矩阵变换器的研制及其无刷双馈发电应用研究

矩阵变换器(MC)具有功率双向流通、谐波含量低、输入侧功率因数为1、输入输出特性好等优点,是当前电力电子技术研究的热点.研究了MC的原理和模型,采用DSP与CPLD的组合结构,应用双空间矢量调制和四步换流控制方法,制作了一台5 kW的MC样机;引入无刷双馈发电机,搭建了一个无刷双馈风力发电模拟平台.样机实验结果验证了MC设计的正确性及其在无刷双馈风力发电中应用的可行性,为MC的实际应用提供了实验根据.     

矩阵式变换器控制系统及其应用研究

研究了矩阵式变换器的双电压控制策略及其在无刷双馈发电机中应用.设计了一套基于数字信号处理器和现场可编程门阵列的全数字控制系统,详细论述了系统设计方案,包括硬件和软件两部分.实验结果验证了该控制策略的正确性和控制平台设计的有效性及其在无刷双馈风力发电中应用的可行性,为矩阵式变换器的实际应用提供了实验根据.     

双电压合成的无刷双馈风力发电系统矩阵变换器励磁控制

为实现双馈型风力发电系统的变速恒频运行控制,构建了能量能够双向流通的励磁装置。矩阵变换器(MC)输出电压的频率、幅值、网侧功率因数可控,通过调节矩阵变换器输出电压频率,改变无刷双馈风力发电机控制绕组的电压频率,从而保证功率绕组输出电功率的频率稳定为工频。矩阵变换器采用双电压合成控制策略,控制电机的转速和功率因数;数字信号处理器应用双电压控制算法、复杂可编程逻辑器件实现4步换流方法,为矩阵变换器的双向开关提供PWM驱动控制信号。基于MatlabR2007a平台构建了MC励磁控制的无刷双馈变速恒频风力发电系统模型,通过实验室搭建的一套实际无刷双馈风力发电机组实验平台进行了相关实验,仿真和实验结果保持了较好的一致性,验证了控制方案的有效性,同时为矩阵式变换器的实际应用提供了理论和实验基础。     

无刷双馈电动机的双馈运行特性实验研究

在利用Simulink的S-function函数所构成的无刷双馈电动机模型的基础上,研究了无刷双馈电动机(BDFM)在双馈运行状态下的几种调速特性,并通过实验加以验证,为今后进一步研究BDFM控制策略奠定一定理论基础.     

无刷双馈风力发电机的设计、分析与控制

无刷双馈发电机是一类具有两个交流馈电端口和一个公共机械端口的新型发电机。该类电机易于实现变速恒频运行;由于去除了传统双馈发电机中的电刷集电环,具有可靠性高、维护成本低等优点,同时便于实现有功和无功的近似解耦控制,因而被认为是最有希望取代现有双馈发电机的一种电机类型。该文介绍了现有无刷双馈发电机的基本结构与工作原理,总结了它们的共性特点和个性差异以及当前研究中存在的问题;从电机设计角度对比分析了三种主流无刷双馈发电机的功率密度和转矩密度;对其分析设计方法和控制策略进行了综述,讨论了不同无刷双馈发电机在控制上的统一性;基于对无刷双馈电机设计、建模与控制方面的研究,提出一种可以改善功率密度的新型双定子无刷双馈风力发电机结构,并就独立运行和并网运行两种不同工况提出了相应的控制策略,给出了实验结果。最后对该类电机的应用前景和发展方向进行了展望。     

基于8XC196MC单片机的双馈电机斩波与双馈调速技术研究

在分析双馈电机调速原理的基础上，提出了一种双馈电机斩波与双馈调速的控制策略和一种将整流器、斩波器与逆变器功能结合在一起的多功能变流器的电路拓朴结构，推导出基于Intel 8XC196MC单片机控制的双馈电机斩波与双馈调速控制算法，研究了SPWM逆变器输出初值设定方法、双馈电机运行模式的转换与控制技术，研制出了一套绕线转子感应电机斩波与双馈调速实验系统。实验结果表明，该方案切实可行并适用于无刷双馈电机的控制。     

无刷双馈感应发电机空载并网电压相位控制策略

提出了基于控制绕组磁链的无刷双馈感应发电机空载并网电压相位控制方法,根据无刷双馈感应发电机的数学模型及控制策略构建了控制系统结构框图。设计了空载并网实验的硬件电路,实现了无刷双馈感应发电机电压相位的实时控制。在此基础上完成了无刷双馈感应发电机在空载并网时对电压幅值、频率、相位的自动调节,能够在满足并网条件时自动并网,提高了系统并网时的快速性和稳定性。不同转速下的空载并网实验结果验证了所提方法的有效性。     

一种无刷双馈感应电机无功功率的控制方法

和双馈感应电机相比,无刷双馈感应电机大大提高了运行可靠性。近年来无刷双馈感应电机研究的热点集中在优化设计和控制策略上。间接转矩控制策略是一种新的控制方法,与矢量控制方法相比,该方法无需旋转坐标变换,所用的电机参数较少。在无刷双馈感应电机间接转矩控制系统的基础上进一步提出了一种无功功率的控制方法,在功率绕组静止坐标系推导出无功功率与控制绕组磁链之间的关系,从而设计了无功功率的控制器对无功功率进行控制,仿真结果证明所提无功功率控制策略的有效性。     

考虑饱和效应的无刷双馈发电机功率模型预测控制

该文建立了无刷双馈发电机(BDFIG)考虑饱和效应的动态模型,详细分析了有功功率与无功功率分配,提出考虑饱和效应的功率模型预测控制策略.基于无刷双馈发电机的饱和特性进行励磁电感估算,实时修正每周期输入至控制器的电感参数,实现了功率的精确控制,保证控制侧电流的正弦度和较低的开关频率.通过对功率模型预测控制系统的仿真及实验研究,明确了影响饱和效应的运行因素,最后通过实验验证了所提控制策略的有效性.     

无刷双馈电机控制策略发展综述

在分析无刷双馈电机结构与工作原理的基础上,详细介绍了无刷双馈电机标量控制、直接转矩控制、矢量控制、模糊控制的发展现状,以及不同控制策略的适用场合,并对无刷双馈电机控制策略的发展进行了展望.     

基于IPC的风力发电机组主控系统设计

以西门子IPC427C为控制器设计了1.5 MW双馈风力发电机组主控系统,详细介绍了该控制系统的结构、控制策略和人机界面。经现场运行表明,该控制系统稳定、可靠,实际应用效果良好。     

几种双馈电机交流励磁控制策略的对比分析

双馈电机变速恒频发电系统是通过调节转子绕组励磁电流的频率、幅值、相位及相序来实现变速恒频控制的。目前,研究最多的控制方式是转子励磁电流矢量控制。比较了三种常用的双馈发电机励磁控制策略:矢量控制、直接转矩控制和直接功率控制,分别对其控制原理和优缺点进行了详细分析,为双馈发电机励磁控制系统的设计奠定了理论基础。     

双馈风力发电机的开环解耦控制

从双馈风力发电机的基本等效电路图出发,提出了双馈风力发电机的一种开环解耦控制方法。该方法结构简单,易于实现,并通过仿真验证了该方法的正确性。通过该方法建立的仿真模型,能为分析整个双馈风力发电系统的参数匹配情况、预计整个系统向电网输送的电能情况,以及电机设计中的参数选取等提供参考依据。     

应用于泵站的双馈电机非线性控制研究

介绍了应用于泵站的双馈电机数学模型和背靠背变换器的基本工作原理.研究了神经网络在双馈电机矢最控制系统中的应用,分别对采用比例积分控制器和神经网络控制器的仿真结果进行了比较.结果显示基于神经网络的矢量控制系统具有更好的动态特性.     

基于DSC的数字脉冲MIG弧焊逆变电源设计

介绍了以DSC为控制核心的逆变交流脉冲MIG孤焊电源的构成及工作原理;讨论了应用DSCMC56F8523控制的焊接电源控制系统的硬件设计和软件设计。介绍了模糊控制与专家系统在电源控制系统中的应用。试验证明,该电源工作稳定可靠,能较好地满足焊接工艺性能的要求。     

矩阵变换器励磁的无刷双馈电机能量研究

矩阵变换器(MC)是一类交交变换器,没有中间直流环节,具有功率双向流动的能力。采用MC励磁的无刷双馈风力发电系统,是较理想的变速恒频发电方案,能否有效地实现系统有功功率和无功功率的解耦控制,是提高系统稳定性和实用性的关键。为此,从两相坐标系出发,研究MC的瞬时无功功率和有功功率,根据风力机最大风能捕获控制策略、无刷双馈电机的有功功率和无功功率的数学模型,提出了基于反向传播神经网的功率控制方案,应用Matlab/Simulink建立了系统的仿真模型。仿真结果表明,反向传播神经网功率解耦控制系统有快速的动态响应、较强的鲁棒性,能实现对整个系统的有功功率和无功功率的独立控制,从而验证了控制策略的有效性。     

自动电压控制对双馈风场小干扰阻尼影响分析

为解决传统双馈风场中自动电压控制系统延迟较大、对系统影响不确定的问题,建立了包含自动电压控制的双馈风场并网系统小干扰分析模型。首先,在考虑自动电压控制中非线性环节的前提下,推导了含延迟环节的双馈风场并网系统的小干扰模型,利用线性化原理形成了双馈风场的小干扰模型,用于描述双馈风场阻尼转矩的表达式;然后,通过小干扰模型,获得了双馈风场有功增量和功角增量之间的表达式;最后,通过理论计算与仿真结果对比,验证了该模型的有效性。研究结果表明,所提模型能描述双馈风场在小扰动时的阻尼分量,为研究双馈风场稳定提供理论依据。     

双馈式风力发电系统的机电暂态建模与运行分析

为了准确分析双馈式风力发电系统及其在电网中的运行特性,建立了该系统的机电暂态模型。应用机理建模方法建立了风力机、机械转动装置和双馈异步发电机等双馈式风力发电系统各组件的数学模型和桨距角控制模型。基于电磁暂态模型结合机电运行特性建立了转子侧和网侧的变流器控制系统模型。在此基础上,在PSASP7.0建模系统中构建了完整的双馈式风力发电系统的UD模型。将该UD模型应用于含双馈式风力发电的单机无穷大系统中,对风速变化和电网故障等情形进行了仿真分析,结果表明所建模型能正确反映系统的机电暂态特性和运行特性。