PMSM矢量控制下逆变器母线电流频谱分析

逆变器直流母线电流频谱的准确解析是对电磁干扰进行分析及母线电容选取的重要理论基础。针对永磁同步(PMSM)作为负载时逆变器直流母线电流频谱的数学表达和理论求解方法分析了相电压基波和高次谐波对应的等效阻抗。分析得出:非凸极PMSM各次谐波对应的视在电感相等并且恒定;凸极式PMSM的基波电流可以在直轴和交轴上进行相量分解,其对应电感为直轴和交轴电感,高次谐波对应的电感随着转子的位置变化。理论计算时可以通过忽略高次谐波或取平均电感的方法来进行近似。给出了母线电流频谱计算的方法与过程。仿真和实验都证明了本文给出的计算方法及公式的正确性和有效性。     

基于最大化3次谐波的准Y源逆变器控制策略

与Y源逆变器相比,准Y源逆变器具有输入电流连续、元件额定值低等优点.将传统的简单升压及3次谐波控制策略应用于准Y源逆变器时,均存在电容电压大、电感纹波电流大的问题.针对该问题,提出基于最大化3次谐波的准Y源逆变器控制策略.对简单升压、3次谐波及最大化3次谐波控制策略进行仿真及实验比较,结果表明:相对于其他2种控制策略,最大化3次谐波控制策略能提高直通占空比、增强系统升压能力、提升直流母线电压的利用率,同时能减小电容电压和电感电流纹波.     

基于变压器等效电路模型的铁心振动研究

对变压器振动进行理论分析,得出变压器的铁心振动与励磁电流的平方呈线性关系.建立变压器的等效电路模型,通过电路仿真及matlab傅立叶变换输出电流频谱图分析,验证负载电感发生显著变化时,励磁电流高次谐波亦发生了显著变化,且主要集中在奇次谐波部分.理论分析及仿真结果综合表明:随着负载电感显著变化,励磁电流高次谐波发生相应的变化,铁心的振动频谱亦会发生显著变化.     

云广±800 kV特高压直流线路通信干扰计算

为了分析直流输电线路对通信干扰的影响,提出了一种准确计算直流输电线路对电信回路电磁干扰影响的方法.首次将交直流基波和谐波潮流统一算法应用于通信线路干扰计算中,在考虑了直流输电线路分布参数的情况下,进行了各种运行方式下直流输电线路的谐波电流和电压的计算,发现交流母线基波电压相位差对谐波电流计算有着不可忽略的影响.同时,利用线路的具体结构进行了通信干扰计算所需的各种参数的计算.在此基础上,根据不同运行方式分别计算了直流线路谐波电流正序、零序分量通过感性耦合引起的通信干扰,给出了云广直流线路在不同接近距离时通信回路上的等效干扰电压.提出的方法对正确地计算通信干扰有现实的意义.     

磁势自平衡回馈补偿式直流传感纹波抑制研究

基于磁势自平衡回馈补偿式直流传感机理,导出了磁势自平衡回路的电流波形曲线．根据铁芯近似矩形磁化曲线的特性,通过对电流波形的分析,拟合了描述电流波形的函数表达式,电流波形函数为不连续函数且有周期性．利用傅里叶级数对其进行了频谱分析,计算了次数小于19次的各次谐波电流均方根值的频谱数据．从频谱分析结果可知,在各次谐波中,基波占主导地位．主要考虑基波分量,分析并计算了滤波电感的数值．系统加入33mH的电感后,纹波系数由1．025减小到0．150。     

电网短路状态下并网逆变器的谐振控制

为了改善电网短路故障情况下直驱式永磁风电系统的并网逆变器控制性能,提出基于比例积分谐振控制器的并网逆变器直接功率控制算法,通过设置基频谐振控制器实现网侧变流器输出电压、电流信号的无静差跟踪,同时在直流母线侧通过2倍工频谐振控制器可以抑制电网故障状态下直流母线的电压波动．与传统网侧逆变器的交直轴电流双闭环PI控制相比,该算法无须分离正负序电流分量,从而避免了电流滤波环节带来的系统带宽减小的弊端．在PSCAD／EMTDC环境下建立基于背靠背变流器的1．5MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果表明：当电网短路导致电压不平衡时,结合能量卸荷电路能够抑制直流母线电压的升高,限制了电网过电流,可以实现网侧逆变器的单位功率因数控制,增强了风电机组的故障穿越能力．同时搭建了10kV·A样机系统,试验波形证明了系统设计与控制策略的正确性和先进性．     

云广±800kV特高压直流线路通信干扰计算

为了分析直流输电线路对通信干扰的影响,提出了一种准确计算直流输电线路对电信回路电磁干扰影响的方法．首次将交直流基波和谐波潮流统一算法应用于通信线路干扰计算中,在考虑了直流输电线路分布参数的情况下,进行了各种运行方式下直流输电线路的谐波电流和电压的计算,发现交流母线基波电压相位差对谐波电流计算有着不可忽略的影响．同时,利用线路的具体结构进行了通信干扰计算所需的各种参数的计算．在此基础上,根据不同运行方式分别计算了直流线路谐波电流正序、零序分量通过感性耦合引起的通信干扰．给出了云广直流线路在不同接近距离时通信回路上的等效干扰电压．提出的方法对正确地计算通信干扰有现实的意义．     

水力发电变流调速系统关键设计和实验分析(英文)

直驱型水力发电系统使水轮机与发电机之间直接相连,为提高系统效率和可靠性,减少系统在进行有源逆变时,交流侧电感的大小影响系统静、动态性能,从稳态和瞬态电流跟踪出发,提出了满足水力发电系统要求的交流侧电感设计的新方法.针对传统的直流侧电容的参数设计方法的不足,即没有考虑PWM开关周期的延时而导致的整流器和逆变器同时向直流母线馈电的问题,提出了直流侧电容容量最小化的设计方法,对所设计的变流调速系统的特性进行了仿真和实验验证.结果表明,设计的变流调速系统不仅具有能量双向流动的特性,而且具有网侧功率因数可控,电流谐波含量低,直流母线电压泵升高快且可控的优点.     

逆变器并联系统的等效电路

由典型的双闭环逆变器的控制框图,根据频率是否在逆变器的带宽范围内,得出了逆变器在直流、基波频率和高次谐波频率下的等效电路。说明了直流等效电路和基波频率下的逆变器等效电路与控制参数和主电路参数都相关,而高频等效电路只与逆变器主电路中的滤波器参数有关。根据单台逆变器的等效电路得到了并联系统的等效电路,给出了并联系统的在不同等效电路下环流的大小。仿真结果验证了所给等效电路的正确性。     

应用牛顿法的高压直流输电系统非特征谐波潮流算法

针对高压直流输电系统非特征谐波潮流算法中非线性方程组具有变量多、维数高的特点,采用牛顿-拉夫逊算法迭代求解,提高了非特征谐波算法的收敛性,推导了换流装置交流侧三相电流和直流侧电压及Y、d换流变压器Δ绕组内零序环流的解析式.根据交、直流网络与换流装置的相互关系,组成换流站母线三相谐波电流平衡方程、直流网络谐波电流平衡方程,形成了修正方程式,以统一基波和特征谐波潮流结果为初值,运用牛顿-拉夫逊算法迭代求解全系统非线性方程组.采用该算法计算了南方电网云广±800 kV特高压直流输电系统非特征谐波潮流,计算结果合理,收敛性良好,证明了所提算法的正确性和有效性.     

切换系统下永磁同步电机混杂系统模型

永磁同步电机在实际控制运行状态中,不但包含连续状态,还包含离散状态,无论针对哪种状态进行单一控制都无法获得良好的效果.因此结合工程实践,在考虑漏电感及直轴交轴电感的情况下,通过分析磁链方程,建立三相坐标系下永磁同步电机本体的非线性时变模型.针对逆变器建立其开关函数表,作为电机定子电压的离散状态,进而建立起永磁同步电机的开关混杂模型.通过开环状态下的仿真运行,证明了其正确性,为针对该混杂系统的控制及优化研究提供了基础.     

离散时间模型预测控制在光伏并网中的研究

针对光伏并网逆变器的工作特性,提出了一种基于SVPWM离散时间模型预测控制（MPC）的光伏并网,构建了一个新型的价值函数,建立了光伏并网系统数学模型．在每个采样周期内,根据预测控制模型,对三相并网逆变器的8个电压矢量进行筛选,得到使价值函数最小的电压矢量,并根据预测算法,计算出电压矢量在下一个采样周期中所作用的时间．通过Matlab／simulink分别对传统的滞环控制以及离散时间模型预测的光伏并网进行了仿真,验证了基于MPC的光伏并网具有更好的动态、静态特性,并网网侧谐波小,实现了旃由电流以及q轴电流的解耦控制,对光伏并网具有一定的意义．     

基于多新息限定记忆的永磁同步电机参数辨识

在永磁同步电机伺服控制系统中,为了抑制由电机参数变化导致的控制精度下降,引入了电机参数辨识修正调节器参数.为了增强辨识系统的抗干扰能力,提出将多新息方法与限定记忆最小二乘法相结合,增加单步递推数据量,对电机参数进行辨识.通过采集电机运行下的电压、电流及转速信号,对电机定子电阻、交直轴电感、转子磁链参数进行同时在线辨识.通过仿真及实验验证,多新息限定记忆最小二乘法辨识收敛速度快,能有效减小辨识结果的稳态误差且鲁棒性强.     

优化永磁同步电动机磁路结构设计提高性能指标

提高稀土永磁同步电动机（REPMSM）性能的关键在于转子磁路结构的设计,由于转子磁路结构不对称引起d、q轴电抗参数不相等,是影响起动性能和稳定运行性能的主要因素,如果转子磁路结构设计得不合理,不但稳定运行性能差,严重情况无法将REPMSM牵入同步转速。文中通过优化转子磁路结构设计,利用MATLAB／SIMULINK平台建模仿真,结合样机的设计值与实测值进行比较,阐述了优化REPMSM磁路结构设计时提高性能的关键,其结果表明该研究的正确性,具有一定的工程实用性。     

车载超高速永磁无刷电机驱动器

超高速永磁无刷电机因其低电感和高换相频率而普遍面临转子与定子过热的困扰,而发热的一个重要原因是进行脉冲宽度调制(PWM)引起的高频电流谐波.对于逆变器处直接斩波调速方式,需要通过提高斩波频率以减小电流谐波.但对于像燃料电池汽车空压机用10 kW级电机驱动器,现有功率开关器件无法同时满足开关频率和功率的要求.因此在逆变器处斩波调速并不是驱动超高速永磁无刷电机的理想方案.为了减小定转子损耗,本文从减小电流谐波的角度出发,设计了一台前置Buck变换器无位置传感器控制方波驱动器.通过反电动势滤波电路以及换相位置补偿角的优化设计将无位置控制的适用范围扩展到3000~100000 r·min-1,对开发过程中遇到的关键问题进行了分析并提出了相应解决方案.最后,通过实验验证了该驱动器的控制性能.     

作主轴传动的永磁同步电机弱磁控制系统

研究了一种双CPU全数字控制转子加额外磁阻铁心的新型表面式永磁同步电动机的弱磁控制系统,对系统中弱磁算法、转速计算和速度调节器作了深入探讨,得到了较好的实验结果.     

阻抗耦合的双Boost型三相直流侧有源电力滤波器

针对三相不可控整流桥,提出一种基于阻抗耦合的三相直流侧有源电力滤波器的拓扑结构及其控制策略,该滤波器由阻抗网络和不对称双Boost电路构成。控制策略采用平均电流控制,分别采用前沿和后沿调制方法来获取两个Boost电路的开关信号。与一般的直流侧有源电力滤波器相比,减少了1个有源开关和1个电容,可以降低成本,而直流侧也不再存在电压不平衡的情况。最后通过仿真验证了该拓扑结构的正确性和有效性。     

高频信号注入的PMSM无传感器低速运行优化控制

在无位置传感器永磁同步电机(PMSM)的零低速运行控制中,多采用高频信号注入法跟踪位置信息,这将造成转矩波动和时滞问题.结合滑模速度控制和高频方波信号注入,提出一种无滤波器的转子位置辨识方法.通过将方波信号频率提升至逆变器开关频率,利用基波信号周期远小于高频注入信号周期的特点,在单次高频信号注入周期内,通过两次电流采样,避免了使用传统高频信号注入中的信号分离,同时去掉滤波器,有效提高系统收敛速度.仿真结果表明,与传统的高频信号注入法相比,该方法能实现PMSM无位置传感器控制下高精度的低速运行,且具有良好的稳态特性和动态性能.