异步电机高精度控制及稳定性分析

采用一种新型高精度恒压频比控制,可在全速范围内补偿定子电阻压降,并根据负载变化补偿电机转速跌落,使电机在全速下输出较大转矩并能精确跟踪给定速度。创新性地在复频域中推导激磁电压与定子电压的数值关系,并在电机低速和高速运行下分析激磁电压矢量和定子电压矢量间的关系,得出当两者夹角大于90°时系统不稳定,同时计算出在全速范围内系统稳定时转差频率的取值范围。在复频域中画出激磁电压、激磁电流及转矩电流随转差频率变化的矢量轨迹和系统的稳定域。最后通过实验验证了电机输出转速的准确性和系统的稳定性。

电容电流直接控制的双PWM协调控制策略

在传统的交-直-交双PWM系统中,电动机侧的突变会导致母线电压的波动。为了稳定母线电压,一般在直流侧加入大电容,但是大电容的加入严重影响了系统的动态性能。同时使母线电压不影响系统的动态性,本文给出了一种新型交直交双PWM协调控制策略。通过对直流侧电容电流的直接控制,保证了整流侧的输出电流与逆变侧流入电流平衡。这种方法不仅在稳定母线电压下大大减小了直流侧电容,而且提高了系统的动态性能。为了更加深入地分析双PWM的控制策略,引入了小信号模型对系统的抗扰性和动态性进行研究。

基于模块化级联多电平变换器的STATCOM研究

研究了基于模块化级联多电平变换器(MMCC)的静止同步补偿器(STATCOM),对其主电路拓扑、工作原理、调制技术和控制策略进行了研究。采用功率解耦控制算法对交流侧无功功率补偿进行控制,并根据功率守恒原理,分析了直流侧电压不平衡因素,引入了分布式直流侧电压控制算法。直流侧控制算法分为上、下层控制部分,其中上层控制部分对所有模块直流侧电压的平均值平衡进行控制,下层控制部分则对各个子模块单元的直流侧电压进行控制。最后,在一台以VME控制箱为核心控制器的3级MMCC系统上对控制策略进行了验证,实验结果表明了算法的可行性。

高精度无差拍磁链观测器设计

感应电机磁链观测的准确性直接影响电机控制的准确性和稳定性。传统的开环电流模型和电压模型在低速段和高速段都受到电机参数等因素的限制,严重制约电机的输出特性。为了提高磁链观测器的准确性和稳定性,采用一种新型的闭环磁链模型,综合电流模型和电压模型的优势,并采用包含相位补偿的过渡函数,不仅在全速段保证了磁链模型的准确性,而且减小了磁链观测器对电机参数的敏感性。为了实现磁链的无差拍控制,在磁链观测器中加入定子电流观测器单元,解决了定子电流采样滞后一个采样周期的问题,实现转子磁链观测器无差拍的输出。该文采用频率响应函数分析磁链观测器的特性,仿真和实验验证了算法的正确性和稳定性。

一种H桥级联型多电平逆变器SVPWM通用算法实现

为解决多电平逆变器SVPWM控制策略实现的复杂问题,采用了一种简单通用的SVPWM算法。此算法基于g-h坐标系,容易确定参考矢量的位置和作用时间,采用开关状态等效法使多电平和两电平的调制策略相一致,降低了器件的开关频率,且此算法可以直接应用于任意电平逆变器系统中。结合3电平H桥级联拓扑开展了仿真和实验研究,仿真和实验结果证明了方法的有效性。

一种新型5电平SVPWM控制方法

为了解决逆变器开关器件低耐压值及开关管损耗和效率问题,分析了H桥级联型5电平逆变器的工作原理,并基于g-h坐标系实现了一种新型的具有灵活矢量作用顺序的3段式SVPWM调制算法。这种调制算法可以最小化甚至消除额外的器件开关频率,减小器件的开关损耗,并降低输出电压谐波。仿真结果表明,在相同的载波频率下,和传统7段式调制策略相比,3段式调制策略降低了器件的真实开关频率,并使逆变器的输出电压谐波明显降低。

二阶广义积分器在并网逆变系统中的应用

普通的积分器是一阶的积分器,是基于有效值的调控,加反馈信号之后,可以实现对直流信号的稳态无静差跟踪,但是无法实现对交流信号的无静差跟踪。使用PR调节器理论上可以实现对交流信号的无静差跟踪,但是当出现电网频率漂移时,漂移点的增益会大幅度减小,跟踪的误差增大。本文介绍了一种新型的控制策略,对PR调节器进行改进,以离散后的二阶广义积分器(second order generalized integrators)为基础模块,加入频率跟踪环节,并应用在单相光伏并网逆变系统中,具有良好的调节性能和电流动态跟随效果,满足并网的要求。