基于遗传算法改进的NLM策略

模块化多电平变换器(MMC)应用于高压直流输电等大功率场合时,脉宽调制中的正弦脉宽调制和空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略由于控制变量的增多会变得十分复杂,特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)策略也存在动态性能较差的问题。最近电平调制(NLM)简单并且适用于电平数较多的场合,可以使MMC具有良好的输出特性,但在电平数过低时存在误差较大的缺点。此处针对传统的NLM在电平数过低的分布式电网系统中会产生较大谐波的问题,引入遗传算法(GA)优化桥臂投入子模块数量取整函数,实现了电平数的增加及谐波含量的减少。仿真和实验验证了所提方法的有效性。

郑重声明

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基于开关电感的宽电压增益双向DC/DC变换器

此处提出了一种用于储能系统的基于开关电感的宽电压增益双向DC/DC变换器。该变换器在实现双向升降压的同时进一步扩大了双向变换器的电压增益,可以适应不同电压等级的储能电池;相同电压增益下功率器件占空比有效降低,进一步减小了输入电流纹波,有助于提高电池充电性能。分析了放电和充电两种工作模式的工作原理,并搭建实验样机进行验证。实验结果表明在输出电压稳定的工况下,该变换器放电模式可以实现0.5~5倍的电压增益,充电模式可以实现0.2~2倍的电压增益,证明了所提变换器的双向升降压能力和宽电压增益能力。

引入参数辨识的并网变换器事件触发预测控制

经典的三电平并网变换器模型预测算法具有计算资源占用度高、开关损耗大、控制精度受模型参数影响较大等缺点。为提高预测控制精度并降低系统损耗,此处提出一种引入参数辨识的三电平并网变换器的事件触发型有限控制集模型预测算法,该算法通过构建系统状态和动态事件触发条件之间的解析表达方程,利用系统状态实时反馈设置跟踪电流误差阈值的事件触发条件以减少系统计算损耗,同时,引入参数在线辨识,有效提高了系统参数鲁棒性,并实现了在尽量保持较小计算量的情况下还具有改善并网电流质量的优点。最后,构建了一台三电平T型并网变换器平台,实验结果表明,此处所提算法较之经典的模型预测方法有较大改善,具有较大的应用价值。

MMC子模块阻容及板卡功耗测试研究

换流阀作为模块化多电平换流器(MMC)柔性直流输电(HVDC)系统的核心设备,而子模块又是构成换流阀的最小电气单元,其运行可靠性直接关系整个HVDC系统的稳定性,因此,有必要对其核心元器件进行全面检测。在此研究一种测试电路及方法,首先,利用最小二乘法拟合电容的充电电压曲线,精准推导出电容容值;其次,基于能量守恒原理,反推二次板卡功耗;最后,根据电容的放电电压曲线,反推均压电阻阻值,并以工程子模块为例进行试验,验证所设计的测试电路及方法的正确性及高精度性,可适用于子模块元器件的厂内和现场检测。

IGCT门极驱动装置杂散电感测量与改进

集成门极换流晶闸管(IGCT)的关断能力高度依赖其门极驱动单元的换流能力,为了提高其换流能力,限制杂散电感是关键。分析了影响关断电路中杂散电感的主要因素,提出了抑制和减小电路杂散电感的方法,采用此方法将关断回路总杂散电感从13.6 nH降低到4.7 nH,最终达到3.5 nH,使门极电流峰值和上升率分别达到-6 120 A和-5 720 A/μs,满足4 500 V/4 000 A IGCT的驱动电路关断能力的要求。对环绕型关断电路的杂散电感进行详细划分和测量,针对采集的各部分电感分布量进行分析,结果对更高电流容量IGCT驱动电路板的设计有重要的参考价值。

一种新型三相双频PWM整流器

为了能够抑制开关纹波,同时提高整流器的转换效率,此处提出了一种新型三相双频脉宽调制(PWM)整流器拓扑结构和控制方法。三相双频PWM整流器由功率整流单元和辅助单元组成。功率整流单元以低开关频率将有功功率从电网传输到负载,从而减少开关器件的损耗,提高转换效率。辅助单元以高开关频率运行,其作用是消除功率整流单元产生的电流纹波,改善电能质量。该整流器采用前馈方式消除开关纹波,因此可以避免参考电流的提取和控制带宽的限制。介绍了三相双频PWM整流器的拓扑结构和纹波消除原理,并给出了相应的控制策略。最后,在10kW实验样机上验证了三相双频PWM整流器的性能。

基于储能PCS并联的微网谐振抑制及稳定控制

微网系统中的储能电力电子接口变换器通常呈并联结构,且通过LCL滤波器连接到公共母线。LCL滤波器自身具有谐振问题,特别是在储能PCS并联系统中,频域分析结果中存在额外的正向谐振尖峰和反向谐振尖峰。此处在分析微网中带有LCL滤波器的储能并联逆变器系统谐振特性的基础上,采用基于双二阶滤波器的主动阻尼方法,在不引入额外的传感器和控制闭环的情况下,对并联系统中多对不稳定极点同时进行调整。该方法通过在控制系统中添加两对零极点,改变根轨迹的走向,使得多对不稳定极点均移动到z平面单位圆之内,因此系统稳定性得以保证。基于dSPACE1103搭建的实时硬件在环实验平台验证了理论分析结果。

一种改进型混合式直流耗能装置

混合式直流耗能装置是一种技术经济性较高的抑制远海风电柔直送出系统受端交流故障直流母线过电压的技术方案。为解决典型混合式直流耗能装置投切工作过程中子模块向直流系统反馈能量问题,研究了一种投切过程具备子模块过电压可控自泄放的改进型混合式拓扑方案,分析了拓扑的工作原理,提出了控制逻辑和子模块电压均衡策略,明确了关键参数的设计方法,基于PSCAD仿真模型验证了所提控制策略和设计方法的正确性。最后研制了原理样机,搭建实验平台,验证了所提方案具备工程可实施性。

基于VDCM的并联储能变换器P-U下垂控制策略

针对传统功率.电压(P-U)下垂控制功率分配策略的低惯性、弱阻尼特性,提出一种基于虚拟直流电机(VDCM)的P-U下垂控制策略,该控制策略可在实现功率分配的同时提高母线电压暂态特性,并通过增加线路阻抗补偿环节进一步提高储能单元功率分配精度,提升母线电压的稳态特性。最后,在Rt-Box搭建含并联储能变换器的直流微电网实验平台验证所提控制策略的有效性。

基于主动零序电流注入的新型漏电流控制方法

非隔离型光伏并网系统因缺少隔离级,导致漏电流流入交流电网,引起并网电流畸变等问题。针对此问题,提出一种基于主动零序回路的非隔离型并网变换器拓扑,并提出了一种基于主动零序电流注入的新型漏电流控制方法,该方案可以低成本、高效率的实现漏电流抑制、共模电压稳定等功能。最后使用StarSim设备搭建实验平台,验证了所提拓扑结构和所提控制方法对漏电流抑制和共模电压稳定的有效性。

基于改进金枪鱼群算法PMSM自抗扰控制

针对传统永磁同步电机(PMSM)调速系统在受到外部环境干扰、参数易变等不确定性因素的影响下系统鲁棒性变差的问题,提出一种基于改进金枪鱼群优化(ITSO)算法的PMSM自抗扰控制(ADRC)策略。首先,针对ADRC中fal函数在拐点处不平滑的问题,提出了一种改进fal函数,减小了系统的高频抖振。其次,由于ADRC中参数多且不易整定,利用ITSO算法对参数进行寻优整定。为了避免电流环在采用比例积分(PI)控制时电流控制存在抗负载能力差、响应速度慢等问题,将降低电感权值后的改进型无差拍预测控制应用到电流环。最后,进行仿真和半实物实验验证,结果表明所提控制策略具有良好的系统响应和控制精度,明显提高了系统的鲁棒性。

ZVT-PWM Buck变换器的小信号建模及数字控制

首先介绍了零电压转换-脉宽调制(ZVT-PWM)Buck变换器的工作原理。接着采用等效可控源平均法推导出了变换器的小信号模型以及传递函数的表达式。对小信号模型分析表明,ZVT-PWM Buck变换器比传统Buck变换器的瞬态响应特性更好。然后依据该小信号模型,设计了数字控制器的参数。最后对原理样机进行测试,实测的功率级传递函数验证了小信号模型的正确性,闭环下的负载瞬态响应测试过冲电压为410mV,恢复时间为150μs,优于传统Buck变换器的负载瞬态响应特性。

混合级联特高压直流功率损失计算方法研究

混合级联特高压直流(UHVDC)在降低直流换相失败风险的同时提升了直流输电的灵活性,但由于LCC与VSC混合拓扑导致不同阀组闭锁后健全阀组的功率传输能力存在不确定性,影响了直流功率损失准确计算。此处提出了一种适用于混合级联UHVDC的功率损失计算方法。直流控制系统以极为单位计算阀组闭锁后的直流功率并发送安控系统计算直流功率损失,设计了合理接口与数据处理方式保证阀组单次及相继故障直流功率损失计算的准确性。最后通过试验,验证了所提方法的正确性与有效性。

大功率离子推力器屏栅电源双全桥拓扑技术研究

针对离子推力器电源处理单元(PPU)的屏栅电源,根据宽输出、高效率和小型化发展趋势,提出了全桥零电压零电流开关(ZVZCS)技术与移相/占空比控制相结合的设计方法。该方法在满足屏栅电源大范围输出电压基础上,实现了ZVZCS,降低了开关损耗,提高了工作效率。在此对该拓扑的工作原理进行分析,最后搭建试验电路验证。结果表明,该拓扑结构可以实现大范围输出电压调节,并保持开关管ZVZCS状态,满足屏栅电源宽范围输出、高效率的工作指标。

基于并联推挽Buck型的射频拉远单元电源设计

为满足通信基站射频拉远单元(RRU)对高性能供电电源要求,设计了额定功率为195W的DC/DC开关电源。电源采用并联推挽式Buck电路拓扑结构,输出采用全波整流电路。对整个电源电路的组成结构与工作原理进行了分析,给出了电路中关键器件的选型计算。对关键电路中器件的电压和电流应力、电源的工作效率、负载调整率、保护性能等重要指标参数进行了实验测试。测试结果表明,电源效率最高可达91.32%,负载调整率在±0.2%以内,输出电压范围为35.97~36.38V,输出电压纹波小于200mV,具备良好的过流保护。

抑制采样白噪声干扰的PWM整流器无差拍控制

无差拍控制(DBC)是一种应用于整流器电流内环的预测控制,但该算法对系统参数敏感,当采样受到持续噪声干扰时波形畸变严重。为此,此处提出了一种基于DBC的白噪声抑制算法,实验结果表明,该算法在较大电感参数偏差下能保持稳定,在白噪声干扰下能够显著降低电流畸变率。

基于模糊神经网络PID的PMSM速度控制算法研究

针对永磁同步电机(PMSM)控制系统中存在的内部参数难以确定、动态变化适应性差等问题,提出了一种模糊神经网络PID控制算法,实现对PMSM速度的精确控制。首先,该控制算法采用模糊神经网络对PID控制参数进行自适应整定,并利用反向传播(BP)算法动态调整模糊神经网络的参数。然后,利用Matlab/Simulink仿真了不同频率和大小的负载干扰下,该控制算法对PMSM响应速度和控制精度的影响,结果显示速度波动维持在极小范围,最大响应时间小于13ms;最后,在电机实验平台上进行了测试,实验结果表明该控制算法具有较好的响应速度和抗干扰能力,且对正弦波信号具有良好的跟随效果,可以适应不同的工况。

基于占空比波表的三相四线整流器控制

三相脉宽调制(PWM)整流器应用广泛。针对三相四线(TPFW)PWM整流器,提出了一种基于占空比波表的电压电流双闭环控制策略。该控制策略电压外环采用波表系数步进调节控制,电流内环采用离散比例积分微分(PID)控制叠加电容电压步进调节均衡控制。该方法能够提高系统功率因数,同时也能抑制整流器输出直流侧电压波动以及实现电容电压均衡。最后在硬件平台上进行实验验证,实验结果表明该控制策略具有抑制输出电压纹波、功率因数高、系统稳定性好等优点。与传统方法相比,该控制方法控制简单,易于工程实践.

海上风电中频汇集不控整流系统谐波抑制

目前,深远海上风电换流站采用不控整流器的直流送出方案极大地提高了送出系统的可靠性和经济性。然而,不控整流器会产生大量谐波进而降低风电汇集系统输电能力。针对上述问题,这里提出一种改进电压控制策略,即在风机网侧变换器传统控制策略基础上增加抑制谐波电流的附加控制环,实现对谐波电流的主动抑制。此外,这里分析了谐波电流对变压器和换流器的功率损耗,通过抑制谐波电流进而减小功率损耗,提高输电能力。最后,通过仿真计算和实验验证,证实了改进电压控制策略的正确性和有效性。