并网逆变器整体序阻抗建模方法及其稳定性分析

在高比例新能源电力系统中,并网逆变器与电网的动态交互作用使得系统谐波谐振问题凸显且日趋复杂。以三相平衡系统为研究对象,研究abc坐标系下考虑正负序频率耦合以及逆变器与电网阻抗交互影响的并网系统整体序阻抗建模方法,以避免行列式计算,并率先提出并网系统整体阻抗测量方法;进而在整体阻抗模型基础上,提出一种频域阻抗稳定性判据和振荡频率预测方法,可建立频域阻抗判据与并网系统物理环节的联系,以大幅降低频域阻抗判据误判的风险;最后,通过MATLAB/Simulink仿真扫频验证了系统整体阻抗模型的正确性,并通过RTLAB硬件在环实验证明其可用于新能源并网系统的稳定性判断,并具有谐振频率预测精度高的优点。

基于三维激光扫描点云整体分析的铁路隧道超欠挖检测方法

传统隧道施工难以避免超欠挖现象的发生,影响隧道的工程质量以及施工效率。三维激光扫描技术因其便捷、信息量大等特点,在隧道施工过程中提供快速有效的测量结果,但目前主要通过取断面形式进行超欠挖分析,亟需一种对点云整体分析的方法。为此,针对三维激光扫描的隧道超欠挖检测,提出一种基于点云拟合曲面并结合设计面法线的分析方法。结果表明:三次B样条曲线在曲线要素的表现和控制性能上较好,适用于隧道断面的重构;检测断面上建立法线,并在拟合面上找到其所唯一对应的实际检测点,通过两点的距离作为超欠挖的基准;编制的分析软件可对隧道数据进行批量处理,便于隧道工程超欠挖检测的实时分析评。因此,双三次B样条拟合法的超欠挖的扫描和计算,其精度、效率高,可满足实际工程中隧道超欠挖的检测。

三维激光扫描仪的精度评价分析

针对三维激光扫描仪用于隧道施工中断面检测和监控量测的精度评价,从测距、测角、入射角和竖向变形位移4个方面评定三维激光扫描仪的实测精度。试验分析得出:三维激光扫描仪在实际工作环境下可以达到测距、测角的标称精度;当入射角不超过70.7°时,点位误差值在3.5 mm以内;当测距在20 m以内以及入射角在60°以内时,点位竖向变形误差绝对值不超过1 mm。结果表明将该激光扫描技术应用于隧道施工的断面检测和监控量测中具有可行性,本研究也对三维激光扫描仪在现场中的应用提出了一些建议。

适用于不平衡负载的构网型PV-VSG控制策略

独立构网时,构网型光伏自同步电压源自生成的电压和频率易受不平衡负载影响。针对该问题,提出在构网型光伏自同步电压源控制策略基础上增加谐振控制环,用于抑制不平衡负载下控制环路中的谐振分量。首先阐述了构网型光伏自同步电压源基本工作原理、关键控制方程,其次介绍了不平衡负载下微电网输出电压不平衡机理、给出了谐振控制器参数设计。最后对所提控制策略进行仿真和实验测试,结果验证了该方法的正确性和有效性。

食用菌栽培中的病虫害防治措施探析

食用菌具有非常丰富的药用价值和营养价值,目前市场上对食用菌的需求量越来越大。为了促进食用菌栽培产业快速发展,提高食用菌的产量和品质,需要加强对食用菌栽培过程中病虫害的控制,最大限度地降低病虫害发生的概率。为此,本文主要针对食用菌栽培中病虫害的防治措施与技术进行了简单分析,希望为相关工作者提供一些参考。

三相并网逆变器LCL滤波器的研究及新型有源阻尼控制

相比较传统的L型滤波器,LCL滤波器以其较低的成本和更好的高次滤波衰减能力适合应用于大功率场合下的三相并网逆变器。文章详细分析了根据逆变器电压电流传感器安装位置不同导致网侧等效阻抗的变化以及对并网逆变器采用不同电流控制方式时的系统稳定性。针对LCL滤波器本身存在的谐振问题以及传统的增加滤波器无源阻尼电阻会带来系统额外的功率损耗,降低变流器效率等缺点,文章通过建立基于LCL滤波器滤波电容串联和并联阻尼电阻的系统控制模型,构建系统传递函数并利用系统传函等效原则,选择滤波电容电压前馈分别实现基于有源虚拟阻尼电阻串联和并联的LCL滤波器系统控制方案,给出前馈系数计算方法。最后通过仿真和实验验证了采用基于有源虚拟阻尼电阻并联LCL滤波的三相并网逆变器控制策略,仿真和实验结果表明在不增加系统额外功率损耗的同时,逆变器并网电流工作稳定且谐波含量低。

电力电子电路功率器件故障特征参数提取技术综述

电力电子电路主功率器件是电力电子电路核心组成部分,对应其故障特征参数提取技术是实现电力电子电路故障诊断及故障预测的重要技术基础,对于提高电力电子电路的可靠性非常有帮助。该文首先介绍了目前电力电子电路主功率器件的可靠性分布情况,并以失效率较高的主功率开关器件为例,着重分析了有源功率开关MOSFET和IGBT器件失效机理以及主要衰退特征。对现阶段这两种有源功率开关器件故障特征参数提取方法进行了总结分类:故障特征参数直接提取和间接提取。在此基础上,介绍了各故障特征参数提取技术的工作原理,并对这些方法进行了归纳总结,分析了各自的优势及不足,最后指出了功率开关器件故障特征参数提取的研究难点和今后的研究方向。

基于功率变化和模糊控制的风力发电机组变速变桨距控制

由于风速测量的不准确性以及很难获得风力发电系统的精确模型,故采用传统的PID控制器难以在风速快速变化的情况下实现良好的控制效果。文中提出将风力发电机组输出功率变化情况作为变桨距执行机构工作的判断依据和控制策略,并根据该策略,进一步提出了基于模糊控制的变速变桨运行控制方法。通过构建仿真模型,按照基于功率变化判断的控制策略分别对变速变桨与工程上常规的匀速变桨进行了仿真比较研究。仿真结果表明,所提出的不依赖于风速测量和精确系统数学模型的控制策略,可以很好地稳定风电机组输出功率,且相对于匀速变桨控制,变速变桨控制方法一方面更好地将机组输出功率稳定在额定值,另一方面可以减轻变桨距执行机构的疲劳度,减少部件间的磨损,这对于延长变桨执行机构的工作寿命、降低其故障发生率以及维持整个风电机组安全稳定运行具有重要意义。

单周期控制的三相三电平VIENNA整流器输出中点电位分析及控制方法研究

三相三电平VIENNA整流器作为三电平Boost型中点箝位(neutral point clamped,NPC)结构变换器一种,具有电路结构简单、开关电压应力小、输入电流谐波含量低、可实现输入单位功率因数校正等优点,适合应用于高压中大功率场合。同时,三相功率因数校正(power factor correction,PFC)整流器的单周期控制方案因其控制简单,无需乘法器及采用输入电压受到广泛研究。输出中点电位波动是NPC结构变换器的一个固有问题,以基于单周期控制的三相三电平VIENNA整流器为研究对象,详细地分析整流器输出中点电位波动机理,根据单周期控制方案的特点,提出在三相输入电流采样中注入三次谐波电流分量,同时分析三次谐波电流注入后对整流器输出中点电位的影响,给出三次谐波电流最佳注入系数。在此基础之上,向传统单周期控制系统中继续引入均压环路,使得最终改进后的三相三电平VIENNA整流器单周期控制系统一方面可以提高整流器直流母线电压利用率,另一方面可以有效抑制中点电位的直流和交流波动。仿真与实验验证了所提出的改进单周期控制策略对于整流器输出中点电位平衡控制的有效性。

适用于不平衡负载工况下的微网逆变器控制策略

微网逆变器的一个重要性能是其工作在离网模式下时,在三相负载不平衡情况下仍能维持三相输出电压的对称性,为微网提供稳定的电压支撑。文中通过分析逆变器输出接不平衡负载时的系统不平衡机理,提出了一种简单有效的系统控制策略:在系统传统控制环路中引入谐振控制器,以抑制不平衡负载条件下控制环路中所存在的2倍工频脉动分量。所提出的控制策略免去常规控制中所需电压/电流正负序分离等控制环节,极大地简化了系统的控制结构。建立了新控制策略下的系统环路模型,给出了环路控制参数及谐振控制器的设计方法。仿真和实验结果验证了所提出的系统控制策略能有效抑制由不平衡负载引起的输出电压畸变,获得高质量的输出电压波形。

一种新颖的抑制两级式直交逆变器输入电流低频脉动的方法

两级式直交单相逆变器输入电流中含有两倍于逆变器输出频率的低频分量,这些低频分量幅值相对其平均值的比例很高,可达到30%以上,严重时将会影响直流电源系统的稳定性,也会大大影响输入电压源的蓄电池、燃料电池的使用寿命。通过研究该电流低频分量产生的原因,对前级直直变换器提出一种新的控制策略,即在传统的控制策略中引入谐振控制器,可以有效的抑制直直变换器输出滤波电感电流的低频脉动,进而可以有效抑制变换器低压侧输入电源电流低频脉动分量。给出谐振控制器的设计方法,以及引入谐振控制器之后系统各环路的传递函数,分析满足系统稳定性要求的设计准则。最后通过仿真和实验验证该控制策略对于抑制两级式直交逆变器输入电流低频脉动的有效性。

基于单周期控制的三相PFC整流器输入电流相位滞后及闭环补偿

三相功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器的单周期控制因其控制简单,无需乘法器及采样输入电压受到广泛研究。但在中频或工频中大功率场合,传统单周期控制策略下的三相PFC变换器将产生输入相电流滞后于相电压的基波相移问题,从而导致系统输入功率因数明显下降。针对三相中频VIENNA整流器分析传统单周期控制策略下产生基波相移的机理,提出一种改进的单周期控制策略,并详细推导该控制策略的核心控制方程,给出具体实现方法。该控制策略能有效的根据变换器负载情况对输入相电流的相位进行自动补偿,从而减小了基波相移量,改善了基于单周期控制的中频中大功率下的三相PFC整流器输入功率因数,减少了系统无功损耗,提高了系统效率。通过实验验证了理论分析的正确性。

三相四桥臂PWM整流器的研究

三相电压型PWM整流器可以减小输入电流谐波含量,提高系统功率因数,因而广泛应用于人们的生产生活中。在传统的三相三桥臂整流器拓扑基础上,引入第四桥臂可构成三相四桥臂整流器拓扑。作为3P4W系统拓扑中的一种,三相四桥臂整流电路的提出丰富了三相电压型PWM整流器的拓扑结构,如果选用合适的控制方法,相比较传统的三相三桥臂PWM整流器,三相四桥臂整流电路可具有更优良的工作性能。本文首先通过开关平均周期法对三相四桥臂整流电路建立开关平均模型,指出了三相四桥臂整流器可以分解成三个相互解耦的单相整流电路。分析了三相四桥臂整流器在SPWM控制策略下的不足,研究了系统SAPWM控制策略及其实现方法。基于SAPWM控制策略下的三相四桥臂整流器降低了输出直流电压,提高了直流母线电压利用率,进而降低元器件耐压等级。最后通过系统仿真与实验验证了理论分析的正确性。

三相PFC整流器改进单周期控制策略

三相PFC变换器的单周期控制因其控制简单,无需乘法器及采样输入电压受到广泛研究。传统单周期控制策略中,变换器输入电感电流采样直接作为调制信号与载波交割产生PWM信号,因此传统单周期控制策略中的PWM信号可视为通过SPWM方式所获得。在这种调制方法下,三相PFC变换器输出电压较高,直流母线电压利用率较低,不利于降低开关管耐压等级和提高系统效率。本文在分析3P4W系统中的三相四桥臂整流拓扑传统单周期控制策略基础上,提出变革传统单周期控制策略中的调制波波形,将3次谐波注入PWM调制(SAPWM)引入到单周期控制策略中。通过SAPWM调制可降低单周期控制的三相PFC变换器输出电压,提高直流母线电压利用率,进而有利于提高系统效率。改进的单周期控制策略同时可以推广到3P3W系统中的三相三桥臂整流、三相维也纳整流电路。系统仿真与实验验证了理论分析的正确性。

最大熵法可靠度理论在工程中的应用

基于信息论中最大熵的概念,探讨了最大熵法的可靠度理论在工程中的应用。讨论了样本的均值、标准差对收敛性的影响,以及样本数量与最大熵法阶数对概率密度函数、超越概率、可靠指标精度的影响。提出了结构分析中应采用四阶矩法,并给出应用该方法时精度控制的若干建议。

三相六开关VIENNA整流器功率开关开路故障诊断

分析了VIENNA整流器在桥臂各个功率器件出现开路故障时所呈现的故障特征,指出了各桥臂续流二极管的开路故障对整流器的危害最大。进一步提出了利用三相输入电流直流分量以及输出电压交流纹波作为功率器件开路故障诊断的故障特征值。构建了基于人工神经网络的功率开关开路故障分类系统,并将所提取的故障特征值作为输入训练样本对其进行训练,最后通过MATLAB软件中M语言编程完成对故障分类系统的训练和测试。训练和测试的结果表明,训练后的神经网络故障分类系统可很好地对VIENNA整流器除续流二极管外的功率器件开路故障进行定位。

基于虚拟阻抗的逆变器死区补偿及谐波电流抑制分析

并网逆变器作为可再生能源发电系统与大电网之间的关键接口,在控制模式及电能质量方面有着较高的要求。间接电流控制逆变器既有较快的电流响应,也可实现并/离网模式的平滑转换。该文以并网逆变器为研究对象,对开关体器件死区效应产生的谐波电流以及电网电压背景谐波造成的并网电流畸变问题进行分析。进而提出虚拟并联陷波阻抗、串联谐振阻抗的改进控制策略,有效抑制了因上述两个问题引起的谐波电流,显著改善了并网电流质量。仿真及实验验证了所提方法的有效性。

平均电流控制型移相全桥DC-DC变换器输出阻抗及控制环路优化设计

级联式变换器广泛应用于分布式发电系统中,为了保证各级变换器自身以及系统集成后变换器的动态和稳态特性,各级变换器的输入输出阻抗及控制环路的设计需要统一考虑。移相全桥DC-DC变换器作为Buck变换器的一种,广泛应用在高频、大功率场合,且相比较电压型控制方法,平均电流型控制可以使变换器获得更好的动态和稳态特性。本文以平均电流控制型移相全桥DC-DC变换器为例,揭示了该型变换器闭环输出阻抗与控制环路参数的相互关系,讨论了电流电压环路补偿网络的参数设计依据,在确保单级变换器本身的动态和稳态特性前提下,通过约束前级DC-DC变换器闭环输出阻抗尖峰,从而保证系统集成后稳定可靠工作。系统仿真与实验结果表明了理论分析的正确性。

一种新颖的三相四桥臂逆变器SAPWM控制实现方法

三相四桥臂逆变器因其具有优秀的带不平衡负载的能力受到各国学者们的广泛重视和研究。SAPWM控制与数字控制中常采用的空间矢量调制在本质上是相同的,因此在模拟电路中对三相四桥臂逆变器采用SAPWM控制方法可以取得在数字电路中采用空间矢量调制相等效的控制效果。本文提出一种易于电路实现的3次谐波构成函数,并将其注入到正弦调制波中,从而方便地对中频输出的三相四桥臂逆变器采用SAPWM控制。相对于空间矢量调制,三相四桥臂逆变器SAPWM控制简化了控制算法且取得了与空间矢量调制相等效的控制效果。最后通过仿真和实验表明了所提出的3次谐波函数构造方法和电路实现以及三相四桥臂逆变器SAPWM控制的正确性。

输入电压不平衡时三相PFC整流器改进单周期控制策略研究

三相PFC变换器的单周期控制因其控制简单,无需乘法器及采样输入电压受到广泛重视。当输入不平衡时,三相PFC整流器直流侧输出电压将产生两倍于输入电源频率的脉动,该脉动信号经过传统单周期控制环路作用最终导致变换器输入电流产生较大幅值的三次谐波分量,影响输入电流品质。文章通过详细分析输入不平衡时,单周期控制的三相PFC整流器输入输出特性,提出在传统单周期控制策略中引入谐振控制器,从而可以有效抑制输入不平衡引起的单周期控制的三相PFC整流器输入电流中的三次谐波分量,进而大大改善输入电流品质。本文给出了谐振控制器的设计方法,建立了新的控制策略下的系统传递函数并分析了满足系统稳定性要求的设计准则。最后通过仿真与实验验证了所提出的改进单周期控制策略对于输入不平衡时,改善三相PFC输入电流品质的有效性。