变速恒频风力发电系统网侧PWM变换器控制策略

通过建立应用于恒频变速风力发电系统的三相电压源型PWM变换器在两相旋转坐标系下的数学模型,针对三相电压源型PWM变换器输出电压响应慢的缺点,本文采用电压电流双闭环控制的网侧变换器及空间电压矢量SVPWM调制方式,在Matlab/Simulink中进行了系统建模和仿真研究。仿真结果表明,该控制策略能够快速调节直流侧电压达到稳定,能够控制输入电流波形及相位,验证了该控制策略的可行性。     

矩阵变换器输入侧电流的反步法控制

针对矩阵变换器输入侧电流易受到电网电压波动、负载变化的影响这一问题,提出了一种新的反步法控制策略,并应用于矩阵变换器上.通过PARK变换将矩阵变换器转化为dq坐标系下的数学模型,运用反步法控制策略设计了矩阵变换器输入侧电流的控制器,并和采用PI调节器的矩阵变换器进行了对比实验.仿真结果表明反步控制策略设计的控制器在负载变化及三相输入电源降落的情况下实现了对输入电流的快速跟随,谐波分析表明由反步法控制所带来的总谐波污染很小.将反步法控制策略用于数字信号处理器TMS320F2812进行编程实现,并进行带阻感负载的实验.结果表明矩阵变换器输入侧电流波形具有很高的正弦度.仿真及实验结果说明了反步控制策略的有效性、可行性.     

基于MATLAB的三相电压型变换器的仿真

电压型变换电路是利用PWM控制方式以及由全控型器件组成的电路,具有网侧电流谐波低、单位功率因数、能量双向流动等优点.文中对三相电压型PWM变换器的原理及控制策略进行分析,利用MATLAB建立三相电压型单桥和双桥逆变电路的模型,并对基于PWM控制的ACDC-AC变换器进行仿真,仿真结果验证此变换器做为负载模块具有提高电能质量管理的作用.     

单相串联型直流侧有源电力滤波器

提出了一种单相串联型直流侧有源电力滤波器。与传统的单相有源电力滤波器相比,有源开关的数量减少了一半,简化了电路结构,降低了成本。串联型直流侧有源电力滤波器采用双环控制,电流控制跟踪电源电压变化,电压控制调整有源电力滤波器的能量流向。通过改变有源电力滤波器上储能电容电压极性,实现对电感电流的连续可控,提供负载所需要的谐波电压,使电源电流成为与电源电压同频同相的正弦波,从而实现谐波治理。这种控制方法具有结构简单、补偿效果好等优点。仿真结果验证了所提出理论的正确性。     

电动机负载下TPMC线侧电流谐波分析

谐波污染已经影响了电力电子技术的应用和发展,三相矩阵交 交变频器(3 phasematrixAC ACconverter,TPMC)具有高功率因数、低谐波污染等优良特性,文中研究了电动机负载下矩阵变换器的线侧电流谐波特性.基于TPMC的基本调制算法,给出了输出线侧电流和输入电流关系;根据瞬时无功率理论,分析了输入输出不平衡时TPMC带电动机负载情况下线侧电流谐波,得到了线侧电流谐波与不平衡率的数学表达式;利用上述理论给出了线侧电流谐波与不平衡率的关系曲线;证明了输入电流谐波与输入电压不平衡率、输出功率均成正比,但与调制输入电流移相角的余弦值成反比.     

变速恒频风力发电用双PWM变换器的协调控制研究

在研究网侧变换器与机侧变换器的传统协调控制策略的基础上,为提高网侧变换器对机侧变换器的响应速度,提出了一种改进型协调控制策略。该协调控制策略将双馈电机转子侧有功电流动态微分值引入直流母线电压控制中。有效提高了网侧变换器对机侧变换器的负载响应能力,从而改善了直流母线电压的波动。仿真和实验验证了所提出的协调控制策略的正确性和可行性。     

半桥式零电流转换谐振变换器的研究

对一种半桥式零电流转换谐振变换器 (HBZCTRC)电路拓扑结构进行了详细的分析 ,通过在开关桥臂增加有源辅助谐振网络的方法来实现变换器主开关绝缘栅双极性晶体管 (IGBT)的零电流关断。该变换器的零电流开关范围非常大 ,与负载无关。文中详细分析了它的工作原理 ,给出了在半个周期的主要电流电压波形和各个阶段的电路状态图。并分析了辅助谐振网络参数对变换器工作的影响。研制了一台采用半桥式零电流转换谐振变换器的主电路结构的 IGBT弧焊电源样机 ,实验验证了这种零电流变换器具有适应电压电流变化范围广的特点     

基于SVPWM的直驱式风电系统网侧变换器控制策略

对基于SVPWM调制的直驱式风电系统网侧变换器的控制策略进行了研究,变换器采用了三相电压源型PWM结构,对其进行了分析并基于电网电压矢量定向控制,提出采用旋转轴电流线性化解耦控制策略的网侧变换器的数学模型,在双环控制中,采用了一种新型的PR控制策略。仿真结果表明,该系统运行稳定,动态响应快,输出直流电压稳定,且脉动很小,各项性能优良。     

基于能量回馈技术再并网系统的设计与实现

针对有源能量回馈控制问题, 通过分析电机制动状态下电流波形和能量转换过程, 并在同步旋转dq坐标系下建立三相电压型并网逆变器的数学模型, 采用直接电流控制的空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法, 实现了并网回馈电流有功分量和无功分量的独立控制, 并搭建了能量回馈系统的实验平台, 完成了三相并网逆变器的电阻负载实验和并网回馈实验. 该系统解决了能量回馈过程中注入电网时产生的问题, 并能实现网侧单位功率因数控制.     

多电平矩阵变换器系统的数学模型

多电平矩阵变换器（MMC）是在多电平逆变器和传统矩阵变换器（CMC）的基础上发展的一种新颖电力电子变换器.笔者介绍其拓扑电路,采用基于空间矢量调制策略,以电容电压、输入侧电流和输出侧电流为状态变量,建立了由供给电源、输入电感、多电平矩阵变换器和阻感性负载组成的系统的状态平均模型,为设计其控制器及深入研究提供参考.     

准谐振变换器的建模与性能分析

以Boost式零电流开关准谐振变换器(ZCS—QRCs)为例，论述了准谐振变换器的工作原理．利用基于电路拓扑的简化分析技术建立了非线性动态电路模型，并对其电压转换比在不同负载下与开关频率的关系曲线进行了分析．结果表明，要在不同负载和不同输入电压下得到符合要求的输出电压，需采用全波模式下的脉冲频率调制策略．另外，对输出电压的阶跃响应曲线进行仿真分析，该模型易于利用MATLAB软件仿真，结果具有大信号瞬态响应曲线．     

交错控制双输入Buck变换器的工作模式及输出纹波电压分析

针对两路输入电压大小不等而导致交错控制双输入Buck变换器工作模式复杂、参数设计困难的问题,将变换器的两路输入电压分3种情况进行分析和讨论,并且建立了变换器工作于连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)的临界负载、电感电流和输出纹波电压数学模型。研究发现,变换器的临界负载随两路输入电压压差的减小而增大,电感电流纹波及输出纹波电压随两路输入电压压差的减小而减小;当两路输入电压相等时,变换器的临界负载达到最大,电感电流纹波及输出纹波电压达到最小。最后搭建了双输入Buck变换器实验平台,并通过给定的3组输入电压进行实验分析,实验结果验证了变换器的工作模式以及输出纹波电压数学模型的正确性。研究结果可为交错控制方式的双输入Buck变换器的参数设计提供理论依据。     

一种隔离型双向软开关DC/DC变换器

针对双向DC/DC变换器存在的开关损耗高等问题,提出了一种新型的隔离型双向软开关DC/DC变换器。该变换器由对称的拓扑结构组成。在电感和变压器漏感的作用下,变换器中的开关元件能够在较大的负载范围内实现零电压开关,同时在脉宽调制的控制下,二极管实现了零电流关断。这些措施减小了开关损耗、电压电流应力以及电磁干扰。分析了工作原理和开关过程,研制了一台500 W的试验样机并进行了试验。试验结果证明:在轻载和重载的条件下,所有的开关管都能够零电压导通,同时二极管能够在电流为零(ZCS)的情况下自然关断。     

用于Boost变换器的无负载电流传感器滑模-预测控制策略

Boost变换器作为升压DC-DC变换器被广泛应用于光伏发电、储能及电动车领域。然而由于Boost变换器的右半平面零点的频域特性,传统的PI控制策略会限制变换器的动态性能,在较大负载突变的情况下造成较大的输出电压波动,进而造成过压或欠压故障;预测控制可以有效提高动态性能、避免调整控制参数以及可增加系统约束,但由于系统参数不匹配及对损耗的忽略会造成输出电压的稳态静差。为了减小负载突变带来的电压波动同时兼顾稳态特性,本文提出了无负载电流传感器的滑模-预测控制策略,外环采用滑模面生成电感电流指令值,内环采用无差拍预测控制,并使用了滑模观测器来观测电流。该控制策略不需要负载电流传感器,相比PI控制器,不仅可以同时减小负载突变时的输出电压波动和过渡时间,还可以有效限制稳态静差。实验验证了该套控制策略的性能优越性。     

双馈调速系统网侧PWM变换器前馈控制策略分析

为保持输出直流电压的快速稳定,减小电容容量,并提高系统的可靠性、抗扰动性能,本文主要根据变换器的输入、输出功率平衡关系,分析了网侧PWM变换器前馈控制策略提高系统的抗负载扰动和电网电压波动能力。     

单相桥式全控整流电路中的谐波分析

对单相桥式会控整流电路纯电阻负载和大电感负载的负载电压波形和输入电流波形进行傅立叶级数展开,说明相控整流电路对于交流侧相当于一个谐波电流源;对于直流侧则相当于一个谐波电压源．     

基于负载电流前馈补偿的网侧变流器控制

保证母线电压恒定是风电系统稳定传输能量的关键,当电网受到扰动时,快速控制变流器响应,保持功率平衡,以使并网系统保持稳态运行.根据功率平衡原理,结合前馈和反馈的优点,利用小信号分析法,提出一种负载电流的前馈控制策略.引入负载电流前馈项,抵消来自系统故障下的扰动,缓和了风电系统能量失衡,保证了直流电压稳定.系统仿真波形显示,该策略不仅缓和了直流侧电压暂态波动,还能发出无功功率帮助系统恢复稳态运行.     

移相全桥软开关变换器拓扑分析

移相全桥软开关变换器从基本的移相全桥(FB)零电压(ZVS)脉宽调制(PWM)变换器,发展到移相全桥零电压零电流(ZVZCS)PWM变换器,及移相全桥零电流(ZCS)PWM变换器,进而又产生一系列其它新型的移相全桥电路,构成了这一类很具有发展和应用前景的变换器.比较分析了上述3类主要的移相全桥软开关变换器的拓扑结构、工作特点和各自的优缺点.改进的FB-ZVS-PWM变换器扩大了滞后臂ZVS负载范围.FB-ZVZCS-PWM变换器解决了滞后臂软开关负载范围问题,滞后臂较适合用绝缘栅极双极型晶体管(IGBT).FB-ZCS-PWM变换器可以实现各个功率管的ZCS,更适合大功率场合.     

基于自适应限流电流互感器取能电源设计方法

针对输电线路电流大小大范围波动导致在线取能装置能量溢出的问题,通过在电流互感器直流侧增添泄能电路,利用泄能电路的电流值对取能负载进行限流。首先在分析电流互感器取能原理的基础上建立取能负载模型,推导出负载电压与电流互感器母线电流的关系。通过引入开关电路,由脉冲信号与电流比较器结合产生的信号控制晶体管的导通与关断,从而解决电流过大时能量溢出的问题,给出了稳压电路的实现形式,建立整个装置的等效模型。同时建造试验平台,证明了该方法能够在母线电流变换的条件下达到自动调节取能负载电压的效果,从而有效地改善取能装置在大输入电流下的能量溢出状况,可见所提方法的可行性。     

耦合电感升压变换器开关管应力降低的研究

为了解决传统的升压电路拓扑因为受到寄生参数的影响而导致电压增益会受到极限占空比的限制,以及传统的耦合电感升压变换器由于漏感的存在而导致的开关管两端电压电流应力较大等一系列问题,在此提出一种新型的可用于光伏发电系统的、具有高增益和低电压电流应力的耦合电感升压变换器。该变换器在传统耦合电感升压变换器的基础上增加了由二极管、电感以及电容组成的无损吸收电路。由于耦合电感具有变压器效应,因此,相对于传统升压电路来说,耦合电感的这一特性,使电路中的电压增益有了较大的提高;由于电感具有抑制电流上升的作用,因此,开关管开通时,减轻了开关管的电流应力;在开关管S的两端并联由电感、电容以及二极管组成的无损吸收电路,有效吸收耦合电感升压变换器中的漏感能量,使得开关管两端的电压尖峰得到抑制,当开关管S彻底关断后,电容和电感通过副边绕组和输出二极管,将能量传递给负载,实现无损传输,进一步提升了电压增益。为了验证该新型耦合电感升压变换器的有效性,故在MATLAB/Simulink平台上搭建了该新型变换器和传统耦合电感升压变换器的仿真模型。通过对比2个模型的相应仿真波形,可以看出,相对于传统的耦合电感升压变换器,该新型变换器具有更高的电压增益,同时,开关管上的电压和电流应力也相对较小。