双馈发电机应对电网低次谐波的直接谐振控制

为解决双馈发电机因电网低次谐波引起定子、转子电流和电磁转矩中含有谐波分量,导致双馈发电机输出电能质量降低和不能稳定运行的问题,提出了定子电流直接谐振控制方案。首先分析电网低次谐波对双馈发电机的影响;然后提出了基于谐振控制器的定子电流直接谐振控制方案;最后进行仿真研究。仿真研究表明,定子电流直接谐振控制方案可有效消除定子、转子电流和电磁转矩中的低次谐波分量,验证了控制方案的正确性和有效性,为工程实际应用提供参考。     

变速恒频风力发电系统谐波研究及抑制策略

由于风力发电系统双馈发电机大都采用交-交变频器励磁,因此转子电压中不但含有转差频率的基波电压,同时还含有大量的零序、正序和负序谐波分量。通过对采用交-交变频器励磁的风力发电系统所产生的电力谐波进行研究,计算出基波电压分量和各次正、负序谐波电压分量所引起的基波、谐波电流、转矩、功率和损耗等。并进一步给出了适用于该励磁系统电力谐波的3种可行抑制策略。经分析,其中适用于变频恒速发电系统的最合理谐波抑制策略应该选择在转子侧进行,并合理运用有源和无源滤波器。     

电网电压骤升时双馈发电机电磁暂态特性分析

双馈感应发电机在电网电压跌落时的电磁暂态特性已经过大量的理论研究,并提出了多种控制策略,而电网电压骤升下双馈发电机的电磁暂态特性研究却较少。为研究电网电压骤升对双馈发电机的电磁暂态的影响及相应的控制策略,文章对比分析了电网电压骤升和跌落时,双馈发电机的定子磁链、转子感应电动势和转子电流的稳态分量和暂态分量的变化规律。在MATLAB/Simulink中建立1.5 MW双馈风电机组高电压穿越仿真模型,验证了理论分析的结果。提出电网电压骤升时,双馈发电机不易出现转子过流,因而可不需Crowbar电路的保护。并且相对电网电压跌落故障,电网电压骤升时,电网电压幅值变化较小,转子侧变换器不易出现过调制。     

DFIG网侧变流器双闭环控制策略

针对传统双馈风力发电机(DFIG)网侧变流器控制比较复杂、鲁棒性较差、输出电压不稳定等缺点,设计了基于ADRC的直流母线电压外环和基于PID的电流内环的双闭环控制系统,通过控制变流器输出电流,达到维持网侧PWM变流器直流母线电压恒定和保持定子侧输出单位功率因数的目的.不仅能实现良好的控制效果,而且还能降低系统硬件复杂度,提高双馈风力发电机的利用效率.仿真结果表明:双闭环控制策略能有效维持网侧变流器直流母线电压稳定,保证直流电压波动较小,降低电压畸变率,具有较强的抗干扰能力.     

Crowbar和Chopper保护对双馈风机低电压穿越的影响分析

针对在电网低电压故障期间,双馈风力发电机因硬件保护出现离网问题,研究基于Crowbar阻值和增加Chopper保护电路对DFIG的影响。首先,在转子交流侧采用主动型Crowbar电路,可保护转子侧变流器减少暂态冲击电流的影响,直流侧配备卸荷(Chopper)电路,可在暂态过程中维持直流侧电压稳定;其次,在分析电网电压跌落过程中双馈风机的暂态特性基础上,采用基于定子电网电压定向的控制策略,合理的选取Crowbar阻值范围,并分析Crowbar和Chopper投切时刻对双馈风力发电机安全低穿的影响,在MATLAB/Simulink仿真平台中建立1.5 MW双馈风力发电机组模型,验证了Crowbar和Chopper保护电路的有效性。     

矩阵式变换器励磁的双馈发动机系统建模与仿真

从交－直－交变换的空间矢量调制方法综合出矩阵式交－交变换器的开关控制规律，建立了矩阵式匀－交变换器的仿真模型；根据双馈发电机的数学模型和基于动态同步轴系的双通道多变量反馈励磁控制策略建立了双馈发电机的仿真模型和励磁控制模型，结合矩阵式交－交变换器的仿真模型构成双馈发电机系统的仿真模型；仿真研究了双馈发电机系统的稳态调节特性和暂态特性；仿真研究了双馈发电机感电势及定、转子电流谐波问题。     

双馈异步风力发电机新型无位置传感器控制方法

为了解决风力发电机系统中位置传感器故障率高、维护困难的问题,提出了一种双馈异步风力发电机新型无位置传感器控制方法。该方案通过测量定子电压计算定子静止坐标下的定子磁链矢量,同时通过测量的转子电流和重构得到的转子电压计算转子坐标系的定子磁链矢量,根据定子磁链矢量在不同坐标系下的位置获得转子位置角度。和已有方法相比,该方法仅需测量定子电压和转子电流作为反馈量,计算量较小且不需要定子电流信息。实验表明,该控制算法具有良好的动态和稳态性能,达到了较高的转子位置和转速观测精度,适合双馈异步风力发电系统的变速恒频运行。     

双馈异步风力发电机新型无位置传感器控制方法

为了解决风力发电机系统中位置传感器故障率高、维护困难的问题,提出了一种双馈异步风力发电机新型无位置传感器控制方法。该方案通过测量定子电压计算定子静止坐标下的定子磁链矢量,同时通过测量的转子电流和重构得到的转子电压计算转子坐标系的定子磁链矢量,根据定子磁链矢量在不同坐标系下的位置获得转子位置角度。和已有方法相比,该方法仅需测量定子电压和转子电流作为反馈量,计算量较小且不需要定子电流信息。实验表明,该控制算法具有良好的动态和稳态性能,达到了较高的转子位置和转速观测精度,适合双馈异步风力发电系统的变速恒频运行。     

变速恒频风力发电柔性并网及解列控制

根据交流励磁变速恒频风力发电运行的特点,将矢量控制的电网电压定向技术应用在双馈发电机的并网发电上,提出了基于电网电压定向的双馈变速恒频风力发电柔性并网控制策略,即在定子开路或接本地负载的情况下,根据电网电压以及电机转速涮节转子的励磁电流,在变速条件下实现几乎无冲击电流并网及输出有功功率和无功功率的解耦控制,并建立了交流励磁发电机柔性并网及稳态运行的控制模型.对柔性并网及其逆过程解列进行了实验研究,结果验证了控制策略的正确性和有效性.     

双馈电动机转子侧逆变电路设计与控制

文章描述了定子和转子分别由电网和交-直-交电流逆变器馈电的双馈感应电动机。在双馈电动机数学模型的基础上,对其进行稳态仿真。利用仿真结果设计功率因数调控系统,并对转子侧逆变电路进行设计和控制。考虑到电动机及功率器件的特点,在转子侧通过一个双馈变压器实现与逆变电路的耦合。经调试,系统可达设计要求。     

多相异步电机谐波电流与谐波磁势的对应关系

为了分析定子绕组流过非正弦电流时多相异步电机的运行性能,必须了解谐波电流与谐波磁势的对应关系。通过Fourier级数把非正弦电流分解为基波电流和一系列谐波电流,分别计算各次时间谐波电流所产生的不同次空间谐波磁势,得到谐波电流次数与产生的合成谐波磁势次数间关系且给出通用表达式。结果表明:多相异步电机谐波电流与谐波磁势间的对应关系不同于三相异步电机。分析了某十二相异步发电机未能建立基波电压却建立了谐波电压的原因,并提出了解决方法。     

连铸结晶器非正弦振动共振分析

根据谐波共振理论,连铸结晶器做非正弦振动且振频低于振动机构自然频率时,由于谐波频率是振频的整数倍,一部分幅值较大的谐波可引发共振.利用傅里叶变换对连铸结晶器非正弦振动加速度函数进行谐波分析,得该波形谐波幅值与振幅、振频、非正弦因子和谐波阶数的变化关系,从理论上给出一种削弱共振的方法.当结晶器振动机构的自然频率已知时,不同振频下可引起共振的谐波阶数是确定的.通过谐波幅值与各振动参数的变化关系,得到不同振动参数组合对应的谐波幅值.采用谐波幅值较小的振动参数组合,可削弱共振现象对连铸结晶器振动机构的不利影响,减小结晶器偏摆量,维持钢液液面稳定,改善连铸机工作状况.     

三重化“跳相”交交变频电路的研究

“跳相”交交变频是在传统交交变频的基础上的扩展,可以将输出频率提高到接近工频频率,且具有无环流、无死区的优点。与单重化交交变频相比,三重化“跳相”交交变频电路具有改变输出电压的能力,相对于现有变频器具有容量大、电压等级高、成本低的优点。以反并联桥电路为基础介绍了“跳相”交交变频的基本思想,以三重化为例,根据电压矢量叠加的方法分析了可能的叠加结果,总结出电压变化的范围,并从中选出三组作为实例,用MATLAB进行了仿真,最后搭建了实验平台,进行了实验分析,实验结果表明理论和仿真分析正确。     

三相桥式全控整流电路中的谐波分析

以大电感负载为例对三相桥式相控整流电路网侧电流进行傅立叶级数展开,得出结论：三相桥式相控整流电路相当于一个包含高次谐波的电流谐波源。对其负载侧电压进行傅立叶级数展开,得出结论：三相桥式相控整流电路相当于一个包含高次谐波的电压谐波源。     

基于谐波提取技术的风机频率自适应研究

为解决风机受谐波干扰引起电压畸变和频率波动从而影响风机并网稳定运行的问题,提出频率自适应锁相方法,以谐波提取电路为基础,设计具有滤除风机谐波功能的NSOGI (new second-order generalized integrator)锁相环。首先,在谐波提取电路中加入基波谐振电路,验证谐波提取前后锁相环的锁频精度;其次,在传统锁相环基础上加入直流抑制器,对输入信号的频率进行跟踪;最后,进行理论和仿真分析,对比DSOGI-FLL谐波提取前后电路中的频率偏差,验证2种锁相环的锁频精度。结果表明：在谐波提取电路中加入基波谐振电路,减少了谐波对基波源的影响,提升了谐波提取的效果;在抑制风机电压畸变和直流谐波方面,NSOGI 锁相环效果较好,锁频精度较高,验证了方法的可行性和正确性。采用NSOGI对电压和频率进行控制,能够提升供电可靠性,改善并网电能质量,为风机并网稳定运行提供了理论参考。     

可选择谐波型有源滤波器的检测及其闭环控制

为了实现对电力系统谐波的实时和精确补偿,该文提出了一种用于有源电力滤波器任意指定次谐波的检测方法以及基于该检测方法的闭环控制方法。这种有源电力滤波器由选择性谐波检测环节、电压控制和电流控制环节组成。为了补偿数字控制器和逆变器带来的延时,在检测环节中加入了预测补偿角。电压闭环控制方法借助检测环节实现了对谐波电流发生电路中逆变器直流侧的电压控制。电流闭环控制方法使得实际补偿电流精确地跟踪检测出的谐波指令电流。仿真结果验证了该控制方法的正确性,在采用上述方法后,电源电流得到根本的改善。     

高频焊接设备的谐波分析与治理

分析了三相交流调压电路的电路结构及其电源电流波形;建立了一个三相交流调压电路的具体应用实例--高频焊接设备的仿真模型,并对其线电流的谐波状况进行了仿真分析,仿真结果与现场谐波测试结果进行了对比分析,二者相符,说明仿真电路模型正确.针对设备的谐波状况设计了两组单调谐滤波器和一组二阶高通滤波器,对加入了LC滤波器的电路进行仿真验证,发现电源线电流的高次谐波含量大幅度减少,波形接近正弦波,这证明了谐波治理方案设计的正确性.     

对称六相和三相PMSM串联系统反电动势谐波效应补偿控制

提出了单逆变器驱动对称六相和三相PMSM串联系统的谐波效应补偿控制策略.针对实际对称六相PMSM非正弦反电动势中高次谐波将会对该串联系统的运行产生耦合的问题,建立了对称六相PMSM和三相PMSM串联系统的虚拟多电机耦合模型,揭示了对称六相PMSM中主要的二次谐波对串联系统解耦控制的影响机理,提出了消除六相PMSM中等效辅电机产生的转矩脉动耦合的控制方法,分别进行了变速变载对比仿真.结果表明:所提补偿控制策略能够改善反电动势中含有最主要二次谐波产生的转矩脉动对串联系统运行的耦合问题,实现了两台串联电机的独立控制.     

大型办公楼配电系统的谐波评估与抑制

为评估大型办公楼配电系统的谐波水平，寻求抑制谐波的方法，对该系统的特点进行了分析．应用公用电网谐波国家标准，确定了两层公共连接点（ＰＣＣ）上的谐波限值．在香港的１４ 座办公楼中对各ＰＣＣ的谐波水平进行了评估．发现有些情况下电压和电流的谐波畸变水平都超出了限定值，租户供电电路的谐波畸变尤其严重，有些直立干线上的电压总谐波畸变率甚至超过１５％ ．对照明、小功率用电和空调电路等分支电路中的谐波情况也进行了调查，总结了其谐波特点．基于对谐波评估结果的分析，提出了控制谐波源，减小直立干线阻抗，均衡布置非线性负荷，利用谐波的集合效应等谐波抑制措施．     

采用检测电源电流控制方式的串联型电力有源滤波器

分析了与并联型电力有源滤波器原理完全不同的、适用于补偿电压型谐波源的串联型电力有源滤波器的工作原理,阐明了其基于瞬时无功功率理论的检测电源电流控制方式,并据此提出了直流电压和ＰＷＭ 逆变器的控制方法．在此基础上研制了实验样机．实验结果验证了所提出的控制方法是有效的,并且表明串联型电力有源滤波器对电压型谐波源具有良好的谐波补偿能力．