三相Boost型PWM整流器改进控制策略仿真研究

为提高三相Boost型PWM整流器直流母线电压的抗扰性,探究了电压波动的直接原因,在传统的控制器工程整定法基础上,结合模糊控制技术,提出了一种基于电压偏差｜EV｜和交流例电流空间矢量模值变化率（dAi／dt）的二维模糊PI改进控制策略。为了提高仿真效率,选择既能反映整流器本质特征又能节省运算时闽的低频模型作为研究对象,在电网电压对称跌落和负载突变两种扰动下,对直流母线电压响应进行了数值仿真,仿真结果表明,改进后的控制策略较传统控制策略的效果有显著改善。     

基于dq稳态模型的双级矩阵变换器功率特性研究

利用三相静止坐标到同步旋转坐标的变换技术(dq变换),建立了dq坐标系上TSMC系统的稳态数学模型(dq模型),推导了TSMC电压增益、有功功率、无功功率、网侧输入功率因数角等特性的解析表达式,并利用开关模型仿真对dq模型的正确性进行了验证.在此基础上以15开关电路TSMC为例,绘制了其有功功率、无功功率、网侧输入功率因数角的特性曲线,分析了滤波参数、负载及控制变量对功率特性的影响,得出了一些有意义的结论,分析结论对于TSMC系统的设计和控制具有一定的指导意义.     

光伏并网发电系统及其控制策略的研究与仿真

详细分析、研究了太阳能光伏并网发电系统的工作原理,建立了系统功率输出级的数学模型;提出了基于改进型重复控制和电网电压前馈控制相结合的复合控制策略,重复控制可以抵消周期性的负载扰动,改善稳态情况下的并网电流波形;电网电压的前馈控制可以抵消电网的影响,使系统近似成为一个简单的无源跟随系统;在MATLAB/SIMULINK环境下建立了系统功率输出级的仿真模型,并分别采用了不同的控制策略进行仿真;结果表明,在电网电压畸变时,本控制策略可以更有效改善并网电流的波形,降低并网电流的总谐波畸变率(THD).     

基于电压型换流器电网间同期并列仿真研究

就电压型换流器用于实现电网间同期并列进行了仿真研究。该方法是以电力系统的有功功率-频率理论和无功功率-电压理论为理论依据,从系统负荷的角度出发,通过改变系统负荷的有功功率和无功功率的大小达到调整频率差和电压差的目的,有别于现有的调整发电机转速和励磁进行调频和调压的方法。用该方法解决了电网间同期并列时,变电站无法调整频率差和电压差的问题。变电站运用该技术,配合调度和调频电厂,在待并网电网间实现功率传递可加快并网速度,缩短并网的时间、提高并网的自动化程度。仿真软件,对差频并网的两种情况即频率和电压两者都高的情况和频率低而电压高的情况通过PSCAD/EMTDC进行了仿真。仿真结果表明通过背靠背电压源型换流器在待并列两侧系统间进行有功功率和无功功率的传递可以调整两侧系统的频率差、电压差和相角差,使两侧系统快速满足同期并列条件,完成并列操作。     

静止无功发生器动态模型和非线性逆系统-PI控制策略研究

应用状态空间平均建模法推导出静止无功发生器(SVG)的动态数学模型.基于此模型,采用双变量传统PI控制策略控制SVG系统,发现该控制策略在两个控制目标变量(无功功率和直流侧电压)的动态性能方面存在不足.依据所建立的动态数学模型推导出SVG系统的逆函数,由此进一步得出非线性逆系统-PI控制策略以提高SVG系统无功功率和直流侧电压的动态响应速度.应用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建SVG的控制系统模型,仿真结果表明了SVG动态教学模型的正确性和非线性逆系统-PI控制策略的有效性.     

基于PLECS的直驱永磁风电系统直接功率控制研究

在研究风力机特性和永磁同步发电机运行机理的基础上,建立了直驱式永磁风力发电系统数学模型,在实现最大风能捕获的同时,分析了负载变化对发电机侧电能转换单元控制参数的影响。对于网侧逆变器控制,采用基于直轴虚拟电网磁链定向的直接功率控制,避免了对电网电压的检测和电流闭环控制,有效简化了系统结构,提高了工作可靠性。通过在Matlab/Simulink环境下嵌入PLECS工具箱进行仿真研究,结果表明该系统具有较好的控制鲁棒性和低电压穿越能力,进一步验证了基于PLECS工具箱进行风电系统建模与仿真的可行性。     

航空电动推进系统控制及半物理仿真研究

针对一类采用有限能量供电的新型航空电驱动系统,研究系统的最小损耗电流控制及母线电压直接前馈控制问题。提出一种考虑电机铁损的永磁同步电机（PMSM）Γ型等效电路模型,推导满足电机电磁损耗最小的励磁电流表达式。电机转子磁链定向控制,在dq轴电流解耦控制中引入dq轴电流近似表达式。同时,针对电源电压跌落现象,在逆变器空间矢量调制算法中引入母线电压的实时检测值。基于dSPACE半物理仿真实验平台,研制成功航空电驱动系统地面半物理仿真实验系统,给出了系统结构设计及基于MATLAB/SIMULINK的实时控制系统模型。实验结果表明,采用最小损耗电流控制及母线电压直接前馈可以扩宽PMSM高效运行范围,有效抑制电源电压扰动对系统的影响。

Abstract：

A loss minimization current control （LMC） and DC bus voltage feedforward control for a novel aero electric propulsion system with limited power supply were researched. The optimal magnetizing current expression was derived from a Γ equivalent circuit,with taking the iron losses of permanent magnet synchronous motor （PMSM） into account. Adapting rotor field oriented control,the d and q_axis decoupling current control was designed based on an approximate expression of d and q_axis current. As the output voltage sag of battery packs,the sampled value of DC bus voltage was used in the space vector modulation generation algorithm. Hardware-in-loop （HIL） simulation system for this electric propulsion system,based on dSPACE is constructed and the HIL system structure design and real time control module under MATLAB/Simulink were proposed. A variety of experiments was carried out. And experiments result shows that LMC can extend the PMSM operation area with high efficiency as well as restrain the influence caused by the DC bus voltage sags.     

基于PWM技术的船舶轴带发电系统并网运行仿真

采用PWM整流-逆变技术的新型船舶轴带发电系统是当今船舶行业的重点研究领域之一,而逆变器与柴油发电机组的长期稳定并联运行问题是该系统的关键问题之一,将柴油发电机组的有功功率-频率和无功功率-电压下垂特性引入到逆变器控制器可以解决该问题。介绍了新型船舶轴带发电系统的结构及运行原理,分析了基于引入的下垂特性的并联运行控制策略,基于Matlab/Simulink仿真软件建立了逆变器及其控制器、柴油发电机组以及系统仿真模型并进行了系统并联运行仿真。仿真结果表明控制策略是正确可行的。     

一种适用于电动车的直流调速系统仿真

针对带电流截止负反馈电压闭环直流调速系统的不足，在对原系统改进的基础上，提出了一种新的基于电压控制策略的直流调速系统：电压／电流双闭环直流调速系统。文中较详细地分析了改进后系统的工作原理，同时对改进前后的系统进行了对比仿真研究，仿真结果表明，改进后系统的动态性能，特别是起动性能得到了改善。     

一种新型基于双闭环PID控制的SVC控制系统研究

基于瞬时无功功率理论和双闭环PID控制构架，设计了一种新型的FC-TCR型SVC控制系统。为实时补偿电网中瞬时无功功率的变化，采用dq同步旋转坐标变换方法，精确检测系统功率，有效克服电网电压波形畸变给P、q运算方法带来的误差；采用双闭环PID控制结构，内环为电压调节，外环为功率因数校正，使SVC装置能同时达到功率因数校正和改善电压的目的。仿真研究结果表明，此新型SVC控制系统对稳定和抑制电压波动，提高功率因数，具有响应快、精度高的特点。     

双馈发电机最大风能捕获和转换策略的仿真

为了最大限度地利用风能,提高风力发电系统的效率,提出了一种既可实现双馈发电机系统低于额定风速下的最大风能捕获又可使得电机铜耗最小化运行的优化控制策略。在分析风力机特性和双馈发电机基本电磁关系的基础上,推导了双馈发电机实现最大风能捕获和转换的定子有功功率和无功功率的数学模型,并应用基于动态同步轴系下的双馈发电机励磁控制策略实现了系统的最优控制。利用Matlab/Simulink对不同风速下双馈发电机系统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和可行性。     

高比例分布式发电接入配电网自适应控制方法

针对因分布式电源(DG, Distributed Generation)并网时线路存在压降损耗造成的无功功率输出精度不稳,以及因DG孤岛下发生功率缺额时造成DG出口电压和频率均出现大幅下降的问题,提出了一种改进下垂控制策略,解决了DG接入配网运行稳定性问题。在DG模型增加下垂输出功率的f-U反馈调节和压降补偿环节,将该控制系统应用于有源配电网的准同期并网模式、孤岛模式及两种模式的切换动态时域暂态响应过程,仿真结果表明了改进下垂控制策略的可行性,验证了该方法能实现电压频率的稳定和有功无功的有效控制,可以为有源配电网的稳定运行控制提供理论基础。     

基于混合建模仿真的大型风电场降损控制

由于大型风电场变压设备多、集电线路长,在实际运行中集电系统损耗突出,对此提出一种利用风电机组作为分布式无功源,以优化风电场内潮流、降低集电系统总体损耗的无功/电压控制策略。同时,为提升风电场建模以及多场景降损优化仿真的效率,设计了一种基于对象模型组态与控制算法编程相结合的混合建模仿真方案,风电场模型采用模块组态建模,并由控制算法形成的引擎文件自主调用实施仿真优化。通过对某125 MW大型风电场进行降损控制的算例研究,验证了所提控制方案的有效性和混合仿真建模方法的高效性。     

有源电力滤波器直流侧电压控制系统的仿真

针对有源电力滤波器的特点,提出一种用MATLAB/Simulink元件库中的电力电子器件建立闭环控制系统的仿真模型,用特有的S函数对改进的ip-iq算法编程实现。仿真分析了投入APF前后系统建立过程各个变量的状态变化,针对其结果进行了定性分析研究,分析影响APF投入及其直流侧电压控制的各种因素。仿真分析表明,系统仿真模型有效地模拟了系统启动过程中,补偿电流指令及直流侧电压的过渡过程,对研究和应用数字化控制技术的有源电力滤波系统具有重要指导意义。     

多层前馈网络的一种模拟电路实现及仿真研究

本文在有源电力滤波器的多层前馈网络自适应谐波电流检测系统基础之上,通过系统构成和算法公式,首先提出了系统模拟电路的一种构成方法,并给出了电路实现框图。其次,为了利用ＰＳＰＩＣＥ电路仿真软件对所提出的模拟电路进行仿真研究,引入了宏模型概念。最后,对所推出的模拟电路进行了仿真研究。ＰＳＰＩＣＥ 仿真研究说明了所提出方法的可行性     

一种应用于单相DVR的检测算法与仿真

动态电压恢复器（DVR）是改善电压质量的一种有力工具。在电网电压畸变的情况下，能否快速而准确地检测出电网电压的畸变量，将直接影响DVR的补偿效果。针对目前电压检测方法中存在锁相误差较大及滤波器延时的不足，在分析了常用的基于瞬时无功功率理论的dq0变换方法和用于单相电路的dq0变换方法的基础上，结合一种新颖的软件锁相环技术，提出一种适用于单相DVR的新型电压检测算法，该算法可以有效提高锁相精度并避免了滤波器的延时。基于MATLAB的仿真分析结果验证了这种方法的正确性和实时性。     

风力发电和飞轮储能联合系统的模糊神经网络控制策略

针对于风力发电和飞轮储能联合系统,提出了一种新的控制策略。基于飞轮储能系统里矢量控制的感应电机,建立了系统的数学模型。在系统里,采用模糊神经网络控制算法实现直流总线电压的自动调整,达到稳定系统的直流总线电压的目的。仿真和实验结果证明,在风力发电和飞轮储能联合系统的能量控制过程中使用模糊神经网络控制算法实现了能量的快速存储和释放,起到了稳定系统电压的作用,取得了满意的控制效果。     

基于桥臂电流控制的风力发电并网逆变器研究

在大功率风力发电系统中,并网逆变器控制是实现电能转换与传输的重要环节。针对采用T型滤波器结构的风力发电并网逆变器,提出基于桥臂电流闭环结合前馈补偿间接控制逆变器并网输出电流的控制策略,并根据三相电压源型并网逆变器开关函数的数学模型进行了控制系统仿真研究。仿真实验结果证明采用该控制策略提高了并网逆变器的稳定性和动态性能,同时可以有效抑制并网节点输出电流中的电流谐波。