发电机定子环形励磁绕组寄生电容解析模型与容值降低方法

励磁控制器是调节发电机励磁电流,控制发电机电压的核心部件。采用宽禁带功率器件(例如碳化硅、氮化镓器件)的励磁控制器具有损耗低、开关频率高的优点,而电路中的寄生电容会影响功率管的开关性能,增加开关损耗,带来震荡和电磁干扰问题等。励磁绕组寄生电容是励磁控制电路的重要组成部分,降低其容值可有效提升控制器性能。为了探寻有效的容值降低方法,建立考虑匝间距离、匝到铁心距离和层间距离的多层绕组寄生电容解析模型;通过田口法计算参数灵敏度得到影响寄生电容的关键参数,研究寄生电容的变化规律;在考虑槽空间约束情况下得到降低多层定子环形励磁绕组寄生电容的有效方法;通过实验验证解析模型的准确性和降低寄生电容方法的有效性。

基于点估计仿射可调鲁棒优化的含储能电力系统实时调度

为应对大规模风电的接入,建立一种机组与储能联合参与自动发电控制的电力系统实时调度模型,并提出一种点估计仿射可调鲁棒优化来处理风电不确定性。不同于传统仿射可调鲁棒调度优化基准运行成本,点估计仿射可调鲁棒调度优化期望运行成本以提高系统经济性。提出利用确定性的点估计法来实现对期望运行成本的快速、精确评估。所提模型为一混合整数双线性约束问题,采用一种“预估-矫正”的凸化方法来求解该难题,预估阶段对储能的状态变量进行松弛,而矫正阶段直接对其状态变量进行矫正。最后,引入一种凸函数差优化进一步凸化2个阶段的双线性约束问题,以提高含储能实时调度的求解质量。在IEEE39、118以及300节点3个系统的仿真验证了所提模型及方法的有效性。

变换器级联运行有功电流传输极限分析及优化

级联运行的电压控制型变换器和电流控制型变换器在离网型微网中广泛应用。针对电压控制型变换器和电流控制型变换器级联运行的电流极限问题,证明输出电流达到极限值会致使系统失稳,严重限制系统输出功率。因系统呈高阶特性,该电流极限的理论值难以直接从阻抗稳定判据推导得到。由此,该文分析并验证阻抗稳定判据和复转矩系数法的一致性,并采用复转矩系数法推导系统有功电流传输极限值,其中包括电压控制型变换器和电流控制型逆变器的级联有功电流极限值以及电压控制型变换器和电流控制型整流器的级联有功电流极限值。然后,分析控制器参数对电流极限值的影响,指出调整控制器参数无法使系统电流极限得到有效突破。由此,为提升系统可传输有功电流,从而提升输出功率,针对电压控制型变换器,考虑其过载限流能力,提出一种改进电压控制方法。最后,通过仿真和实验结果验证研究结果的正确性和所提电压控制方法的有效性。

一种三相级联H桥光伏并网系统参与电网频率支撑的控制策略

光伏发电具有清洁、安全等特点,是解决能源危机和环境污染的有效途径。然而,光伏并网逆变器不具有转动惯量和阻尼,随着光伏发电在电网中的渗透率不断提高,大规模光伏并网对电网的频率稳定提出了挑战。级联H桥逆变器因具有模块化结构、无需工频变压器等优点,在光伏发电领域具有广阔的应用前景。针对三相级联H桥光伏并网系统,提出了一种具有支撑电网频率功能的逆变器控制策略,利用各光伏组串的有功功率储备,在不增加储能装置的情况下,实现了对电网频率动态特性的改善。针对级联H桥拓扑常见的相间功率不平衡问题,利用提出的储备功率在各相间和相内各模块间的分配方法,可实现对各光伏组串输出功率的平衡控制,最大限度保证了相间和相内各模块间的功率平衡,从而保证了系统三相电流的平衡输出,并降低了H桥模块过调制的风险。最后,在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型和10kW模拟实验平台,通过仿真和实验对提出的控制策略的有效性进行了验证。

基于零序分量注入的三电平PWM整流器目标优化控制

三电平PWM整流器具有功率因数可控、能量双向流动等优点,适合于中压大容量的应用场合。通过分析PWM整流器的数学模型建立了三电平PWM整流器矢量控制系统,根据空间矢量PWM和载波PWM的本质联系,以及选择冗余矢量的本质含义,提出了一套基于零序分量注入的多电平变换器PWM算法。根据所选择控制目标的不同,注入最优零序分量,该算法避开了寻找合成矢量和作用时间的复杂计算,对多电平系统具有通用性。本文将其应用于三电平PWM整流器控制系统中,实验结果验证了该算法的可行性,整流器在单位功率因数运行的同时,实现电容中点电压平衡,降低了开关损耗。

低成本无位置传感器永磁电机在空调压缩机中的应用

空调压缩机控制系统作为空调系统的核心部分要求具有低成本、高性能、高效率的特点。提出一种永磁同步电机-压缩机无位置传感器控制方案。通过对直流母线电压、电流采样,结合逆变器开关状态实现定子相电压和相电流的重构。根据压缩机通常运行在高速区的特点,采用改进电压模型的反电势积分方法对磁链和转速进行估算,实现了永磁同步电机无速度传感器的矢量控制。对电流采样过程中存在的问题进行了深入的分析,并提出解决方法。实验结果验证了控制方案的可行性,并成功应用于空调系统,在提高系统性能的同时,降低了系统成本。

中点钳位型三电平变换器两种故障状态的检测和保护

针对中点钳位型三电平变换器的故障和保护进行研究,主要讨论系统的单相接地故障和电力电子器件短路故障。单相接地故障会引起变换器直流母线中点接地阻抗上的电压明显变化,提出一种通过检测接地阻抗电压从而检测系统接地故障的方法。变换器桥臂内侧电力电子器件的短路可以导致直流母线电容电压的不平衡,会出现电容电压的翻倍现象,须采取措施保护直流母线电容和电力电子器件。在分析电压翻倍现象产生原因的基础上,提出了抑制电容电压翻倍的方法。对以上两种故障状态的检测和保护进行了仿真和试验验证,仿真和试验结果验证了所提出方法的有效性。

城市边缘荒漠化景观整治研究

被列为生态危机之首的土地荒漠化问题,已严重危害到我国城市安全。本文在分析我国荒漠化危害、成因、学科研究现状的基础上,以毛乌素沙漠与榆林市西北交界区域景观规划试验为例,提出景观规划作为整体调控指导,结合水土保持与荒漠化防治、风力发电等多种学科,以可持续的生态方法治理城市边缘荒漠化、保护城市安全的同时,拉近该类型土地与城市、市民的关系,建立集保护城区、优化环境、教育、游赏、科学实验于一体的"沙漠—城市"边缘景观。景观整治运用措施主要有:风电先行,为城市长远建设提供资本;选取当地以及沙漠适生植物,对荒漠化程度不同的土地以及盐碱地进行生态恢复、固沙防风治理。在田林防护系统、田林恢复系统、沙地经济植被区、固沙植被区、盐碱地植被修复区、大漠公园、管理中心、风电厂和风车矩阵构成的防护规划体系中,科学地经营以自然环保观念为主导的地域性生态旅游业,加速当地城市发展良性循环系统的生成。

风力发电系统技术讲座 第一讲:风力发电系统技术概述

1 引言 在目前已得到开发利用的清洁能源中，风力发电是发展最快的，也是最具有大规模开发前景的发电方式。随着风能利用技术的日趋成熟，风能的开发成本逐步降低。目前陆上风电场建设投资在8000-10000元／千瓦左右，风力发电的成本已经可以与常规能源相比拟。截止2008年年底，

IMotion变速运动控制在空调中的应用

本文概要介绍了IR公司最新开发的iMotion变速运动控制芯片IRMCF312的结构和特性,并结合空调系统的具体应用需求,提出了一套完整的以此芯片为主控制芯片的空调系统从硬件到软件的设计,进而体现了iMotion运动控制芯片的优势所在。

弱电网下逆变器并网系统失稳的两种诱因

为增加功率密度并降低制造成本,并网逆变器采用的滤波器电感越来越小且多台逆变器并联会导致线路等效阻抗被放大,致使弱电网等效线路阻抗与逆变器滤波器电感比值较大。弱电网下较高阻抗比会导致并网逆变器失稳且失稳诱因与其在传统低短路比弱电网下失稳诱因并不相同。将弱电网的工况分为低短路比–低阻抗比工况和低短路比–高阻抗比工况,该文对2种工况下系统失稳诱因进行了对比研究。发现了低短路比–低阻抗比下系统失稳主要和锁相环引入的负阻抗相关,而低短路比–高阻抗比下系统失稳同时和锁相环引入的负阻抗以及电网电压前馈引入的负阻抗和容性阻抗相关。低短路比–高阻抗比弱电网中,并网逆变器采用较小或者较大的电网电压前馈系数均不利于系统稳定性。为保证低短路比–高阻抗比下系统稳定性,需解决电网电压前馈系数优化设计问题。对此,该文基于系统奇异值提出了电网电压前馈系数的优化方法。最后,通过仿真和实验结果验证了研究结果正确性和所提方法有效性。

瞬时功率聚合传输的低电容值大功率级联型风力发电系统

随着海上风电机组单机容量的不断增加,传统低压两电平背靠背变流器存在额定电流过大、解揽困难等问题,难以满足10~20MW大型海上风电机组功率变换需求。为此,提出了一种基于瞬时功率聚合传输的中压大容量级联H桥风电变流器拓扑结构。该拓扑利用四端口DC/DC变换器进行电气隔离。并给出了一种基于瞬时功率聚合传输的控制方法,将级联H桥三相H桥单元的低频脉动功率进行聚合传输,消除级联H桥的直流侧低频脉动电压。相比于常规级联H桥风电变流器,所提拓扑不需要多绕组工频变压器隔离,并且可以大幅降低所需的低频滤波电容,具有功率密度高、成本低、可靠性高(直流滤波电容)的优势。最后搭建了小功率模拟实验平台,验证了所提拓扑及控制策略的有效性。

基于多绕组永磁发电机的大容量级联型风力发电变换器

针对大容量风电机组的中压变换问题,提出了一种基于多绕组永磁发电机的级联型变换器系统,通过模块单元级联实现中压输出,从而省去升压变压器。将模块中发电机的两个正交绕组经PFC整流后在直流母线上并联,实现发电机单位功率因数运行,并保持馈入直流母线的瞬时功率恒定。利用发电机的电枢电感作为升压电路的储能电感,减小了系统的体积和成本,导出了电感取值的适用范围。逆变侧的H桥单元级联电路采用矢量控制,独立调节注入电网的有功和无功功率。仿真和实验结果验证了该类变换器拓扑结构和控制方法的有效性。

一种利用可切换补偿电容的三线圈无线电能传输系统互感识别及效率优化方法

为实现三线圈无线电能传输(wireless power transfer,WPT)系统负载位置变化时线圈间耦合互感包括交叉耦合互感在内的有效识别,文中提出一种利用可切换补偿电容实现三线圈WPT系统线圈间互感识别的方法。文中首先基于互感耦合模型,建立采用可切换中继补偿电容的三线圈WPT系统数学模型,分析补偿电容切换前后的系统输入阻抗与线圈间互感的关系,得到三线圈WPT系统耦合互感的识别方法;其次分析中继线圈补偿电容值与线圈间能量传输效率的关系,得到三线圈WPT系统线圈系统效率的优化策略,并给出详细的容值优化方法;最后,搭建实验平台对理论分析进行验证,实验结果显示,所提出的三线圈WPT系统各线圈间互感识别精度平均可达96%,线圈系统效率提升最高可达3.16%。证明了所提出的利用可切换补偿电容的三线圈WPT系统互感识别方法及线圈系统效率提升方法的有效性。

一种基于矩阵变换器的海上风力机中压电能变换系统

矩阵变换器是一种新型交-交直接功率变换器,不需要中间直流环节,能够产生正弦的输入输出电流,并且输入功率因数和输出频率可调,具有能量双向流动特性,因此矩阵变换器在未来中压大功率海上风电中具有良好的应用前景。研究了一种基于三相-单相矩阵变换器的模块化变换器在海上风电中的应用,并对其控制策略进行了研究,该变换器随着级联单元数的不同可以输出任意多电平波形,相比于传统的级联H桥变流器,它没有中间的直流电容,所以显著提高了变流器的功率密度。最后利用Matlab/Simulink搭建了利用该变换器的永磁直驱型风机仿真模型,并对其拓扑和控制策略的有效性进行了验证。