基于多正弦信号注入的大功率并网逆变器电网阻抗在线测量技术研究

文中研究基于多正弦扰动信号注入的大功率并网逆变器电网阻抗测量技术。选取多正弦信号作为电压扰动,参考空间光场理论中的Gerchberg-Saxton相位恢复算法对扰动信号进行优化设计;剪辑函数作为其中的关键要素,能够决定扰动信号时域波峰的剪辑速度和剪辑能力;为提升上述性能,提出采用反正切函数代替传统算法中的对数剪辑函数,仿真结果表明,相位恢复算法的剪辑性能得到大幅提升;随后,通过逆变器将扰动信号注入电网,采用Gauss-Newton非线性最小二乘法对采集到的扰动信号特征谐波频率点的信息进行曲线拟合,获取当前电网阻抗信息;最后,于搭建的1.5 MW并网逆变器RT-Lab平台进行多弱电网场景下的阻抗测量实验,实验结果验证了此方案的有效性和准确性。

基于位置观测的直驱系统无速度传感器技术

针对兆瓦级永磁同步直驱系统中电机的特点,采用一种基于状态观测器和锁相环模型相结合的无速度传感器控制技术。该技术通过电机数学模型,建立定子电流的状态方程,并构建基于定子电流状态方程的观测器模型;运用锁相环原理,在假定旋转坐标系下对观测器模型的输出建立速度和位置估计的闭环控制器。采用此技术构建了应用于直驱系统的永磁同步电机矢量控制方案。通过仿真验证了所述方案的可行性,并通过实验室样机平台,验证其在全速范围内位置和转速估计的正确性。

兆瓦级永磁同步风力发电机无速度传感器矢量控制方法研究

针对兆瓦级永磁同步风力发电直驱系统应用,提出一种基于锁相环模型和模型参考自适应原理的永磁同步风力发电机无速度传感器矢量控制方法。该方法采用软件锁相环模型锁相定子电压,并以此为基础,根据模型参考自适应原理,建立转子位置定向调节器,实现矢量控制坐标系的准确定向。应用所提方案于兆瓦级永磁同步风力发电机的矢量控制系统,实验结果表明,在电机可能运行的速度范围内,该算法工程实现较简单、系统鲁棒性强,动态响应快,从而验证了所提控制算法的正确性和可行性。

永磁同步风力发电机复合矢量控制策略研究

提出一种基于定子电流定向的永磁同步风力发电机复合矢量控制策略。该策略在发电机切入速度与转折速度间采用最大转矩电流比控制方式,以提高系统的发电功率;在转折速度与极限速度间采用最大功率输出的弱磁控制方式,提高系统的稳定性。根据兆瓦级PMSG需采用无速度传感器的技术特点,在模型参考自适应方法基础上,提出一种基于定子电压锁相、定子电流位置定向调节的无速度传感器方法,并将其应用到所提控制策略中。最后通过实验样机验证了该方案的正确性和可行性。

兆瓦级永磁同步风力发电机矢量控制策略

文章针对兆瓦级永磁同步风力发电直驱系统的应用,提出了一种基于定子电流定向的永磁同步风力发电机复合矢量控制策略;该策略在发电机切入速度与转折速度间采用最大转矩电流比控制方式提高系统的发电功率,在转折速度至极限速度间,采用最大功率输出的弱磁控制方式提高系统的稳定性;根据实时检测的发电机运行状况,2种控制策略实现相互转换,应用所提方案于兆瓦级永磁同步风力发电机的控制系统,通过仿真和实验验证所提方案的正确性和可行性。

基于双2阶广义积分器锁频环的电网同步技术

双2阶广义积分器锁频环(DSOGI-FLL)与其他常规锁相环相比,具有较好的电网适应性,在电网谐波含量较高及电网故障跌落的情况下可实现对电网电压基波频率和相角快速准确的捕获。构建了基于DSO-GI-FLL的并网变流器电网同步控制系统,仿真和实验结果表明,在电网背景谐波和故障跌落的情况下,该电网同步系统可更好地滤除电网电压低次谐波的干扰,更快、更稳定地实现相角和频率的同步,从而验证了该系统的有效性和可行性。

直驱机组带功率校准转矩闭环控制方法

针对兆瓦级永磁同步风力发电机(PMSG)直驱系统应用,提出了一种带功率校准的转矩闭环控制方法。该方法通过实时检测发电机发电功率来修正转矩电流的偏差值,从而实现发电机的功率和转矩的双重闭环控制,解决了因发电机参数波动带来的矢量控制系统转矩和功率跟踪精度问题。将所提方案应用于兆瓦级PMSG的矢量控制系统,实验结果表明,在电机可能运行的速度范围内,该算法工程实现简单,系统鲁棒性强,动态响应快,从而验证了所提控制方法的正确性和可行性。

基于三电平双馈电机的共模电压特性分析

随着电力电子设备的广泛运用,在现代交流驱动系统中,轴电压成为交流发电机和交流电机的一个缺点。这种电压是控制系统调制策略和电机结构相互作用的结果,其大小影响着电机的可靠性。针对双馈电机系统机端共模电压问题,比较了两电平变流器和三电平变流器输出共模电压的区别。考虑到双馈电机对整个系统的影响,首先对双馈电机进行了建模分析。在此基础上从理论上分析了三电平变流器几种基本调制策略的优缺点,并进行了仿真验证,比较了它们输出共模电压的差异。几种基本调制策略各有优缺点,而统一电压矢量调制策略结合了SPWM和SVPWM调制的优势,具有很好的实际运用前景。针对共模电压这一特性,对统一电压矢量调制策略做出改进,并验证了所提出方法的有效性,同时借助Plecs软件分析了不同策略损耗的差异。

一种全桥ZVZCS DC/DC变换器的研究

提出了一种全桥零电压零电流(FB-ZVZCS)DC/DC变换器拓扑,副边采用电容和二极管构成了两个辅助电路,它们与谐振电感谐振形成的阻断电压源相串联,实现了滞后臂较大范围的ZCS,同时此种结构抑制了副边整流二极管尖峰电压;针对高输出电压设计,输出采用双全桥串联整流电路以降低整流二极管的高电压应力和解决它们的均压问题。变换器控制简单、没有辅助开关和缓冲电路。文中详细分析了工作原理和参数设计,仿真和样机实验验证了方案的正确性。

中压三电平并网逆变器断续脉宽调制策略及其输出滤波器优化设计

在中压大功率并网逆变器中,存在开关频率低、输出滤波器设计困难等问题。采用断续脉宽调制策略(discontinuous pulse-width modulation,DPWM)能在保证开关损耗不变的前提下,有效提高逆变器等效开关频率、降低滤波器设计难度。首先,对6种三电平DPWM(DPWM0、DPWM1、DPWM2、DPWM3、DPWMA、DPWMB)的各自优缺点进行比较分析,结果表明在单位功率因数及较高调制度下,DPWMA兼具开关损耗小、共模电压与谐波畸变低的优点;其次,针对DPWMA调制策略输出谐波相对集中于第一载波带的特性,引入LLCL滤波器拓扑,并基于选频思想提出一种改进阻尼方案,在有效提高载波频率处谐波衰减能力的同时,确保谐振抑制能力且显著降低阻尼电阻损耗;随后,给出了所提滤波器的参数设计原则及其详细流程。对30 k W样机进行实验,实验结果表明,采用该文所提调制策略和滤波器设计方法,逆变器的输出共模电压和并网电流谐波含量能够得到有效降低,同时阻尼电阻损耗较小,有利于减小中压大功率逆变器的网侧滤波器体积与成本,提高系统效率。

基于模糊信息粒化和最小二乘支持向量机的风电功率联合预测建模

提出一种基于模糊信息粒化和最小二乘支持向量机的风电功率平均值预测和风电功率波动范围预测的联合预测模型建模方法。该方法首先对训练样本进行模糊信息粒化,根据需要提取各个窗口的有效分量信息,即各窗口的最小值、大致平均值和最大值。其次应用最小二乘支持向量机对各个分量分别建立预测模型,并使用自适应粒子群算法对各个分量模型进行优化。最后使用优化后的最小二乘支持向量机模型对风电功率平均值和风电功率波动范围进行联合预测。实例研究表明,该联合预测模型可以有效进行风电功率平均值预测和风电功率波动范围预测的联合预测,并能有效跟踪风电功率变化。

非隔离型三电平并网逆变器的输出滤波器优化设计

将非隔离型三电平并网逆变器的LCL滤波器电容公共点直接引回直流侧中点,可以有效减小漏电流,但同时也会导致桥臂电流有效值增大且易发生共模谐振,降低了逆变器效率和稳定性。对于诸如光伏并网发电场合,建立了非隔离型三电平并网逆变器的共模和差模等效模型,在此基础上分析上述问题的产生机理,并提出一种基于共模差模解耦的输出滤波器设计方案。该方案首先在结构上将滤波电容分为并联的两部分,仅将其中容值较小的电容公共点引回直流侧中点以降低共模和差模滤波回路之间的参数耦合程度;其次在分析逆变器桥臂电流纹波和输出共模源频谱分布的基础上,给出所提滤波器的参数设计原则。最后,通过一台5kW三相三电平逆变器样机对所提滤波器优化设计方案进行实验验证,结果表明所提方案在满足并网标准和漏电流抑制要求的同时,能够有效提高系统稳定性和效率。

基于谐振阻尼的三相LCL型并网逆变器谐波抑制优化策略

LCL型并网逆变器对高频谐波的衰减效果显著,但是内部滤波器自身容易出现谐振,而且对电网背景谐波电压引起的电网电流谐波抑制能力有限。针对逆变器中LCL型滤波器自身存在的谐振现象,在逆变器侧电流单环控制的基础上,分析其谐振机理,采用基于电感电流一阶微分前馈的谐振阻尼抑制谐振;同时建立谐波电网下的LCL型并网逆变器微分方程模型。在抑制谐振的基础上,主要分析网侧谐波电流环直接抑制方式,实现对电网电流谐振与谐波复合抑制,同时采用滤波电容临界值作为选择网侧谐波电流闭环的条件。分析闭环参数对系统性能的影响,给出控制参数的设计。实验结果验证了所采用控制策略的正确性和有效性。

一种采用倍流整流电路的ZVS-ZCS三电平DC/DC变换器的研究

三电平DC/DC变换器多采用移相ZVS控制,而常规的移相ZVS控制的变换器,滞后臂较难实现ZVS,同时换流时的环流也会降低变换器的效率。另外,传统的输出全波整流设计,其大电流增加了输出滤波电感和变压器的体积以及整流管上的电压应力,这不利于用在低压大电流输出场合。为此,本文采用倍流整流电路的ZVS-ZCS三电平DC/DC变换器,提出把实现滞后臂ZCS的谐振电容设计在副边的倍流整流电路中,有效地克服了环流的影响和降低整流管的电压应力,同时相应地减小了流过变压器副边和输出滤波电感的电流。理论分析和实验验证了方案的正确性。

基于神经网络的风力发电系统风速软测量

对风力发电并网系统的有效风速测量问题进行研究。鉴于神经网络可应用于非线性系统的模型与辨识,不受非线性模型类的限制,且可给出工程上易于实现的学习算法,提出基于神经网络的有效风速软测量。对实时采集的风力发电机组的风速样本参数集进行分析、训练及拟合,获得相应的有效风速计算网络。仿真结果表明,有效风速软测量可代替风速仪的作用,是一种非常有效的风速估计方法。

一种采用倍流整流的移相全桥ZVZCS直流变换器

常规的移相全桥ZVS控制的变换器,滞后臂较难实现ZVS,同时换流时的环流也会降低变换器的效率。另外,传统的输出全波整流设计,其大电流增加了输出滤波电感和变压器的体积以及整流管上的电压应力,这不利于用在低压大电流输出场合。为此,针对较高输入电压的光伏发电系统,提出了一种适宜于应用在低压大电流输出场合的倍流整流移相全桥ZVZCS变换器拓扑结构,实验验证了电路结构的正确性,并能应用在蓄电池控制器主电路中。

全功率风电系统网侧变流器多次采样的并网电流谐波抑制策略

为改善全功率变流器系统的输出电能质量,分析了基于PIR控制器的并网电流谐波抑制策略的局限性,提出了一种基于滤波电容电流检测和多次采样的并网电流谐波抑制策略。通过滤波电容电流检测提取并网电流的谐波分量,并通过谐振控制器进行调节,谐振控制器的输出与基波电流PI调节器输出叠加,从而实现网侧变流器并网电流的谐波抑制。与常规的基于单次采样的电流控制方案相比,多次采样的电流控制策略可以实现并网电流基波和谐波分量的无静差控制,消除因电网电压谐波扰动造成的并网电流谐波,在电网背景谐波环境下提升系统持续运行能力,同时实现较高质量的并网电流输出。最后,通过仿真和试验验证了所提方案的有效性。

基于数据插值法的电网谐波FFT分析方法

随着DSP技术在数字化处理和数字控制系统领域越来越广泛的应用,为了提高并网逆变器的电网适应性,有必要通过DSP进行电网电压和电流谐波的FFT分析。Ti公司提供了以TMS320F28x系列芯片为基础的Lib库函数,包含FFT运算,使得在TMS320F28x系列芯片上很容易实现电网电压和电流的实时FFT分析。但是,FFT谐波分析算法要求对输入周期信号进行整周期截取,并采用等时间间隔的同步采样。如果输入信号是非同步采样,在进行FFT运算时就会发生严重的频谱混叠和泄漏,导致谐波分析结果存在较大误差。本文将采样数据插值法应用在基于DSP的FFT谐波分析算法中,导出了用非同步采样数据计算同步采样数据的插值公式,并将其应用于实际电网电压的谐波分析中,验证了其FFT运算精度得到很大提高,并已接近理想的FFT分析结果。

制动梁检修中存在的问题分析与思考

随着货物列车向着重载快速方向发展,对车辆配件的质量要求越来越高,一部分车辆配件由于本身结构原因以及检修上存在的不足造成故障增多,尤以制动梁故障较为突出,下面是我段制动梁典型故障统计数据: