三相四桥臂逆变器高频振荡机理分析及基于电流反馈的阻抗重塑方法

在分布式电网和配电网中,相较于三相三线制系统,由于三相四线制系统中存在额外的零序通路且零序分量也会引起高频振荡,导致现有的高频振荡抑制方法不再适用。分析了单电感滤波的三相四桥臂并网逆变器接入带并联补偿电容的电网时的高频振荡产生原因。为抑制正序、负序和零序分量引起的高频振荡,提出了一种基于电流反馈的阻抗重塑方法。该方法可以改变三相四桥臂逆变器的正序、负序和零序阻抗在高频段的幅值和相位,确保系统在高频段有足够的相位裕度。理论分析和硬件在环实验验证了所提出控制策略的正确性和有效性。

基于电流滞环控制的无刷直流电机多状态换相转矩脉动抑制方法

目前,关于无刷直流电机(BLDCM)控制方法的分析大多是在电动状态。但是,它也可能在发电状态下工作。对BLDCM转矩的控制一般通过对电机电流的控制来实现,而电流滞环控制可直接控制电机电流,获得较好的转矩控制品质。提出一种用于BLDCM电动状态和发电状态的电流滞环控制方法,不仅可以成功完成换相,还可以抑制换相区间的转矩波动。此外,还提出一种基于快速响应的滞环控制的新型转换控制方法,以同时进行换相和状态转换。

一种实现内环电流跟踪的改进无差拍控制方法

首先介绍了变流器在??坐标系的离散化数学模型,在此基础上,电流内环采用无差拍控制(deadbeat control,DBC)方法跟踪电流。在实际系统中,由于电感偏差的存在,将影响系统的稳定性;同时,电流采样误差不可避免,将影响电流的控制精度。利用DBC模型在z域的传递函数,分析了系统的稳定性及动态性能。提出了一种改进DBC方法,既能提高系统对电感偏差程度适应性和系统的稳定裕度,又能较好地抑制电流采样误差以提高系统的干扰抑制能力。最后,搭建了三相变流器的实验平台,完成相关实验,验证了所提出控制方法的有效性。

减小无刷直流电机换相转矩波动和换相时间的协调控制方法

无刷直流电机在换相区间内,三相都参与机电能量转换,因此该文采用三相交流电机控制中常采用的坐标变换理论分析无刷直流电机的换相过程,得到两相静止坐标系下的无刷直流电机换相模型。结合逆变器的输出电压约束条件,并分析无刷直流电机运行在高速和低速模式下不同工作点的电压与电流矢量轨迹图。针对采用抑制换相转矩波动所带来的换相时间加长问题,提出了一种协调控制换相时间和减小换相转矩波动的控制方法,避免了无刷直流电机的换相失败。最后,通过实验验证了所提方法的有效性和实用性。

提升并联运行并网逆变器效率的功率分配方法

针对并联运行逆变器单元转换效率不同引起的功率损耗问题,提出了一种实现系统效率优化的功率分配方法。首先,建立了逆变器单元的功率模型,从理论上证明了该方法可以获得较高的系统效率;其次,通过测量的电气量计算得到系统效率,借助爬山法实现在线寻优;再次,通过MATLAB仿真验证了该功率分配方法的可行性;最后,在实验室搭建两个逆变器并联运行的实验平台,进行相关实验,验证了所提出的优化功率分配方法的可行性和有效性。

计及频率耦合特性的LCC-HVDC送端系统阻抗建模与稳定性分析

随着双馈风电和高压直流输电(high-voltage direct-current,HVDC)在电力系统中的比例越来越大,电网换相换流器型HVDC(line-commutated converter based HVDC,LCC-HVDC)与双馈风电场、弱电网互联时会存在交互稳定问题,且振荡频率会呈现频率耦合特征。针对LCC-HVDC整流站存在的频率耦合现象,采用3-D傅里叶变换建立阻抗模型,分析LCC产生频率耦合现象的机理,进行各个影响因素对LCC频率耦合程度的敏感性分析。最后,研究频率耦合特性对LCC整流站、双馈风场、弱电网互联系统稳定性分析的影响,并通过时域仿真验证所得结论。

内环采用改进无差拍的PWM整流器优化控制

无差拍电流控制易受到采样误差和控制延时的影响,而导致电流畸变、电流谐波含量增大甚至系统不稳定。针对该问题,首先提出了三相脉宽调制(PWM)整流器在三相静止a,b,c坐标系下的数学模型。通过坐标变换和离散化获得了一种在两相静止α,β坐标系下基于无差拍控制(DBC)的离散化数学模型。在对给定电流进行"两步预测"的基础上提出一种电流校正算法,该算法可解决延时补偿问题,并降低由于采样引起的误差。最后,在实验室搭建了PWM整流器实验平台,验证了所提控制方法的可行性。

无锁相环直接功率控制下双馈风电与VSC-HVDC互联系统高频振荡抑制技术

随着风电和柔性高压直流输电的快速发展,风电大规模接入柔直输电的互联系统会面临宽频带的振荡问题。基于无锁相环直接功率控制的双馈风电系统可以去除锁相环,以降低锁相环带宽内的失稳风险,但其宽频带频率耦合特性会影响风电系统高频阻抗。针对无锁相环直接功率控制的双馈风电与电压源型高压直流输电系统(voltage source converterbased HVDC,VSC-HVDC)高频稳定性问题,首先根据相序阻抗模型分析控制延时对系统高频阻抗的影响规律;进一步地,基于VSC-HVDC阻抗模型和双馈风电场等效单输入单输出阻抗模型研究了互联系统高频谐振发生机理,并提出基于延时消除的双馈风电系统阻抗重塑方法,避免因延时引发的高频谐振。仿真验证了研究内容的正确性。

应用于新能源发电设备阻抗测量的扰动信号类型综述

随着新能源发电设备广泛接入电网,新能源发电设备并网运行时有小信号失稳风险,这一稳定性问题得到广泛关注。阻抗法是一种有效的稳定性分析方法,而获得准确的新能源发电设备阻抗特性是进行阻抗稳定性分析的关键。阻抗测量作为一种通过注入小信号扰动来获取阻抗特性的方法,已成为新能源发电设备并网稳定性研究领域的热点。在阻抗测量中,需要注入扰动信号来激励系统产生响应,并根据响应计算阻抗。为了满足阻抗测量的准确性与快速性的要求,目前已有多种扰动信号类型被提出。文中列举目前得到广泛研究的扰动信号类型,分别从测量精度与测量效率2个方面探讨其应用特性。进而比较各种扰动信号类型在交直流应用场景下的适用性,并给出不同应用场景下扰动信号类型的选取方式。

三电平逆变器中点电位不平衡的谐波问题分析

首先介绍了中点箝位型(NPC)三电平逆变器载波脉宽调制(CBPWM)策略,并建立一种同相层叠脉宽调制(PDPWM)策略在中点电位不平衡时等效的调制波数学模型,推导了各次谐波含量的计算公式。提出了一种不对称载波移位脉宽调制(ASPDPWM)策略,可以在中点电位偏移时输出正确的PWM序列,有效地抑制逆变器输出的低频谐波含量,并在此基础上改进了提高电压利用率的方法。在实验室搭建三电平仿真和实验平台,通过阻感性实验验证了ASPDPWM策略能够有效降低低频谐波以及谐波计算方法的可行性。