电网电压对称跌落下Z源永磁直驱风电系统的 运行与控制研究

在Z源风力发电系统中,当电网电压发生对称跌落时,会导致Z源网络电容电压上升和交流侧过电流,严重威胁风电机组和变流器的安全,破坏系统的稳定运行。针对这一问题,提出一种适用于Z源永磁直驱发电系统在电网电压对称跌落情况下的故障穿越策略。详细分析了Z源永磁直驱系统的工作原理,建立了Z源逆变器的数学模型。在电网电压正常情况下,运用Z源电容电压外环控制和电流内环控制的双闭环控制策略,实现Z源风力发电系统的单位功率因数并网运行;在电网电压发生三相对称跌落的情况下,分析功率流动情况,将耗能crowbar电路并联在Z源网络输入端,以实现系统的低电压穿越,从而保持恒定的Z源电容电压和稳定的交流侧电流。最后,在Matlab/Simulink中搭建模型进行系统仿真,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于dSPACE的异步电动机控制平台研究

为开发既快捷又便利的控制算法工作平台,本文基于dSPACE控制系统开发平台,利用空间矢量脉冲宽度调制和功率变换技术,设计了异步电动机半实物调速系统,给出了硬件电路的整体设计方案,并分别设计了整流、三相逆变、故障输出和三相电流采集等电路,同时对矢量控制算法进行仿真和实验结果分析,并利用dSPACE半实物仿真平台实现了异步电动机闭环控制系统。仿真和实验结果表明,电机运行平稳,在运行中有负载扰动时,电机能迅速恢复设定转速,系统具有良好的动态和稳态性能。dSPACE半实物仿真平台能够快速验证硬件电路及控制算法的可行性,缩短了项目研发周期,节省了大量测试费用。     

小卫星控制系统半物理仿真验证平台

介绍了小卫星控制系统地面半物理仿真验证平台的系统组成和方案设计,进行了实际控制系统仿真验证.平台以dSPACE实时仿真器为核心,在气浮台上辅以星载计算机、敏感器和执行机构进行仿真验证.该仿真平台能够在部分实物短缺情况下,采用仿真器对这些实物进行功能和电气接口完全模拟,提前进行星体控制系统半物理仿真验证,达到验证目的,降低了仿真成本.该仿真验证平台充分考虑了卫星控制系统实际运行环境,提高了仿真验证的可信度,是卫星半物理仿真有效便捷的工具.     

光伏发电系统暂态特性仿真

针对光伏发电系统暂态稳定性差的问题,在PSCAD/EMTDC环境中建立了光伏发电系统的电磁暂态仿真模型,并基于该模型分析了三相短路故障和光照强度跃变等条件下光伏发电系统的暂态响应特性.研究光伏发电系统的物理模型,并建立由光伏阵列、最大功率跟踪模块、升压电路和三相并网逆变器等组成的光伏发电系统动态仿真模型.仿真对比分析了不同运行条件下的光伏逆变器输出有功功率、电压以及电流的暂态特性,结果表明逆变器输出功率和电流会随着光照强度变化而平滑地改变,短路故障则会引起电压跌落和瞬态过电流.     

供电电压跌落和不对称的检测及其补偿策略

针对三相电压的跌落和不对称问题,提出一种dq变换和加权最小二乘估算相结合的电压检测方法.与常规的检测方法相比,该方法能够迅速准确地检测出三相电压的各相序分量的情况,在此基础上研究了针对电压各相序分量的补偿策略.最后,通过仿真验证了所提出的检测和补偿策略的有效性.     

风电机组变桨距系统半实物仿真试验平台

为了解决大型风力发电机组出厂前设计整机控制系统试验投入较大问题,针对大型风电机组的变桨距系统半实物仿真平台进行试验研究,并给出了在工厂内进行变桨距控制系统性能测试的解决方案.整个半实物仿真平台采用软件模拟各种工况和载荷情况,以运行控制系统（包含变桨距控制策略）和电动变桨距执行机构为实物形式,通过信息的实时交互完成了控制性能与执行机构的测试及载荷等模拟.仿真结果表明,案例研究有效验证了半实物仿真试验平台的合理性,此方法可以为机组设计和后续生产调试提供可靠的参考依据和验证手段.     

三相光伏低电压穿越的正负序分离优化控制

为提高光伏并网发电系统的低电压穿越能力,基于光伏并网系统拓扑结构建立了光伏并网系统数学模型.采用瞬时对称分量法将不对称故障转化成对称故障,确定出电压跌落深度和正序电流参考值.通过对不对称故障和对称故障情况下的各电气量进行比较分析,建立了低电压穿越的正负序分离优化控制.结果表明:该控制策略在电网发生不对称故障时,并网逆变器的输出无功功率随着电网电压跌落深度增加而增大,有利于恢复并网点电压.     

RT-LAB的光伏并网系统零电压穿越技术实现

为保证光伏并网发电系统在电压跌落为零的特殊工况下能够保持并网运行,光伏发电站应具有零电压穿越(ZVRT)能力。针对故障期间网侧电压相位、频率等信息,难以获取的关键性问题,提出了一种采用历史周期值作为锁相输出的方法。通过对PCC点电压幅值的检测,实时切换控制策略,以实现故障期间对逆变器输出电流及有功功率、无功功率的协调控制。利用RT-LAB及DSP-F2812搭建并网系统的实时仿真平台,结果验证了该控制策略的可行性。     

相序的测量及探讨

叙述了三相交流电相序的意义,分析了三相交流电的相序测量的两种方法:直接比较法和相序表测量法。分析了两种常用的相序表:旋转式和指示灯式。对指示灯式相序表的原理作了较全面阐述。针对三相对称系统带上不对称负荷时的三相电压变化情况和向量变化过程,画出了不对称负荷的连接图和相量图以及相序表原理接线图。在此基础上试制了一台指示灯式的相序表,使用后效果良好。     

基于对称基准旋转相量的谐波电流检测方法

提出一种适用于有源电力滤波器补偿电流检测新方法。利用对称基准旋转相量求解基波正序有功电流的幅值,并分剐计算电压、电流与基准旋转相量相位差的正余弦值,从而求出基波功率角,消除基准旋转相量与电网电压的相位偏差。仿真结果表明：该方法在电网电压不对称且畸变的条件下能准确提取基波正序有功电流,适用于有源电力滤波系统中谐波、无功及负序电流的综合补偿。     

基于MATLAB/SIMULINK的三相异步起动永磁同步电动机的建模与仿真

三相异步起动永磁同步电动机的磁路结构和起动过程都比较复杂.基于MATLAB/SIMULINK并利用坐标变换中的park方程建立了三相异步起动永磁同步电动机的瞬态仿真模型,并在三相对称电压供电时进行了仿真试验.     

交直流混合系统数字仿真的研究

本文应用网络分裂法在时城内求解整个交直流混合系统(AC/DC系统),提出了交直流网络及直流换流器的数学模型,建立了新的有效的各部分数模之间的接口方法,并在UBC版EMTP电磁暂态程序基础上,开发出一个多功能的AC/DC系统通用数字仿真程序。综合GS工程,对系统稳态运行及某些交流对称、不对称故障进行了仿真计算和分析。结果表明,本文采用的数学模型及由此开发的AC/DC系统数字仿真程序是正确有效的。     

级联H桥整流器控制策略

针对级联H桥整流器本身的非线性和非最小相位系统特性,通过分析单相两级联H桥整流器的拓扑结构和工作原理,对级联多电平整流器直流侧电压的平衡和动态性能方面的问题进行了研究.采用滑模控制理论设计电压电流控制器,通过选取合适的切换面使系统状态轨迹在设定的滑模面上运动,并结合二维调制的电压平衡调制策略,从而提高系统在负载突变等情况下的输出电压响应速度和动态性能指标.搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型和基于RT-lab的半实物实时仿真实验平台,仿真和实验验证了该控制算法的可行性和有效性.     

基于MATLAB/SIMULINK的三相异步起动永磁同步电动机的建模与仿真

三相异步起动永磁同步电动机的磁路结构和起动过程都比较复杂.基于MATLAB/SIMULINK并利用坐标变换中的park方程建立了三相异步起动永磁同步电动机的瞬态仿真模型，并在三相对称电压供电时进行了仿真试验.     

不对称故障下永磁直驱风机故障相电压支撑优化控制

电网发生短路故障时,风机需要向系统提供无功功率支撑电网电压恢复。弱电网不对称故障时如果只向系统注入正序无功功率,在提升故障相电压的同时会导致非故障相电压抬升,加剧风机机端三相电压不平衡度,因此需要风机注入一定的负序无功功率来抑制非故障相电压抬升。为了进一步优化不对称故障下永磁直驱风机的故障相电压支撑策略,首先建立电网不对称故障下风机送端系统数学模型及正负序解耦控制锁相环,然后推导风机机端电压与有功无功之间的耦合关系。提出以机端故障相电压最高为优化目标,约束条件为三相电流最大值不超过换流器限流上限,在这种情况下风机发出无功的同时输出一定的有功功率更有利于非故障相电压的支撑。根据华北某实际风电送端系统在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证单相接地故障时该控制策略的可行性和有效性。     

汽轮发电机不对称运行特性分析

针对不对称运行产生的负序电流使汽轮发电机损坏的问题,分析计算了汽轮发电机接三相不对称负载稳态运行参数,重点分析了电压电流的变化规律。分析过程依据对称分量法为理论基础,分别采用矩阵方程等效电路方法和有限元法进行计算,建立了汽轮发电机不对称运行组合等效电路模型和发电机有限元仿真模型。有限元仿真三相电压仿真结果与等效电路模型计算结果高度吻合,从而验证了等效模型的正确性。仿真结果可以得出随着负载不对称程度的增加非故障相得电流夹角出现严重偏离,同时不对称运行使电机内磁场发生严重畸变,随着不对称程度的增加气隙磁密谐波幅值增大。     

基于dSPACE的燃料电池汽车能量管理系统的半实物仿真

半实物仿真为控制领域提供了一种高效、廉价的方法.本文阐述了基于dSPACE控制系统的开发步骤,结合键合图与MATLAB/Simulink建立仿真模型,并以此进行燃料电池汽车能量管理系统的半实物仿真,实验结果表明键合图与MATLAB/Simulink的结合简便了模型的建立,而dSPACE实时仿真系统也为控制系统的研究与开发提供了一个良好的试验平台,大大提高了研究的效率.     

基于联合仿真的双馈风力发电机三相对称故障下暂态特性的分析

由于双馈电机的特殊拓扑结构,其故障下的暂态特性十分复杂,而一般分析其低电压特性的文章均简化其双馈电机模型或在单一软件中模拟故障下暂态过渡过程。利用Ansoft-Maxwell,Matlab-simulink和AnsoftSimplorer三个软件的协同仿真,分析了双馈电机在三相对称故障下的暂态特性。首先,在双馈电机的稳态数学模型基础上,分析了双馈电机在三相对称故障下各物理量之间的变化过程及相互影响。其次,搭建了电机有限元模型、控制器及外电路模型,最后分析了联合仿真的运行结果,得到的结论与之前的理论分析相吻合。     

采用网侧TCVR的双馈风机低电压穿越控制策略研究

随着风电并网容量的快速增加以及海上风电的发展,风电机组在故障期间的并网运行特性更加受到关注。采用了一种比较简单的双馈型风力发电机组的低电压过渡方案。在风电场变电站的低压侧安装晶闸管控制电压调节器(TCVR),当电网电压跌落时,根据电网电压下降的幅度对网侧电压进行合理补偿,提高双馈电机定子侧电压。在PSCAD/EMTDC中建立了5 MW双馈风电系统的模型,应用所提的控制方法,对风电机组在严重对称故障下的运行特性进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

10kV直配线路单相断线兼接地故障实用诊断方法

本文提出了一种利用线路单端信息实现单相断线兼接地故障测距的新算法。本文法采用分布参数电路模型,利用对称分量法,于故障后在线路始端施加正弦诊断信号,并检测起始端口的电压电流相量,以此实现故障点的精确测距,大量的计算机仿真和在模型线路上的试验表明,本方法具有很高的精度。