适用于大功率逆变器的预充电方案研究

在交直交逆变器的启动过程中,预充电是十分重要的环节。传统的预充电电路应用较广,但成本随着逆变器功率的增大而增加,并且启动电流较大。设计了三相桥式半控整流预充电电路。通过调节晶闸管触发角的方式进行预充电,既降低了成本,又可以灵活控制母线电压,减小了启动时电容的充电电流。并通过MATLAB仿真对比了两种预充电电路的启动特性。     

便携式发电机用整流器的控制策略及实现

将改良的数字PID算法与发电机油门模糊控制相结合,研制了一种适合于便携式发电机用的低成本、高性能整流电源.改良了传统数字PID算法,并针对发电机油门控制,引入模糊控制思想,从而使系统获得良好的稳态和动态性能.实验结果表明,整流器与中频发电机联机运行可靠、稳定;节油和全速两种运行模式下,输出的电压、频率和功率指标都满足要求,输出正弦电压波形畸变率较小;目前此产品已经实现了批量生产.     

小型独立系统中同步发电机的数字仿真

从仿真的实际情况出发,选择适合小型独立系统仿真的发电机数学模型,并对模型进行了推导,以方便在MATLAB/Simulink仿真软件中的数字实现.通过在所选仿真软件中建立相应仿真模型,对同步发电机单机起动运行的过程进行了仿真,并取得了预期的仿真结果.     

一种适用于风电并网的数字化智能变压器

为消除风电场并网运行给电网带来的电压波动和闪变,提出了一种基于时间序列分析自回归滑动平均(ARMA)模型预报技术和最短时间响应PID调节率的对传统变压器进行数字化改造的方案。由于在输入端电压随机波动的条件下,保持了输出端电压的持续稳定,解决了风电等间歇性能源发电输出电压波动的问题,此种数字化智能变压器广泛适用于风电等间歇性能源发电并网的需要。近年来,风力发电得到了规模化发展。由于风能具有随机性、波动性和间歇性的特点,风速的变化,使得风电机组和风电场输出的电流与电压产生波动。     

适用于风电并网的VSC-HVDC系统模型预测控制

针对风电并网的电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)系统的传统双闭环控制策略存在控制结构复杂、PI参数较多且难以整定、响应速度慢等问题,提出适用于风电并网的VSC-HVDC系统模型预测控制策略。为了提高风电场母线交流电压的控制精度,风电场侧换流器(WFVSC)采用基于优化模型预测的定交流电压控制,提出滞后补偿两步预测法,并将模型预测控制与脉宽调制(PWM)技术相结合,求取2个控制周期内调制波的最优解,然后经过调制单元生成开关信号作用于WFVSC。网侧换流器(GSVSC)采用有限控制集模型预测功率控制,基于GSVSC的离散数学模型,利用代价函数遍历寻优找出使代价函数最小的开关状态组合作用于GSVSC。基于所提模型预测控制的VSC-HVDC系统具有良好的稳态性能、动态性能和故障恢复性能,能为风电场提供稳定的交流电压。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

一种通用高精度DSP控制的Buck变换器设计

基于DSP高性能模数(A/D)转换器和脉冲宽度调制器(PWM)的功能,设计了一种通用的数字PID控制的Buck变换器。在完成主电路设计的基础上,讨论了PWM控制理论的基本原理。通过分析DSP的PWM产生方式和PID控制算法,设计了一种通用的数字PID控制器。详细解析了数字PID控制器的设计过程并制作了试验样机进行实验。静态测试表明,当Buck转换器的输入电压和负载改变时,输出电压的稳态值变化范围非常小;动态测试表明,当Buck转换器的输入电压和负载快速跃变时,其输出电压波动峰值很小且能迅速恢复。提出的通用高精度DSP控制的Buck转换器具有控制精度高、动态响应快和强鲁棒性等特点,为大功率数字DC-DC通用化设计提供了思路。     

一种适用于飞跨电容型多电平逆变器的新型载波同相层叠PWM方法

传统载波层叠PWM方法不能平衡飞跨电容电压,因此不能直接应用于飞跨电容型多电平逆变器。对传统载波同相层叠PWM方法进行改进,增加了零电平选择环节,根据设定值,合理分配零电平向量,从而在设定周期内,平衡飞跨电容电压。该方法随着调制度的不同,载波波形会发生变化,和传统载波移相PWM方法相比,线电压谐波性能也得到了很大提高,尤其是在中等调制度下,效果显著。采用该方法对飞跨电容型三电平逆变器进行了仿真验证,结果证明了该方法的正确性与可行性。     

一种适用于海上风电经MMC-MTDC并网的电网侧故障穿越方法

海上风电工程逐渐向深远海和多端柔性直流输电技术推进。当岸上交流电网发生故障时,海上风电经多端柔直并网系统应该具有故障穿越的能力。然而现有方法主要研究电网侧换流站的系统级控制策略,未尽限利用风场侧换流站及场站内变流器的协同配合,严重故障时易导致换流站过载。此外,传统两端柔直故障穿越方法未针对多端场景改进,可能会出现风场脱网事故。针对上述问题,首先将故障划分为自消纳和非自消纳场景。自消纳场景下不平衡功率较小,结合风机自身安全减载能力和从站剩余容量,分别提出了基于降压法的超速减载和考虑功率裕度的从站电压偏差下垂控制策略。非自消纳场景下不平衡功率较大,分别提出了调度中心通信正常和异常情况下的故障穿越控制策略。最后在PSCAD/EMTDC仿真平台建模验证了所提控制方法的有效性。     

永磁直驱风电系统电机侧变流器的研制

使用永磁同步发电机的直驱型风力发电系统目前的发展很快,采用背靠背变流器作为直驱风电系统全功率变流器具有优良的性能,受到了广泛关注。对背靠背全功率变流器中电机侧变流器的工作原理和PMSG的控制策略进行了详细说明,对其稳态和动态性能进行了仿真分析。构建了实验系统,实现了电机侧变流器对发电机的矢量控制,能够方便地实现发电和电动状态运行。仿真和实验结果表明,采用PWM变流器作为永磁直驱风电系统电机侧变流器,可以实现对PMSG的优良控制,并为向电网输送优质的电能提供保证。     

适用于直驱式风电系统的Crowbar电路分析

新的电网规则要求风力发电系统具有低电压穿越能力, 直驱式风电系统通过增加Crowbar 保护电路, 可以极大地提高其故障穿越能力。基于对适用于直驱式风电系统Crowbar 保护电路的总结, 对常用的Crowbar保护方案进行了分类, 对其工作原理和实现方法进行了详细说明, 并讨论了各自的优缺点。分析表明, 直流侧Crowbar 保护电路是优选方案, 具有较低的成本和较高的可靠性; 串联辅助变换器Crowbar 保护电路补偿性能好, 响应速度快, 具有良好的应用前景。     

一种二极管箝位级联拓扑在直驱风电系统中的应用研究

随着风电机组单机容量的不断增大,多电平变流器的应用得到了广泛关注。采用的二极管箝住五电平级联H桥拓扑,结合了二极管箝位型多电平和级联H桥多电平的优势,需要较少的箝位二极管和独立直流电源,即可进一步提高输出电压等级,使用移相变压器和12脉波整流器作为输入电路,对其在使用多相永磁同步发电机的直驱风电系统中的应用进行了初步探索。基于拓扑提出了消谐波SPWM和载波相移SPWM相结合的调制方法,能够方便地对二极管箝位级联拓扑进行控制,可以进一步提高等效载波频率,降低器件损耗和滤波器体积。仿真和实验结果证实了所采用的拓扑及其控制方法的有效性。     

孤岛双馈风力发电机组最大风能捕获策略

在分析孤岛双馈风力发电机组最大风能捕获原理的基础上,提出了一种通过控制负载侧变换器功率使电机转速随风速变化以实现最大风能捕获的控制策略。首先,采用改进的孤岛双馈风力发电系统拓扑结构,分析其功率关系。其次,根据负载侧变换器的数学模型及系统功率关系,建立了孤岛双馈风力发电机组最大风能捕获的控制策略。最后,利用MATLAB/Simulink对不同风速下孤岛双馈风力发电机组的运行性能进行了分析和比较,结果验证了该控制策略的正确性与有效性。     

Cuk变换器在独立光伏发电系统抗扰性优化中的应用

在蓄电池／超级电容混合储能独立光伏发电系统中,为了减小系统体积及提高系统抗扰性,采用单向Cuk变换器代替传统Boost变换器实现光伏电池最大输出功率点追踪,采用双向Cuk变换器代替传统Buck／Boost双向变换器连接储能系统与直流母线。系统仿真分析结果表明,当光伏电池输出功率波动及负载发生突变时,在稳定母线电压及平抑负载功率波动方面,Cuk变换器均有明显优势。     

独立式风光互补发电系统中最大功率控制策略研究

独立风光互补发电系统从能量的角度来看可以分为3部分,即能量获取部分,能量存储部分以及能量消耗部分。主要介绍了能量获取所涉及的风力机最大功率运行和光伏电池最大功率跟踪这2个问题的控制策略,同时对能量存储部分所涉及的蓄电池充放电的控制策略进行了介绍,其中对充电策略的三阶段法做了比较详细的分析。最后对最大功率控制策略的研究方法作了系统的评述并对该领域今后的研究方向作了展望。     

基于双钳位变流器的直驱式风力发电系统控制方法研究

为了抑制永磁直驱风力发电系统中变流器中点电位波动及IGBT关断过电压,引入了双钳位三电平变流器结构,分别提出了整流和逆变状态下双钳位三电平变流器中点电位和钳位电容电压平衡控制方法。推导出了双钳位三电平整流器和永磁同步电机数学模型,给出了双钳位机侧变流器和网侧变流器控制方法。最后,采用MATLAB搭建了系统仿真模型,并基于模拟风电系统进行了实验,结果均证实了研究内容的正确性。     

组合蓄能独立式风力发电系统

提出了一种全新的采用组合蓄能方式的独立式风力发电系统.该风力发电系统采用电解水制氢与蓄电池相结合的组合蓄能方式,能够实现连续稳定自治运行且零排放、无污染,克服了采用单一蓄电池蓄能方式的系统或无法连续运行或需借助有污染的柴油机组辅助发电、或因采用泻荷装置而使系统效率过低等一系列问题.为优化系统的运行并准确估算系统元件的规...     

基于模糊PID的离网型风力发电系统功率控制

对离网型风力发电系统的结构特性进行了分析,提出不测量风速及不使用机械传感器,利用模糊PID控制器实现系统在不同工作模式下的功率控制.在额定风速以下,采用最佳功率给定法进行最大功率追踪和负载跟踪控制;在额定风速以上,利用耗能负载卸荷和机械折尾翼限速相互结合,限制系统功率输出.仿真结果表明,该方法能够实现离网型风力发电系统在工作风速范围内的最佳功率输出.     

三电平中压风电变流器的研究

随着风电变流器向多兆瓦的发展,传统的低压风电变流器系统由于电流应力过大的问题,已不能很好地适应风电系统功率扩展的需求。深入研究了基于三电平技术的中压风电变流器的拓扑结构、主电路参数以及控制算法,研究了高压大功率IGBT的驱动技术,并完成了一台小功率的实验样机。样机基于DSP+FPGA主从处理器控制平台,对拓扑结构、关键性算法等进行了验证。实验结果证明了三电平中压风电变流器方案的可行性。     

风能并网系统中双Boost变换器的研究

对直驱式风力发电系统中交错并联控制器的研究和控制进行了较为深入的分析,得出了单Boost电路下的小信号模型下的传递函数,并据此设计了PI参数。对并联的Boost电路的均流控制和控制时的电流采样时间进行分析。对此,在3.5 kVA的并网逆变器上进行了实验验证,实验结果验证了设计的正确性和价值。