基于VSG的LCL型微网逆变器技术研究

为使并网逆变器能更好地配合大电网运行,采用模拟同步发电机的控制方法,使分布式发电系统借鉴成熟的电力系统控制方案,实现多模式运行。基于虚拟同步发电机的控制方法,改进了虚拟调频以及虚拟励磁系统,配合虚拟惯性有效地改善了系统在离网运行状态下由于负荷变化引起的频率不稳定问题;同时对三相LCL滤波器性能进行了分析,通过在电容侧增设无源阻尼电阻的方法,可以有效地抑制谐振尖峰,增强系统的稳定性。最后,通过MATLAB/Simulink的仿真实验验证,证实了所采用方法的有效性。

相位式激光测距中基于计算补偿的干扰信号误差处理

本文研究了相位式激光测距中信号干扰的机理。通过分析,本文给出了干扰信号误差的具体表现形式。采用两点标定法,确定了误差参数,利用软件对误差进行计算补偿,消除了仅依靠提高硬件性能而不能消除的干扰误差,同时论证了此法的可行性和可靠性。通过模拟仿真证明,可以极大地消除干扰误差,提高测量的精度。

基于Fourier变换全息法的小角度测量

介绍一种采用Fourier变换全息测量小角度的方法和原理。消除了一般测量方法需要同时测量角度对边和邻边的麻烦,同时得到满意的测量精度。该法利用CCD的高分辨率、象素均匀的特点,由CCD器件直接对Fourier变换全息处理的结果读数,方便快捷,大大简化了复杂的后续处理电路,实现了数字化,便于计算机处理。

双耦合电感二次型高升压增益DC-DC变换器

提出一种双耦合电感单开关二次型高增益变换器。在传统单开关二次型Boost变换器拓扑的基础上,在前级Boost电路单元引入耦合电感,输出端叠加以提升变换器的升压增益特性;同时,通过在后级Boost电路单元引入耦合电感,进一步减小开关管的电压应力。此外,采用无源无损吸收电路抑制了开关管两端的电压尖峰,从而可选取低导通电阻、低电压等级的MOSFET以降低开关管的导通损耗,提高了变换器的效率。文中详细分析了变换器的工作原理及工作特性,最后通过搭建一台200W、18V/200V的实验样机,验证了理论分析的正确性。

对称控制全桥谐振PWM软开关变换器

针对传统对称控制全桥变换器不能实现软开关而导致变换器效率较低的现状,提出了对称控制全桥谐振PWM(FB-RPWM)变换器,详细分析了FB-RPWM变换器的工作模式及其稳态特性。分析结果表明:FB-RPWM变换器虽然采用对称控制,却仍在全负载范围内实现了所有桥臂开关管的零电压开通(ZVS)和输出二极管的零电流关断(ZCS),且其输入输出电压传输比与负载、开关频率和占空比无关,呈现出直-直变压器(DCX)的工作特性。与移相全桥(PSFB)变换器相比,FB-RPWM变换器减小了两个开关管的关断电流,且变压器一次侧采用隔直电容,实现了励磁电感电流的零直流偏量,降低了变压器损耗,进一步提高了变换器的效率。最后,搭建了一台400V输入、50V/10A输出的实验装置,验证了理论分析的正确性。

光伏发电系统中三相逆变器不平衡控制的分析

针对光伏发电系统中离网三相逆变器工作在不平衡负载时的特点,文中详细分析了离网三相逆变器的拓扑电路结构及其相应的控制方法。分析了三相三桥臂逆变器主电路拓扑结构,引入了电容电流瞬时值反馈控制,同时还对三相逆变器经LCL滤波后的输出三相电压进行独立控制。通过对每相输出的交流电压与参考电压进行PI运算后再与电容电流进行K运算产生控制开关管的SPWM脉冲波,从而实现三相逆变器输出电压平衡。建立Matlab/Simulink仿真模型,仿真分析表明,文中采用的控制方法,在三相负载严重不平衡情况下,输出的三相电压不平衡度低,且带非线性负载能力强,从而保证逆变器在带任意不平衡负载时仍能维持三相平衡的输出电压。

燃料电池发电系统中新型直流变换器的研究

针对燃料电池输出端电压低且变化范围宽,需较高的直流电压增益才能实现并网发电的特点,文章研究了一种基于交错控制和平均电流控制的新型高增益直流变换器,该变换器不仅具有较高的电压增益、合适的占空比、脉动较小的输入输出电流纹波,开关管承受的电压电流应力远远低于传统的二次型Boost变换器,而且控制电路简单等特点。文章详细分析了该变换器的工作原理、稳态性能,并对其进行了小信号的建模分析,通过仿真验证了所研究的拓扑电路和控制方法的可行性。

基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制研究

研究了一种基于虚拟同步发电机算法的微网逆变器控制策略,并分别设计了虚拟同步发电机算法、虚拟原动机调节及虚拟励磁电流调节模块,通过电压电流双环控制,使逆变器输出的电压幅值及频率分别与无功功率及有功功率呈现良好的下垂特性、且能够较快的跟踪负荷的变化,从而提高了系统的稳定性和可靠性。此外文章对虚拟原动机调节模块进行了改进,能够实现频率的实时无差控制,提高了频率控制的精度和响应速度。仿真结果表明,逆变器输出电压较好的模拟了同步发电机的外特性,且相电压的畸变率仅为0.2%,同时输出频率不随负荷的变化发生偏移,可稳定在49.98Hz,验证了文章理论分析的正确性和可行性。

燃料电池发电系统中功率变换器的研究

针对燃料电池输出电压等级较低变化范围较宽的输出特性,研究了一种新型变换器,该变换器由前级高增益直流变换器与后级交流变换器组成级联结构。高增益直流变换器采用平均电流控制策略,实现了较高增益的升压及稳压功能,且具有较低开关管电压/电流应力;后级交流变换器采用改进型虚拟同步发电机算法,能够快速准确的跟踪负荷变化、实时无误差的调节频率并具有良好的无功电压下垂特性。通过分析可知:仿真时前级直流输出电压一直稳定在700 V,当无功功率增加200 Var时,电压幅值的波动约为0.5 V,逆变器输出频率不随负荷的波动而发生变化,稳定在50.012 Hz;实验时该直流变换器具有较高的电压增益,可达20倍的增益,并能够稳定在期望值50 V附近稳定工作。仿真及实验分析都验证了采用的拓扑电路结构和控制方法的可行性。

基于CDIO教学模式的《电路原理》课程教学方法探索

本文针对高等学校本科电气信息类专业的一门重要的学科基础《电路原理》课程,结合CDIO理念和分层教学方法,以提高教学效果为目的,从电路理论与实践教学过程中的各个环节,提出适合《电路原理》教学的"肉夹馍"教学方法。

分层教学在《电工学》实践教学中的应用

本文对分层教学法中的教学组织、实施、评价进行了详细的阐述和分析,并在《电工学》教学中进行了分层教学实践,实践证明分层教学法是适应学生个体差异的教学策略,具有提高教学质量、增强学习效率等优点。

基于VSG的新型三相PWM整流技术

为减小逆变焊机对电网造成的污染,前级采用了新型的PWM整流技术改善电能质量。基于虚拟同步发电机(VSG)控制思想改进的虚拟同步电动机PWM整流技术,通过模拟同步电动机的运行特性,减少了专门的信号采集电路,具有自动跟踪电网电压频率的优点,实现了单位功率因数运行,简化了控制电路结构,降低了系统的运算负担;同时由于交流侧电感参数的合理设置对PWM整流电路的实现起着至关重要的作用,从电流快速跟踪性及其允许的最大电流超调量两个方面对交流侧电感参数设计进行了分析研究。通过Matlab/Simulink的仿真调试,验证了所采用控制方法的可行性,具有自动跟踪电网频率、输出直流电压稳定、输出无功功率可调,可方便实现单位功率因数运行的优点。

分时复用控制多路输出开关电源

针对传统的电压型PWM单反馈支路控制多路输出开关电源存在的非反馈支路调节性能差,以及输出支路之间存在交叉影响的问题,采用反激式变换器实现单输入三输出电压,同时引用电压型分时复用控制方法,从而得到稳定可靠的5V、15V、24V三个输出电压等级。详细介绍了主功率电路和控制电路的工作原理,并分析了在DCM(电流不连续模式)下反激变换器三种工作状态的交流小信号动态特性,进而建立了控制对象的开环传递函数并对其进行了仿真分析。分析可知,其低频段斜率为0dB/dec,不能实现无静差;高频段斜率为-20dB/dec,抗干扰能力差。基于此,在电压型控制回路中增加一个单极点—单零点补偿网络后,低频段斜率提高到-20dB/dec,高频段斜率提高到-40dB/dec,从而改善了系统输出性能。最后通过MATLAB软件搭建了分时复用控制多路输出开关电源的模型并进行了仿真,仿真分析可知针对此拓扑电路结构所采用的电压型分时复用控制方法能够得到稳定的、可靠的和调节性能较好的三路输出直流电压。

基于VSG模型的微电网逆变器技术研究

为确保微电网系统在离网状态下对重要负荷的持续供电,模拟发电系统中同步发电机的控制方案,对微电网逆变器的控制性能进行了研究与改进。采用虚拟同步调频系统,结合同步发电机转子运动方程模拟原动机的调速性能并增加自调频控制以满足系统在离网运行状态下由于负荷变动引起的对频率稳定性的要求;同时采用虚拟励磁系统解决了在多机并联运行的情况下,输出无功功率均分对等效输出阻抗的依赖,实现了准确的输出功率均分。通过Matlab/Simulink的仿真调试,验证了所采用方法的可行性。

三相桥式整流功率因数校正的分析

针对三相桥式整流输入电源功率因数值较低进行分析,对三相桥式整流电路的不同拓扑电路结构及控制方法做出了分析和比较。通过引入Boost二级电路并采用滞环控制的方法,在三相输入端添设相应的滤波电路完成了对三相桥式整流输入电源功率因数的校正,有效的将三相桥式整流输入电源功率因数值从不加Boost二级控制时的0.950提升到0.994。所使用的电路具有结构简单,易于控制,成本低且性能高等优点,并通过Matlab/simulink的仿真验证及其相关数据的计算,证实了本研究所使用方法的优越性。

基于VSG的正弦锁定技术研究

为了实现新能源系统中各并网运行设备的实时同步,采用了一种不需要进行滤波器设计且计算量小的正弦锁定器技术。本文通过虚拟同步发电机的控制思想模拟同步发电机的运行情况,控制其与电网的功率交换为0,实现对电网输入信号幅值、频率及其相位的同步。仿真分析可知,在输入信号发生阶跃突变时,由于虚拟惯性的存在其输出信号不发生瞬时突变;当输入电压信号中含有幅值为10%基波的2、3、5次谐波成分时,正弦锁定器的输出电压总谐波畸变率从增强型锁相环条件下的4.28%减小到0.01%,有效的验证了正弦锁定器的抗谐波干扰能力。

一种新型的三相异步电机控制方法

三相异步电机通过坐标变换可实现定子励磁电流分量和转矩分量的相互解耦,但是不能改变其为一个多变量、非线性被控对象的本质,并且传统的三相异步电机PI的参数在运行中固定不变,不能使控制系统随着外界因素的变化而适时跟踪变化。针对这一问题,在传统的矢量控制系统中引入了模糊的PI控制思想,利用模糊控制理论设计出了一种新型适用的模糊PI控制器。模糊控制不依赖被控对象精确的数学模型,能够克服系统非线性因素和电机运行时外界因素的影响,并对被控对象的参数变化具有较强的鲁棒性。在仿真和实验时还采用了多采样率转子磁链观测控制,多采样率能改善系统的稳态性能。采用多采样率的模糊控制三相异步电动机,通过仿真和实验验证可知,该控制方法能改善电机的静动态响应性能,提高系统的鲁棒性。

单相LLCL并网逆变器的研究

为了减小并网逆变器入网电流谐波成分,通过在LCL并网逆变器电容支路中串联谐振小电感形成LLCL型滤波电路,并使新的LC支路在开关频率处产生串联谐振,从而有效滤除开关频率处电流谐波成份。采用双电流环控制策略,外环采用PI控制保证系统具有一定精度和相角裕度,内环采用比例控制增加系统阻尼以抑制谐振尖峰,引入电网电压前馈控制增强系统抗扰动能力。最后通过Matlab进行仿真验证,与传统LCL滤波器相比,网侧电流THD从1.59%降至0.92%,且并网电流电压实现同频同相。结果表明,LLCL滤波器性能比LCL滤波器更优越。

基于自适应扩散算法的主动配电网协同优化运行策略研究

针对光伏、风电与负荷的协同运行问题,文章提出了自适应扩散算法的分布式协同优化运行策略,该策略通过在自适应扩散算法中构造自适应邻接矩阵和融合矩阵,作为加权因子对节点状态值进行迭代更新,获得全网用户一致检测信息,实现分布式电源功率等边际成本控制。文章采用所提出的策略进行主动配电网有功功率的优化调度,实现源荷间的协调运行。仿真分析表明,自适应扩散算法能够有效解决分布式网络节点信息的实时检测问题,并具有快速学习和适应环境变化的能力。最后以IEEE-14节点配电系统为例进行仿真分析,验证了算法的有效性和可行性。

交错并联CCM Boost PFC变换器研究

针对功率因数校正变换器电感电流连续导电模式(Continue Conduction Mode,CCM)时,两相交错并联Boost PFC变换器各支路不均流造成某一支路中开关管电流应力加大的问题,采用占空比补偿电流控制策略。该控制策略在平均电流控制的基础上,在并联支路内部加入补偿环,根据每相电流与1/2给定输入电流的偏差程度对占空比进行补偿,实现了并联两支路的均流,最终达到减小开关管电流应力的目的。最后,建立了仿真电路,通过仿真分析可知,未采用该控制策略时,两支路电流分别为5 A与2.2 A,其中5 A支路MOS管的电流峰值为9.2 A;在采用占空比补偿电流控制策略后,两支路电流均为3.6 A,两个MOS管的电流峰值均为6.8 A,均流效果明显,开关管的电流应力减小,验证了占空比补偿电流控制交错并联CCM Boost PFC变换器的可行性。