构网型直驱风机的小信号建模及动态频率支撑策略

针对传统构网型直驱风机在大扰动下的频率和功率振荡较大的问题,提出一种动态频率支撑策略。首先对构网型直驱风机进行了详细的小信号建模。其次,通过主导特征根轨迹分析有功频率控制以及交流电压控制环节中参数对频率变化特性的影响,进而提出一种灵活改变控制参数的动态频率支撑策略。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上搭建仿真模型,验证了小信号建模的正确性和所提策略的有效性,表明所提策略能有效减小动态过程中的频率和功率振荡。

光伏发电系统的小信号建模及其控制器参数的全局优化设计方法

研究光伏发电系统的暂态稳定性有利于认识太阳能发电与电力系统之间的交互式影响规律。在充分考虑光伏发电系统中各重要环节的详细模型的基础之上,建立了适用于暂态稳定分析的全系统小信号模型,并据此分析了光伏发电系统的小干扰稳定性和低频振荡特性。研究结果表明:光伏逆变器的电压外环以及有功电流内环对系统的特征值影响较显著且较全面,对系统的稳定性影响较大。电压外环的积分系数以及有功电流内环的比例系数过大均可能会对电力系统阻尼产生负面影响,甚至改变光伏发电系统的阻尼性质。最后提出了一种提高系统稳定性的控制器参数全局优化设计方法,为科学合理地设计控制器参数提供了方法支撑。

DC/DC变换器小信号建模与补偿网络设计

DC/DC变换器小信号建模是研究和分析其稳定性和瞬态响应的主要手段之一。针对单端正激变换器在一个周期内开关管导通和关断两种工作状态,建立了连续工作模式下的平均状态方程;建立小信号模型设计并仿真控制环路的幅频特性和相频特性;优化设计DC/DC变换器控制环路的补偿网络以提高系统的稳定性和瞬态响应,最后通过仿真和实验进行了验证。

输出本安型准Z源Buck变换器CCM模式小信号建模与控制

针对一种新型的输出本安型准Z源Buck变换器拓扑,推导了其四阶动态模型,分析了由准Z源网络参数造成的非主导极点变化对整个高阶系统性能的影响。证明了当准Z源网络参数L1、C1远小于常规变换器滤波网络参数LC时,准Z源Buck变换器具有与常规Buck变换器近似相同的开环频率特性,因此可以按常规Buck变换器控制器设计方法完成准Z源Buck变换器控制器设计。论文最后通过实验验证了理论分析的正确性。

飞轮储能系统能量回馈的精确小信号建模及控制器设计

无刷直流电机驱动的飞轮储能系统可用于平滑风力发电的输出功率,其能量回馈可通过由半桥调制方法构成的Boost电路来实现。本文建立了这类飞轮储能系统能量回馈时的平均值模型,分析了多个物理量对直流母线电压的影响。基于系统的非线性特性,建立了静态点附近的精确线性化小信号模型,得到开关占空比、绕组电动势和系统能量状态对直流母线电压的传递函数。根据电压反馈环开环传递函数的Bode特性选择电容值,确定滞后超前串联补偿类型并简化为带惯性的PID补偿,给出控制器参数确定方法。采用Matlab/Simulink对含无刷直流电机驱动的飞轮储能系统的风力发电系统进行了仿真研究,结果表明,所设计的控制器可使直流母线电压基本保持额定值,从而提高了飞轮储能系统能量回馈的稳态和动态特性。

基于系统辨识RLS算法的PWM变换器小信号建模

提出一种利用时域仿真数据来建立脉宽调制(PWM)开关变换器小信号模型的新方法。这种利用仿真软件PSpice和MATLAB所得到的数据基于黑箱理论来辨识PWM开关变换器系统的方法是较为简便和独特的。首先推导出PWM开关变换器的离散小信号线性等效模型,然后将开关变换器看做一个黑箱模型,利用电路仿真软件PSpice仿真得到的阶跃响应数据,采用系统辨识的递推最小二乘参数估计的方法来拟合阶跃响应曲线,得到开关变换器的离散時不变小信号模型,利用零阶保持器将此离散系统连续化,最终得到PWM开关变换器的连续小信号模型(控制—输出传递函数)。采用此方法对BUCK变换器和有源箝位倍压变换器(ACPDC)进行建模,并将所建模型与状态空间平均建模方法进行比较,验证了此建模方法的准确性。

变频+移相控制的双有源串联谐振DC-DC变换器的小信号建模

变频+移相双自由度控制技术能够实现双有源串联谐振DC-DC变换器在宽范围工况下的零电压开通,从而有效提升变换器的工作效率和可靠性。提出了变频+移相控制下双有源串联谐振DC-DC变换器的小信号连续域模型,为研究在该控制机制下变换器的动态特性和闭环控制器的设计提供依据。所建立的模型基于广义平均建模法,选取输出电压的直流分量和电感电流、谐振电容电压的基波分量作为状态变量,准确描述了谐振腔对变换器动态特性的影响。在此基础上设计了输出电压闭环调节器,实现了变换器在ZVS变频+移相控制下的稳定运行。理论分析通过Matlab/PLECS仿真和1台800 W原理样机进行了验证。

磁集成有源箝位正激变换器小信号建模分析

电感和变压器的集成可以有效地减小正激变换器电感电流纹波,提高输出品质。为了对该变换器进行系统研究,论文提出小信号建模分析的一般方法,着重研究控制-输出传递函数的影响参数。研究表明:由于变压器和输出电感绕组耦合,在控制-输出传递函数中额外引入动态极点和动态零点,并且传递函数以输出零纹波为临界条件出现右半平面零点。

磁集成开关变换器的小信号建模方法

全面认识和客观评价磁集成技术对开关变换器稳态和动态性能的影响,需要建立磁集成开关变换器的小信号模型。论文以集成磁件分析方法为基础,结合状态空间平均法,分别提出三种磁集成开关变换器小信号建模方法,为这类变换器的动态特性研究和控制设计建立理论基础。以磁集成有源钳位正激变换器为研究对象,分别对这三种建模方法做详细阐述。

基于阻尼转矩分析法的光伏发电系统小信号建模分析

光伏发电系统的动态特性是分析其对系统影响的关键。本文在对光伏发电系统小信号模型特征分析的基础上,从阻尼转矩分析的角度解释了光伏发电系统阻尼成因,推导了无功电流内环模式的性质判定条件,结合特征值轨迹分析了系统特征模式随参数变化的规律,并依此优化设计了系统控制参数。研究表明:与同步机动力学阻尼类似的电气阻尼现象决定了光伏发电系统阻尼;系统等效阻尼系数和等效同步系数及各状态变量间的耦合关系决定了模式的性质。根据阻尼转矩分析优化选取系统控制参数可增强系统阻尼,改善系统受扰暂态性能。

ZVZCS全桥PWM DC-DC变换器的小信号建模方法

针对ZVZCS全桥PWMDC-DC变换器的软开关工作,分析了变压器漏感和辅助谐振电路对变换器动态特性的影响。在PWM开关等效模型的基础上,结合变换器谐振电路的工作特点,提出了一种ZVZCS全桥PWMDC-DC变换器小信号分析方法,这种建模方法适用于不同类型的ZVZCS全桥变换器。通过对小信号传函幅频及相频特性的分析,证明了这种小信号分析方法具有物理意义清晰、计算简单等优点。应用这种小信号模型,依据变换器的动态性能指标对ZVZCS全桥PWM变换器中谐振元件的参数进行设计,可以使这种软开关变换器的性能得到进一步的提高。

基于电荷控制的功率因数校正系统小信号建模

首先分析了有源箝位反激变换器基于电荷控制的功率因数校正的基本原理，然后详细研究了这种校正系统的小信号建模以及小信号特性，在此基础上简要讨论了系统补偿网络的综合。

LLC谐振变换器小信号建模方法综述

LLC谐振变换器采取高频运行的方法大大减小了电感、电容等无源器件的尺寸,同时兼具软开关的功能,在提高开关电源的功率密度和效率、减小电磁干扰、提高系统运行安全性等方面有着重要意义。本文以半桥LLC谐振变换器为例,介绍了谐振变换器的发展历程,对半桥LLC谐振变换器的拓扑结构和工作原理进行简要介绍,并对LLC谐振变换器的小信号建模方法进行详细分析。

基于端口特性的并联下垂逆变器系统的小信号建模与稳定性分析

孤岛交流微电网中,并联下垂逆变器系统被广泛应用。基于有功功率-基波频率的下垂控制原理,逆变器之间的动态相互作用不仅体现在母线电压和输出电流之间,也体现在变化的系统基波频率上,从而引发小信号稳定性问题。建立了下垂逆变器的端口特性小信号模型,除传统的输出阻抗和输入导纳之外,提出一种新型端口特性以表征基波频率动态;进一步基于单个模块的端口特性,建立了多台逆变器并联系统的小信号模型;基于广义奈奎斯特稳定性判据,计算由阻抗导纳乘积与基波频率端口特性乘积之和组成的回率矩阵的特征轨迹,对并联系统的稳定性做出判断。最后,实验结果证明了所提小信号模型和稳定性判据的有效性。

LCC-MMC串联型混合直流输电系统小信号建模

该文建立了整流侧为电网换相换流器(LCC)、逆变侧为LCC和模块化多电平换流器(MMC)串联的LCC-MMC串联型混合直流输电系统的小信号模型。首先,推导LCC的交直流侧等效电路和考虑内部动态特性的MMC的交直流侧等效电路;然后,基于等效电路构建系统整流侧模型和逆变侧模型,并对直流输电线路和控制系统进行建模,通过组合各个部分模型得到全系统模型;最后,通过线性化全系统模型得到全系统小信号模型。通过对比基于PSCAD/EMTDC搭建的电磁暂态模型验证小信号模型的准确性;基于小信号模型,分析MMC定直流电压控制参数、逆变侧LCC定直流电压控制参数、锁相环(PLL)参数和交流联络线参数对系统小信号稳定性的影响。该文所提出的LCC-MMC串联型混合直流输电系统的小信号模型可用于系统的小信号稳定性分析,从而为系统设计和参数选择提供有价值的参考。

电流型控制三态Boost变换器的小信号建模与负载瞬态特性分析

为了提高三态Boost变换器的负载瞬态响应速度,将电流型控制技术应用于三态Boost变换器。详细分析电流型控制三态Boost变换器的工作原理;在考虑负载电流变化对电路性能影响的基础上,分别建立电流型恒定参考电流(CRC)和电流型动态参考电流(DRC)控制三态Boost变换器的完整小信号模型,推导两种控制方法的输出阻抗,并通过频域仿真验证小信号模型的正确性。对比分析两个输出阻抗的低频增益,结果表明:与电流型DRC控制相比,电流型CRC控制三态Boost变换器的输出阻抗低频增益更低,因此具有比电流型DRC控制三态Boost变换器更快的负载瞬态响应速度。最后通过实验结果验证了理论分析的正确性。

峰值电流控制FAC变换器小信号建模与分析

有源箝位正激(FAC)拓扑在中小功率DC/DC模块电源中具有广泛的应用,其中的Boost型FAC由于辅助开关管驱动无需隔离,因此更为简单可靠,易于实现。根据状态空间平均法对峰值电流控制的Boost型FAC变换器建立了交流小信号模型,得到电路的交流小信号状态方程及等效电路图,并由此推导出电路的开环传递函数。通过将电流内环等效变换,得到全系统的开环传递函数。使用Matlab绘制了全系统开环传递函数的幅频和相频特性曲线,由此给出了补偿网络的设计方法和具体参数。最后根据理论分析制作了一台12 V/50 W的实验样机,实验结果证明了理论分析的正确性。

VSG-DFIG风力发电系统小信号建模及稳定性分析

基于虚拟同步发电机技术的双馈型风力发电系统具有可以提供惯量支撑和自同步电压源特性等优点,因此受到广泛关注。为更好地研究及优化其控制性能,需对其小信号稳定及性能进行分析。为此,建立了基于虚拟同步发电机技术的系统总体模型,并针对电网与双馈电机定子、网侧变流器公共连接处的代数方程计算中存在计算过程复杂、数学模型不匹配和物理意义不清晰等问题,提出了基于戴维南-诺顿等效的双馈电机模型,最后进行了算例仿真分析。分析结果表明:系统存在3种振荡模式,且弱网下锁相环与VSG控制相关的振荡模式之间存在"借阻尼"现象,并引起系统不稳定。该建模方法为包含虚拟同步发电机技术的双馈型风力发电系统的小干扰稳定分析提供了理论依据和实用工具。

基于平均开关模型的开关变换器小信号建模

平均开关模型具有物理概念清晰、应用简单的特点。本文在其基础上分析了开关变换器小信号模型的建立方法。并简单介绍了它的应用。

光伏并网发电系统的小信号建模与分析

研究了两级式三相光伏并网发电系统的小干扰稳定性.建立了完整的小信号模型,包含光伏阵列出口侧稳压电容、Boost电路、L滤波器、MPPT控制器和并网逆变控制器.基于PSCAD/EMTDC的仿真模型,利用特征值分析法研究了系统的小干扰稳定性,计算了控制器参数变化时的系统特征值轨迹,据此调整控制器参数.小信号分析与仿真结果表明,合理调整控制器参数,可以提高系统的小干扰稳定性.