永磁同步风电系统网侧变换器控制策略研究

永磁同步风电系统使用两电平电压型双PWM变换器向电网输送电能.由于变换器直流侧负载扰动引起直流母线电压波动,影响输入电网电能质量.为了减小负载扰动对直流母线电压的影响,提出一个基于相似反对称结构理论的网侧变换器控制方法.以相似反对称结构为闭环期望结构,采用逆推法设计网侧控制器.对系统在负载扰动作用下的稳定性进行分析.用Matlab进行仿真,结果表明该控制器能控制输入电网电能功率因数,提高直流母线电压的稳定性,缩短调节时间,提高系统的鲁棒性,为优化输电网的电能质量提供了依据.     

三绕组开关耦合电感准Z源DC-DC变换器

Z源变换拓扑具有优越的工作特性和独特的网络结构,可以实现单级降压-升压转换,并且可以更好地抵抗EMI噪声,但是还存在着电压应力高,输出功率不理想的问题.为了克服这些缺点提出了一种将三绕组开关耦合电感单元嵌入到准Z源的拓扑结构中.开关耦合绕组单元增加了匝比γ这一升压因子,能够通过直通占空比D和耦合电感匝数比γ双自由度调节电压增益,避免了极限占空比得同时,可以获得较高电压增益,提高了电路的的安全性和整体效率.Saber仿真证实了本拓扑在较小占空比下可以得到较大的升压倍数,验证了所提变换器的有效性和实用性.     

基于内模理论的电压源变换器直接功率控制

为提高电压源变换器瞬时功率跟踪精度,提出了一种内模无差拍预测直接功率控制方法.首先,对传统无差拍预测直接功率控制的数学模型进行分析,揭示了建模假设对瞬时功率跟踪精度产生影响的机理.然后,依据内模理论,在瞬时功率参考产生环节嵌入反映功率动力学特性的数学模型,提出了新的预测控制方案.最后,基于MATLAB软件进行了对比仿真研究,仿真结果表明与传统无差拍预测直接功率控制及其改进型相比,所提出的控制策略能实现瞬时功率的准确跟踪.     

基于GPI观测器的Buck型变换器趋近律控制

针对Buck型变换器中存在的匹配和非匹配扰动,提出一种基于广义比例积分观测器(GPIO)和增强型变速趋近律的控制方法;首先,设计广义比例积分观测器来估计匹配和非匹配扰动,并将估计值引入控制器中进行前馈补偿;同时,构造了基于双曲正切型函数的变速趋近律,可以缩短系统状态的到达时间,并减小在滑动阶段的抖振现象,并与广义比例积分观测器结合,使系统具有良好的抗干扰性能和跟踪性能;最后,证明了观测器的收敛性和闭环控制系统的稳定性,并通过仿真验证该方法可以有效地抑制扰动带来的影响,提高整个系统的抗干扰性能。     

Buck变换器的数字电流滞环控制策略的改进

基于已有的数字电流滞环控制的Buck DC-DC变换器控制策略和实验结果,分析了造成负载突变时出现动态响应时间长及输出电压无法恢复到期望值的原因,提出了一种改进的控制策略。该控制策略在沿用已有的控制策略的基础上,增加了对负载突变过程的检测,如果发生负载突变情形,自动切换到新的控制策略。针对负载突增和突减,分别建立突变过程的数学模型,设计相应的控制策略,给出硬件测试结果。实验结果表明,该控制策略在稳态控制和动态过程控制中都是正确可行的,在保证稳态时输出电压精度的基础上,明显改善了变换器的动态特性。     

一种新型光伏串联型微型变换器

针对光伏集中式大功率变换器无法追踪局部模块的最大功率,从而导致输出效率不高的问题,提出一种新的串联型微型变换器并研究其控制策略。该变换器在拓扑结构中将微型变换器的直流母线进行串联,各独立的微型变换器对光伏模块进行最大功率跟踪,从而有效提高系统的整体输出效率;通过对网侧控制算法进行改进,电压外环、电流内环分别采用准PR控制、重复控制技术,实现对电网频率推移带来的影响的有效抑制,从而提高控制精度。利用MATLAB/Simulink工具搭建串联型微型变换器和集中式变换器的仿真模型,进行相关仿真实验,其结果表明,采用改进控制算法能达到良好的控制效果,相比集中式变换器,串联型微型变换器的输出功率稳定性好、转换效率更高。     

单相H桥变换器直流支撑电容分析计算

直流支撑电容是变流器中的一个重要元件,其好坏直接影响到整个变流器的寿命。工作温度是电容可靠性设计的重要方面,主要取决于环境温度和流过电容纹波电流有效值。假设直流母线电压无波动,输出电流为理想正弦的前提下,推导出了单相H桥变换器直流支撑电容电流的谐波频谱及有效值的解析表达式。从表达式可以看出,纹波电流主要取决于调制度、输出电流幅值和相位。利用MATLAB仿真可知,即使忽略了输出电流的纹波电流和母线电压波动,提出的推导结果与仿真结果吻合较好。因此该方法能有效解决单相/多相H桥PWM变换器的直流支撑电容设计问题。     

用于V2G的双向DC/DC变换器设计北大核心

为了解决应用于电动汽车与电网进行双向互动的双向DC/DC变换器的设计问题,对该变换器的应用环境特点、负载特性、双向有源桥和谐振式CLLC的特性等进行了研究。通过对实际应用场景和负载特点的分析,归纳出了应用在此类环境下的双向DC/DC变换器应该选择能够在较宽增益变化范围内实现软开关的拓扑;通过结合实际应用场景,对比了双向有源桥和谐振式CLLC拓扑,选择了谐振式CLLC作为该变换器的基本拓扑;给出了基于谐振式CLLC拓扑的双向DC/DC变换器的设计流程及关键参数的计算公式;基于谐振式CLLC拓扑和流程设计了一台3 k W的双向DC/DC变换器。研究结果表明:以Si MOSFET为开关器件,当开关频率在100 k Hz以上时,变换器的正反向效率可以达到96.6%。     

Boost变换器负调电压建模分析

摘要 以电容电压作为输出反馈的Boost变换器是一个非最小相位系统,非最小相位反应引起的负调严重的影响系统的暂态性能及稳态性能。研究引起负调与变换器参数之间的关系对Boost变换器优化设计是一个关键问题。本文根据Boost变换器小信号数学模型推导给出非最小相位系统的负调电压表达式,指出衡量负调电压的两个指标：负调电压大小和负调电压峰值时间。根据负调电压表达式分析了输入电压、储能电感、占空比、占空比变化量、负载、滤波电容等参数对负调电压的影响。研究结果表明：输入电压和占空比变化量仅影响负调电压大小;储能电感、占空比、负载、滤波电容不仅影响负调的大小,同时影响负调的峰值时间。研究所得结论为Boost变换器的参数优化设计以及减小负调电压提高系统暂态性能及稳态性能提供了理论依据。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

开关磁阻电动机新型功率变换器的仿真研究

功率变换器是开关磁阻电动机驱动系统的重要组成部分,其性能的好坏将直接影响电动机的工作效率和可靠性。介绍了一种新型无源升压功率变换器,对其结构原理及工作特性进行了分析,并在MATLAB／simulink环境下对四相8／6极开关磁阻电动机进行了仿真研究,仿真结果表明,新型功率变换器可以显著地增大启动转矩,同时缩短电流的续流时间,降低制动转矩,提高了系统的效率和动态性能。