变速恒频风机双PWM变换器协调控制策略研究

为解决变速恒频风机运行中转子侧功率变化频繁,直流母线电压波动剧烈的问题,对双PWM变换器控制策略进行了研究。结合双馈电机的特点,得出了母线负载电流的计算方法,并分析了负载电流前馈策略的不足。提出了一种基于动态功率前馈的新型协调控制策略,特点在于选择控制电压节点作为前馈补偿点,避免了电流环的迟延,并且将双馈电机动态信息整合进入网侧变换器的控制当中。最后建立双PWM励磁的风电机组模型进行仿真验证,结果表明新策略极大改善了直流母线动态特性,因此降低了对变换器中电解电容容量的要求,提高了机组的可靠性。     

基于双PWM控制技术的双馈风力发电系统

针对双馈风力发电系统直流母线电压波动的问题,提出采用双PWM变换器协调控制策略改善系统的性能。基于双馈异步发电机的数学模型,建立了转子侧和网侧PWM变换器控制系统,分析了两侧变换器独立控制时存在的缺点。根据转子侧和网侧PWM变换器之间的动态关系,提出了一种负载电流前馈的新型双PWM变换器协调控制策略。搭建了双馈风力发电系统模型,对风速突变时独立控制和协调控制策略进行仿真分析。结果表明,所提控制策略能有效地抑制直流母线电压的波动,提高了系统的安全性和稳定性。     

基于模型预测的双PWM的一体化协调控制

针对双PWM变频器整流侧与逆变侧独立控制,电机转矩突变或制动过程时,逆变侧变化信息无法及时反馈到整流侧中,只能使用大电容以解决两侧功率平衡所产生的较大电压波动的问题,在直接功率控制策略的基础上,通过对有功功率预测,提出一种基于模型预测的控制方法,该方法整流侧采用模型预测直接功率控制,逆变侧采用模型预测直接转矩控制。同时,将负载侧功率直接反馈给整流器的功率控制环,在两侧能量流动的过程中实时地对有功功率参考值进行给定。以异步电机为负载对该系统进行仿真分析,改进的一体化协调控制很好地抑制负载突变时直流电压波动,预测控制加快了两侧动态响应速度,进一步抑制电流谐波。     

双PWM变换器一体化控制策略

针对双PWM变换器依赖附加协调控制策略解决一体化的问题,研究PWM整流器及逆变器独立控制策略对协调性能的影响,借助瞬时功率中间变量,提出一种不外加其他协调方法的双PWM变换器一体化控制策略。整流器侧建立在离散化数学模型基础上,在固定时间周期内,以满足指标函数最小为原则预测下一时刻电网电流,借助空间矢量调制技术获得整流器期望开关状态。逆变器侧采用基于空间矢量调制技术的直接转矩控制。理论分析表明,由负载参数变化直接引起的直流母线电压波动通过电压环调节以瞬时功率形式作用于整流器电网电流预测环节。仿真和实验结果表明,双PWM变换器能快速响应负载变化情况并恢复稳态,对负载及系统参数扰动具有鲁棒性,验证了所提策略的有效性。     

风力发电机用双PWM变换器的功率平衡联合控制策略研究

根据双PWM变换器的优点并结合交流励磁发电技术和矢量控制技术,建立了双PWM变换器励磁的双馈感应风力发电机矢量控制系统模型。为减少交直交变换器中电容容量且能稳定直流母线电压,建立了在主从控制方式下应用功率平衡联合控制策略的双PWM控制模型。该模型可对转子侧和网侧两个PWM变换器进行协调控制,使得整流部分充分利用了逆变部分的信息。仿真结果表明该方法极大提高了直流母线电压的动态控制性,并因此大大减少了对变换器中电解电容容量的要求,也使得风力发电机组的响应速度加快,最终使整个风力发电系统的可靠性和寿命大大提高。     

基于无源性理论的双馈风力发电机双PWM变换器协调控制

交流励磁双馈风力发电系统在实现最大风能跟踪过程中,转子侧功率变化频繁,使得双PWM变换器中的直流母线电压波动剧烈。基于无源性理论提出了一种双PWM变换器的协调控制方案,对双PWM变换器的转子侧和电网侧分别进行直接功率控制,使其具有相同的动态响应特性;在电容电压反馈控制的基础上引入功率前馈控制,使电容两侧功率流动动态平衡,以减少电容电压的波动。建立了双PWM变换器励磁的双馈风力发电系统的仿真模型,仿真结果表明该协调控制策略极大地改善了直流母线电压的动态特性,实现了最大风能跟踪,并且降低了变换器中电容容量要求,提高了风电系统的电能质量。     

基于无源性理论的双馈风力发电机双PWM变换器协调控制

交流励磁双馈风力发电系统在实现最大风能跟踪过程中,转子侧功率变化频繁,使得双PWM变换器中的直流母线电压波动剧烈.基于无源性理论提出了一种双PWM变换器的协调控制方案,对双PWM变换器的转子侧和电网侧分别进行直接功率控制,使其具有相同的动态响应特性;在电容电压反馈控制的基础上引入功率前馈控制,使电容两侧功率流动动态平衡,以减少电容电压的波动.建立了双PWM变换器励磁的双馈风力发电系统的仿真模型,仿真结果表明该协调控制策略极大地改善了直流母线电压的动态特性,实现了最大风能跟踪,并且降低了变换器中电容容量要求,提高了风电系统的电能质量.     

基于双回路协调控制的飞轮储能系统自抗扰技术研究

飞轮储能对环境的要求和影响非常低,充放电深度和健康状态预测相对简单,且方便实现模块化应用。基于背靠背双PWM变频器和永磁同步电机的数学模型,在MATLAB/Simulink中搭建了飞轮储能系统单机并网仿真模型,通过分析复杂工况下的仿真结果,发现了系统抗扰动能力差、直流母线电压波动较大的问题,经理论分析,提出了一种背靠背变频器的优化双回路前馈协调控制策略,该方法在传统网侧变换器电流内环控制结构中附加了电容电流控制环,同时引用负载电流估算值和电网电压作为前馈项,通过仿真分析,验证了该控制策略的有效性,能够实现两侧变换器的一体化协调控制,整体提高了飞轮储能系统的自抗扰能力和动态性能。     

基于新型电压电流双闭环控制的轴带发电机PWM整流器研究

为改善船舶轴带发电机的工况性能,通常采用电压型PWM整流器来对发电机进行可控整流。针对轴带发电机整流系统,由于功率不易测量而不宜采用直接功率控制,而采用直接电流控制动态性能又不是很理想。为此,本文在传统的直接电压电流双闭环控制模型的基础上,提出了采用电压电流平方双闭环控制策略来提高输出直流侧电压和输入交流侧电流的动态响应速度以及抗负载扰动能力;该控制方案还具有所需传感器数量较少、数字化实现相对简单等优点。最后,通过仿真和搭建实验平台验证了该控制模型的正确性和该控制方案的可行性。     

基于DPC-FOC的三电平双PWM变频器一体化控制策略

三电平双PWM变频器近年来应用广泛,而提高系统动态性能,降低直流母线电容容量一直是研究热点。针对整流侧动态性能、逆变侧与整流侧间的能量传递过程,提出了一种整流侧基于动态性能优良的直接功率控制(DPC),逆变侧基于磁场定向矢量控制(FOC),使用负载功率反馈方法的三电平双PWM变频器一体化控制策略。构建了MATLAB/simulink环境下的仿真模型,对三电平双PWM变频器系统进行了仿真研究,结果表明采用负载功率反馈方法的一体化控制策略显著降低了直流母线电压脉动,提高了系统动态性能。     

直接电流控制的静止无功发生器的研究

分析了采用三相桥式电路的静止无功发生器(SVG)的运行原理.指出SVG发出纯容性无功功率时电容两端电压过高的原因及其解决的方法,采用了具有电压环和电流环的直接电流法控制SVG,针对电压环PI调节超调量容易过大的不足提出了PID控制,电流环采用PI调节,给出了参数的整合方法.通过MATLAB仿真给出了系统发出感性和容性无功时电流和电容两端电压的仿真波形,验证了系统的原理及设计思想.     

倒立摆模糊控制系统研究

提出了一种利用模糊控制器进行倒立摆控制的方法,建立了倒立摆的数学模型,并进行了计算机仿真,仿真结果表明,该方案可以得到较为满意的结果.     

基于加权交叉耦合的多电机同步控制研究

多电机同步控制系统是现代制造业中研究的核心内容之一。目前的多电机同步控制策略中,不同职能电机在重要性上的区别往往被忽略了。针对这一问题,在相邻交叉耦合控制策略的基础上,通过赋予电机不同权值,提出了加权交叉耦合的多电机同步控制策略与算法,并且进行了稳定性和有效性证明。最后,通过Simulink对研究结果进行仿真验证,结果表明该控制算法改善了多电机同步效果,提升了系统生产效率。     

基于矢量控制的异步电动机节能运行的研究

针对异步电动机在轻载状态下运行效率低的问题,在以转子磁场定向的矢量控制系统中,建立了考虑铁损的异步电机的损耗模型。通过研究不同运行条件下电动机损耗和转子磁链的关系,采用了结合电机损耗模型和在线搜索的混合式节能控制方法,相比于单纯的损耗模型节能控制方法具有更好的高效性和鲁棒性。最后,通过仿真研究验证了此方法的正确性。     

基于前馈控制的双馈感应电机矢量控制

基于双馈感应电机(DFIG)的五阶数学模型,建立了以电网侧电压和转子电流为控制量的简化数学模型。在此基础上分析了电网电压波动时的定子暂态电流的变化机理,提出一种转子电流前馈控制策略,通过转子阻尼电流消除电网电压波动引起的定子输出电流波动,从而提高DFIG的动态性能。实验结果证明了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于重复控制原理的正弦逆变控制

为提高正弦逆变电源的波形质量和系统动、静态响应性能,在正弦逆变控制中引入重复控制原理.该算法将逆变电源视作一个参考正弦信号的随动系统,建立了单相正弦逆变电源输出滤波单元数学模型.利用Madab仿真软件对算法进行了在线仿真研究,并利用DSP微控制器构建的实验平台对算法进行了实验验证.结果表明,在采用该算法所设计控制器的控制下,正弦逆变器逆变输出稳定、波形畸变小、静态抗负载干扰能力强.     

并网逆变器内模和重复复合电流控制策略研究

综合分析了内模控制和重复控制的特点。根据其特点设计了内模和重复复合电流控制的并网逆变器。并进行了理论和仿真分析。结果表明,基于内模控制和重复控制相结合的复合并网电流控制策略具有良好的动态、稳态性能,能够消除周期性扰动的影响。     

基于自动控制技术的变频调速控制系统

随着自动控制技术及变频调速技术的发展,将自动控制技术与变频调速技术结合起来应用,对于异步电机的调速控制具有重要意义.本文提出了一种基于西门子S7-300PLC和Sinamics S120变频驱动装置的变频调速方案,该方案能够实现异步电机全速度范围内的转速自动调节.在实验室中,搭建了小功率试验平台,经试验验证,该变频调速方案能够对异步电机的转速能够根据上位机下发的指令进行自动调节,实现了全自动调速控制,具有很高的工程应用价值.     

基于变目标控制的MMC-HVDC控制策略

针对现有柔性高压直流输电控制策略无法很好保证控制系统鲁棒性、稳定性和快速性的现状,提出了一种变目标控制策略,将控制目标值分解为多个小目标,使系统快速无超调地分步达到指定目标,并提出了加入变目标控制环节后MMC-HVDC控制系统PI参数的设置原则和变目标控制调节时间的设置方法。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建三端柔性直流输电系统模型进行仿真验证,结果表明设计的变目标控制策略能很好地解决调节速度和超调量之间的矛盾,并能扩大PI环节参数的选取范围,增强控制系统的鲁棒性和适应性。     

基于滑模控制的TSMC-PMSM调速系统

设计了一种基于双级矩阵变换器(TSMC)驱动的永磁同步电机(PMSM)滑模变结构直接转矩控制方案。该方案针对一般滑模控制器的抖振问题,设计了积分滑模面、符号函数平滑和变指数趋近律,并应用于PMSM转矩和磁链的控制,既克服了滞环直接转矩控制(DTC)转矩和磁链脉动大的不足,又解决了一般滑模控制器的抖振问题。采用DSP和FPGA开发了一套系统实验样机,给出了系统的软硬件设计方法,实验结果验证了系统设计的有效性,实现了系统高性能调速及网侧电能质量的优化。