逆变型地铁能馈系统控制策略研究

城市轨道交通系统中,地铁列车会频繁启停,在启动时会消耗大量电能,而在制动时产生的能量约占牵引能耗的40%~50%。为了充分利用地铁制动能量及稳定直流接触网电压,逆变型地铁能量回馈系统得到广泛应用。通过对比逆变型地铁能量回馈系统的控制策略,发现直流电压偏差控制的效果明显优于单纯的功率控制,可更好地实现稳定直流接触网电压。     

串联型地铁再生能量回馈系统控制策略研究

串联型地铁能馈装置的电能质量高、重量体积小,可以将地铁制动时的能量回收到电网,极大地节约了电能。但当回馈功率达到额定功率后,串联型地铁能馈逆变器的直流电压会产生振荡,造成能馈系统跳闸,严重影响了串联型地铁能馈的应用推广。所设计的均压环方案不仅可以抑制电压振荡,而且能够保证地铁能馈达到最大功率运行点。最后通过搭建2 MW地铁能馈的RTDS仿真系统,验证了所提分析的正确性和有效性。     

分布式电源与电网并联运行逆变系统的设计

在分布式发电装置与电网并联运行模式下,通过分析逆变型分布式电源的"负荷"特性,提出基于功率电流双环控制策略的逆变系统。通过合理选取功率控制环、电流控制环、软件锁相环的PI控制器参数,可以使得分布式发电并网逆变装置具有良好的稳态及动态性能。Matlab仿真模型表明,该控制系统能较好地维持逆变型分布式电源恒功率电压源的拟负荷外特性,控制灵活,反应迅速。     

笼型异步电动机能量回馈制动控制

本文分析了变频器实现异步电动机回馈制动的原理,提出了一种新颖的能量回馈控制方法和能量加馈电路,该方法具有能量回馈效率高,控制简单且不易发生逆变失败等优点,有效地抑制电动机制动时直流侧泵升电压。实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

能馈型双PWM变换器交流电子负载研究

采用双PWM变换器设计了一种能馈型交流电子负载,前级PWM变换器实现负载特性模拟功能,设计了单电流滞环控制系统,可以使电子负载对交流电源呈现的阻抗为设定值;后级PWM变换器实现能量回馈功能,设计了并网逆变器的电压、电流双闭环控制系统,其中外环为直流电压控制,控制并网逆变器直流输入端电压稳定,内环为并网电流控制,控制并网逆变器的输出电流与电网电压同频同相,实现单位功率因数逆变。实验结果表明,所设计的单电流环控制系统和电压、电流双闭环控制方法是有效的,输入端能准确地模拟设定阻抗值且实验能量以单位功率因数回馈电网。     

能馈型双PWM变换器交流电子负载研究

采用双PWM变换器设计了一种能馈型交流电子负载,前级PWM变换器实现负载特性模拟功能,设计了单电流滞环控制系统,可以使电子负载对交流电源呈现的阻抗为设定值;后级PWM变换器实现能量回馈功能,设计了并网逆变器的电压,电流双闭环控制系统,其中外环为直流电压控制,控制并网逆变器直流输入端电压稳定,内环为并网电流控制,控制并网逆变器的输出电流与电网电压同频同相,实现单位功率因数逆变.实验结果表明,所设计的单电流环控制系统和电压、电流双闭环控制方法是有效的,输入端能准确地模拟设定阻抗值且实验能量以单位功率因数回馈电网.     

基于数字PI控制的燃料电池电站功率研究

根据燃料电池电站功率逆变系统非线性的特点,进行线性化处理.采用数字化PI控制其输出波形.采用带滤波电感电流内环的电压瞬时值控制策略,电压瞬时值外环反馈控制提高系统动态响应,电流瞬时值内环反馈摔制提高系统稳态输出精度,选用TI控制器软件平台试凑PI参数.实验表明,该设计方案快捷、有效,电压输出波形良好.     

基于分布式发电的不对称电压调节器仿真

针对本地不对称的三相负荷所引起的公共连接点（PCC）三相电压不对称,提出了基于分布式发电的不对称电压调节器的设计,将三相不对称电压的调节统一于分布式发电系统中,在并网的情况下实现了负荷不对称时PCC点电压的调节。采用的是功率电流双环控制策略的逆变控制系统,通过合理的选取功率控制环,电流控制环,PI控制器参数,可以使得分布式发电逆变装置在两种情况下具有良好的电压调节稳态及动态性能。利用Matlab/Simulink对系统进行仿真,验证了所提系统结构及控制策略设计的可行性。     

基于分布式发电的不对称电压调节器仿真

针对本地不对称的三相负荷所引起的公共连接点(PCC)三相电压不对称,提出了基于分布式发电的不对称电压调节器的设计,将三相不对称电压的调节统一于分布式发电系统中,在并网的情况下实现了负荷不对称时PCC点电压的调节.采用的是功率电流双环控制策略的逆变控制系统,通过合理的选取功率控制环,电流控制环,PI控制器参数,可以使得分布式发电逆变装置在两种情况下具有良好的电压调节稳态及动态性能.利用Matlab/Simulink对系统进行仿真,验证了所提系统结构及控制策略设计的可行性.     

交流变频调速系统中的能量反馈控制

采用回馈能量的电磁制动可以达到节能的目的，而且，若能控制回馈电流大小，还可以灵活地调节制动转矩，达到精密制动，本文介绍常用有源逆变电路使直流电能回馈给交流电源，其途径是从电网取得控制信号，保证了有源逆变电路各晶体管导通规律，得以使逆变之交流电压和电网电压同步。同时，在逆变电路中，采用斩波电流控制。     

地铁再生电能回馈系统试验研究

地铁供电系统中地铁刹车时产生的能量会导致直流母线电压上升。传统的解决方案是使用电阻释放该能量。为提高能量利用效率且保证地铁供电系统的安全性,提出了将该制动电能向35 kV电网回馈的解决方案,并设计了一套由背靠背的两台逆变器组成的再生电能回馈试验系统。逆变器采用多段式直流电压控制逻辑,并采用直流电压外环结合限幅电流内环的矢量控制策略。最后,基于上述试验平台完成了能量回馈模拟试验,试验结果表明基于上述控制策略的被测设备能实现电量的快速回馈,并稳定直流母线电压。     

基于逆变型能量回馈系统的地铁保护配置方案设计研究

随着逆变型能量回馈系统在地铁领域的推广,其反馈的电能对地铁供电网络安全稳定性能的影响亟待解决.首先建立了逆变回馈系统的仿真模型,然后介绍了地铁供电系统保护配置方案.根据逆变回馈模型能够抑制直流牵引网电压和电流的抬升以及逆变回馈瞬时最大功率的仿真结果,对既有地铁交直流系统保护配置方案进行改进,从而保障地铁供电网络的安全性...     

交流变频调速系统中的能量反馈控制

在大、中型变频调速系统中，能耗制动已不足取。采用回馈能量的电磁制动可以达到节能的目的，而且，若能控制回馈电流大小，还可以灵活地调节制动转矩，达到精密制动。本文介绍采用有源逆变电路使直流电能回馈给交流电源，其途径是从电网取得控制信号，保证了有源逆变电路各晶体管导通规律，得以使逆变之交流电压和电网电压同步。同时，在逆变电路中，采用斩波电流控制，达到灵活控制回馈电流亦即制动转矩大小的目的。     

基于车载超级电容储能系统在城市轨道交通的应用研究

介绍了超级电容储能系统的结构和双向DC-DC变换器的功能特性,制定了双向DC-DC变换器的电压外环、电流内环的双PI控制策略。列车启动阶段,牵引网电压下降,超级电容输出能量;列车制动阶段,牵引网电压升高,超级电容吸收能量。搭建了1 500 V直流电气化铁路仿真平台并进行了仿真,仿真结果验证了超级电容储能系统吸收再生制动能量,减少地铁电能的损耗,有效地控制了牵引网电压的下降和升高。     

三相高功率因数PWM整流器的设计

目前三相功率因数校正技术广泛应用于PWM整流环节,而预测电流控制则是实现单位功率因数的一种有效控制策略。这种控制方式有效地解决了网侧电压电流相位校正的问题,以简单的电压环和电流环替代原有的复杂的功率环,既简化了算法程序,又节省了数字信号处理器的资源。电压环采用PI调节器,可以稳定调节直流输出电压,电流环采用相位跟踪技术,可以使整流器获得较高的功率因数。此PWM整流器在网侧添加双向可控硅控制的软启动装置,使直流侧输出电压在装置上电瞬间平稳上升至稳态电压。     

新型电动车用无刷直流电机回馈制动控制技术

分析了无刷直流电机低速能量回馈制动控制的基本原理;针对回馈电流恒定的制动方式中,电流经功率器件的二极管产生损耗较大的缺点,提出了基于同步整流技术的能量回馈制动控制新方法。该方法在回馈制动的续流阶段和充电阶段,反向导通功率管的开关器件代替二极管作为电流回路,以此降低回馈电路上的通态压降,减小功率损耗,达到高效驱动的目的。通过对该方法的分析,得出了调制导通功率器件的逻辑顺序,并根据工程应用进行了相关简化。仿真和试验结果表明,在制动中采用此方法既能高效回馈能量,又能明显缩短制动时间。     

一种模拟地铁环境的能馈试验系统

地铁能馈系统可以将地铁制动时的能量回收到电网,极大节约电能。然而地铁能馈系统试验过程中缺少地铁频繁启动、制动的试验环境,文中设计了一套背靠背的再生电能回馈试验系统,S1逆变器模拟地铁自动的启动、制动,S2逆变器检测满足解锁或待机条件自动进入回馈或者待机状态。试验结果表明该试验系统在模拟地铁制动过程时快速解锁,同时稳定直流电压,在模拟地铁启动过程时快速闭锁进入待机状态,为地铁能馈系统现场挂网运行提供了试验支撑。     

双馈风力发电机转子绕组能量回馈技术研究

双馈风力发电机在超同步转速下运行时,定转子绕组能够同时输出功率,将转子绕组这部分能量回馈到电网可以提高双馈风力发电机的运行效率。本文运用交流升压斩波技术将转子绕组的低压交流电泵升为高压直流,再经逆变送回电网。并建立了交流升压斩波的控制算法,计算出系统在各种状态下回馈电压、电流与转差率、占空比之间的关系。仿真和实验结果表明,所提出的控制策略能较好的将双馈发电机转子绕组的能量回馈给电网。     

双馈风力发电机组网侧变换器电压空间矢量电流滞环控制

利用电压空间矢量滞环电流控制(VSM-HCC)和变速PI电压控制,实现了变速恒频(VSCF)双馈风力发电机组网侧变换器功率双向流动和直流侧电压稳定的控制目的。电压空间矢量调制方法的引入,降低了变换器的开关频率,同时也保留了滞环控制响应快、简单及鲁棒性好等优点。通过增加负载电流前馈补偿环节,提高了系统的响应速度,有效抑制了直流侧电压的波动。仿真验证了该控制策略比传统的双闭环PI控制对外部扰动有更好的自适应能力和良好的动态性能,并示出与VSCF双馈风力发电机组进行联调仿真的结果。     

地铁再生制动能量分散回馈多模控制研究

地铁再生制动能量逆变回馈方式具有节能效果好,投资小,得到了越来越多的工程应用。对常规各种能馈方案进行了对比分析,提出一种非对称二重化串联结构的制动能量分散回馈方案,并对该方案的能量流向、变流器损耗、系统转换损耗进行了对比分析,本文所提的方案较常规方案成本及转换效率都具有明显的优势。同时根据该并网节点的特殊性,对本方案的能馈逆变器可运行场景进行了探索,其可工作在能馈模式、线路分散无功补偿模式、0.4kV侧本地负载谐波补偿模式及各种混合运行模式。并综合各种运行模式的控制需求给出了系统整体的控制策略。最用通过Matlab/Simulink仿真软件对本文控制策略进行了仿真,验证了本文所提方案的可行性。