,导致变流器损耗增加,降低系统效率。通过对环流产生时的等效电路进行分析,得出环流大小主要与零开关矢量有关,进而提出一种双载波空间电压矢量控制(SVPWM)方法,通过该方法来改变逆变器的开关状态,使得逆变器不输出零矢量来抑制环流。该方法不需要增加额外硬件成本,且能有效抑制环流。仿真和实验结果表明了该方法的有效性。     

考虑新能源随机波动和T接线的城市电网连锁故障风险评估

新能源的大量接入给城市电网的安全运行和重要用户可靠供电带来很大挑战,其功率的随机波动易引发电网出现连锁故障风险。提出了一种考虑新能源出力随机波动和城市电网110 kV网架T接线开关投切的连锁故障风险评估方法。该方法在连锁故障发生概率和后果严重度的计算中都计及了系统状态的概率分布特性的影响,并采用基于半不变量法的概率潮流计算反映系统状态与新能源功率二者的概率分布特性之间的关系。另外,建立包含110 kV网架T接线开关投切的最小切负荷的混合整数非线性规划模型,并以最小切负荷量来表征系统在连锁故障的严重度。此优化模型通过决策故障下的各组T接线开关的投切状态,减少连锁故障下的切负荷量,进而有效降低连锁故障的风险。同时,通过机会约束描述重要用户负荷节点电压的安全运行范围,以确保重要用户负荷不停电的概率满足给定的置信水平,从而保证重要用户的安全可靠供电。最后,通过某个实际城市片区电网算例验证了所提出的连锁故障风险评估方法的正确有效性。     

基于状态空间法的三相并网逆变器建模与仿真

三相并网逆变器是分布式电源接入电网的重要接口,其控制性能直接影响电能的质量。应用现代控制理论的状态空间法建立了三相SPWM逆变器电路的状态空间模型,对系统能控性、能观性、稳定性进行了定性分析,采用MATLAB/Simulink软件建立了三相逆变器电路的仿真模型,并输出结果。仿真结果表明了应用状态空间法对三相并网逆变器电路进行建模分析的正确性,为进一步研究分布式电源并网特性从而获得更好的电能质量和电网稳定性提供了很好的方法。     

中高压电网有源电力滤波器拓扑结构对比分析

随着中高压大容量非线性负载不断增加,中高压电网的谐波污染问题日益严重。有源电力滤波器(APF)作为治理谐波最有效的手段,其在中高压大容量领域的应用已经成为电气工程学科的研究热点。但是由于功率器件耐压水平的限制,迄今为止尚未产生一种广泛适用于中高压大容量谐波治理的电路拓扑结构和控制方法。针对用于中高压有源电力滤波器的拓扑结构进行研究,对比分析了变压器低压侧接并联型有源电力滤波器拓扑结构,混合型有源电力滤波器拓扑结构,多电平有源电力滤波器拓扑结构等各种变流器结构,指出了各自的优缺点。     

一种用于双电源系统的三相逆变电源

针对用电系统中关键负载在双电源间的切换过程,提出了一种带有电网电压定向的三相逆变电源,该逆变电源通过跟踪电网电压来实现关键负载在电源切换时无冲击。本文设计了硬件过零检测电路完成电网电压定向,搭建了基于DSP2812芯片的逆变电源实验平台并编写软件程序,实验结果表明了该逆变电源的可行性。     

变结构控制策略在串级调速系统中的应用

采用带斩波器的晶闸管相控串级调速虽然可以将系统允许的逆变角固定在最小值,最大程度上减少逆变器所吸收的感性无功功率,但并不能从本质上解决功率因数低的问题。逆变器侧采用可控型器件IGBT代替晶闸管,在引入PWM逆变技术的基础上,利用逆系统方法将逆变器的非线性系统数学模型变为伪线性系统且实现多输入多输出的解耦。应用变结构控制来设计控制策略,实现向电网发出感性无功功率,以提高整个电机和串级调速系统功率因数的目的。最后通过仿真实验验证了控制方案的正确性和有效性。     

PWM型动态无功补偿技术的研究

提出了一种新型的可连续调节的PWM型动态无功补偿技术,以较小的逆变容量实现了系统的动态无功补偿。该补偿装置主要包括PWM调压电路和电容器组两部分。PWM调压电路输出侧与补偿电感串联后直接并入电网,通过检测计算出电网电流中所含的基波无功电流分量,利用PWM脉宽调制技术控制PWM调压电路的开关占空比,使补偿器输出相应的无功电流,从而动态连续补偿电网无功。该装置不仅实现动态无功补偿,而且补偿的过程中动态响应速度快,向系统注入的谐波含量小。     

基于PWM整流器双PFC模型的电机能量回馈系统

用PWM整流器取代通用变频器的二极管整流电路,采用双PWM整流器/逆变器,设计了电机能量回馈系统。通过分析PWM整流器的数学模型,提出了一种基于α-β静止参考坐标系的PWM整流器双功率因数校正变换器(PFC)定频控制策略。在两相静止坐标系中将PWM整流器等效为2个与传统单相PFC类似的电路结构,然后根据电压空间矢量调制理论,分析了开关信号由两相静止坐标系到三相静止坐标系变换的控制策略。实验结果表明,该系统不仅能够将电机机械能转化的电能有效地回馈到电网,而且能够有效抑制注入电网的谐波,实现网侧单位功率因数控制。     

储能装置抑制电网功率振荡的参数优化设计

在分析储能装置抑制电网功率振荡机理的基础上,提出了一种可协同惯量控制与阻尼控制的储能装置控制器参数优化设计方法。首先在电气转矩分析法的基础上,建立含储能装置在内的单机无穷大电网机电时间尺度数学模型;然后依据储能装置抑制功率振荡机理分析结果,在反馈发电机转速控制的基础上,建立系统优化模型。通过对优化模型的求解,设计储能装置的控制器参数,使储能装置提供的惯量效应、阻尼作用可以根据电网的运行状态在线地自适应调控,以此改善同步机系统固有的惯量特性和阻尼能力,提高储能装置抑制电网功率振荡时的动态性能。最后,仿真结果验证了所提控制策略及其参数优化设计方法的有效性。