基于虚拟方波注入的五相永磁同步电机开路故障下直接转矩控制

在传统直接转矩控制(DTC)中,参考磁链往往是一个固定值,这将导致五相永磁同步电机(PMSM)在正常及容错情况下运行时效率不高。为解决该问题,该文提出一种基于虚拟方波注入的DTC(VSWI-DTC)策略。首先,建立五相PMSM在正常和开路故障情况下的数学模型,在同步旋转坐标系中推导出恒定转矩下电流幅值与定子磁链幅值的关系。其次,设计最优定子磁链探测器。通过向定子磁链幅值中注入虚拟方波信号,根据电流幅值的变化情况补偿定子磁链幅值,在线探寻最优定子磁链幅值。最后,与无差拍DTC相结合,实现电机高效率DTC运行。实验结果表明,所提策略不但能保持DTC良好的动态性能,抑制开路故障引起的转矩脉动,而且提高了电机在正常和开路故障情况下的效率。

基于无电网电压传感器的Vienna整流器滑模模型预测控制

Vienna整流器的控制系统设计与电网电压参数密不可分,然而,传统的电压传感器增加了系统的成本和复杂性.针对此问题,提出一种Vienna整流器无电网电压传感器模型预测控制策略.通过建立Vienna整流器虚拟磁通数学模型来估计电网电压,利用二阶低通滤波器消除了积分初值和直流偏置问题,进而提高观测效果.其次,结合模型预测直接功率控制(DPMPC),以功率跟踪误差最小为目标得到三桥臂的开关序列.实验结果表明,所提出的控制策略谐波含量低,电压能准确跟踪给定值,具有良好的稳态和动态性能.

静止坐标系下无电网电压传感器虚拟同步机控制策略

针对采用虚拟磁链算法的无电网电压传感器存在的直流偏移等问题,提出基于一阶低通滤波器和高通滤波器串联结构的改进磁链观测器,利用改进的磁链观测器得出虚拟磁链,提高了观测的精度。在得到虚拟磁链的基础上,针对不同电网频率运行条件,利用锁相环思想提出电网角频率的计算结构,并由虚拟出的磁链与电压的关系来重构电网电压。此外,将所提无电网电压传感器策略应用于网侧变流器系统中,在两相静止坐标系下设计虚拟同步控制结构,相比于旋转坐标系,可省去控制内环的解耦环节,同时还能简化坐标变换环节,避免了因坐标变换中角度不准而引入的不稳定因素。最后,通过仿真与实验验证所提控制策略与磁链观测器的有效性与可靠性。

虚拟磁链定向下构网型变流器滑模控制

新能源在现代电力系统中的逐步渗透正造成愈发严重的稳定问题。构网变流控制因其在改善系统安全方面的独特优势,正成为新能源大规模并网的主流控制方法。因此,本文提出了一种用于构网型变流器的基于虚拟磁链定向的滑模控制策略,使变流器具备虚拟同步机特性以支撑新能源安全并网与同步运行。首先,定义了构网变流器虚拟磁链的概念,其为电压源变流器端电压对时间的积分,并通过一个磁链控制器,将虚拟磁链矢量定向为虚拟同步机摇摆方程的参考轴系,进而实现变流器并网同步。此外,针对虚拟磁链提出了一种滑模控制器,进而实现对电压源型变流器有功/无功功率和电压的控制。为防止电网故障下变流器过电流的发生,本文又提出了一种故障电流抑制方法以提高系统的低电压穿越能力。最终,通过RTDS半实物仿真验证了本文所提控制方法的有效性。

基于参数辨识的三相电压型整流器VF-DPC策略

三相电压型整流器(VSR)虚拟磁链定向的直接功率控制(VF-DPC)对电感参数的变化较敏感。为此,提出了一种基于电感参数在线辨识的三相VSR的VF-DPC策略。首先,此处介绍了三相VSR的数学模型及最小二乘法参数辨识原理。然后,提出了一种基于最小二乘法的电感参数在线辨识策略。其次,针对常规虚拟磁链计算方法受纯积分运算影响的问题,提出了一种最小阶虚拟磁链观测器。最后,通过将辨识的电感参数输入到所设计的最小阶虚拟磁链观测器,可以大大提高虚拟磁链的观测精度,进而可提高三相VSR的功率控制精度。仿真和实验结果证明了所提方法的有效性。

数值天气预报模式的行星边界层方案热力预报变量选择

在数值天气预报模式中,大气边界层湍流混合由行星边界层方案承担.传统的边界层方案多采用位温作为热力学预报变量,计算感热通量并获得位温的湍流倾向,多数边界层方案设计之初,也往往只考虑干边界层中的位温湍流混合.事实上,驱动边界层热对流的是浮力而非热力,前者还包含了水汽的作用,由虚位温表征.基于湍流可分辨的大涡模拟来评估传统边界层方案所参数化的感热通量在湿边界层中的适用性,重点关注方案中涉及逆梯度修正项的关键系数,同时也考察浮力通量的参数化评估结果显示浮力通量在干湿边界层中具备一致性,其模式系数不随水汽条件变化,因此,推荐以虚位温替代位温作为行星边界层方案热力预报变量.

三相并网逆变器无差拍电流预测控制方法

针对三相并网逆变器的特点,采用一种新的无差拍电流预测控制策略。与传统不加补偿的无差拍控制器相比,可改善控制上的延时,在相同的采样频率下可使输出电流畸变减少,提高三相并网逆变器的性能。为进一步提高三相并网逆变器的可靠性和降低并网逆变器的成本,提出一种基于软件锁相环和虚拟电网磁链的无电网电压传感器的控制策略。采用虚拟的电网磁链矢量定向的矢量控制,实现了d、q轴电流的解耦控制,使q轴电流控制有功功率,d轴电流控制无功功率。将无差拍电流预测控制和无电网电压传感器控制相结合,为三相并网逆变器提供一种高性能的解决方案。最后实验验证了该方案的可行性和正确性。

一种采用虚拟磁链模型预测的新型PWM算法

针对变流器脉宽调制(pulse-width modulation,PWM),基于虚拟磁链的模型预测,提出一种新型脉宽调制算法(novel algorithm of pulse-width modulation,NPWM)。建立由正弦调制电压和变流器输出电压构成的虚拟磁链模型,以磁链误差最小为优化目标建立价值函数,采用模型预测获取最优目标电压矢量。基于单一目标预测方法,提出一种多目标预测方案,确保在磁链误差范围一定的前提下降低器件平均开关频率,依据建立的价值函数分析算法流程。仿真和实验比较两种预测算法下NPWM调制和空间矢量脉宽调制的控制效果,验证两种预测方法下NPWM算法的有效性。

中、小型土石坝渗流场三维有限元分析方法及应用

针对中、小土石坝工程的特点以及存在渗流安全的问题,采用改进的节点虚流量法,得到求解土石坝渗流问题的有限元分析方法,并编制Fortran程序.依托某土石坝工程,建立三维有限元渗流场计算模型,对正常蓄水时该坝坝体和坝基的渗流场进行了仿真计算,得到了相应的水头分布、浸润线以及渗漏量,并对该坝设计防渗体系下坝区渗流场规律和特点进行了分析.结果表明,该方法对中、低土石坝渗流溢出点和浸润线定位合理、准确,能够很好地模拟坝区渗流场规律,可为中、低土石坝的渗流安全评价提供参考.

PWM整流器的改进虚拟磁链定向矢量控制

针对PWM整流器虚拟磁链定向矢量控制(VFOC)策略中存在因积分初始值选取不当造成的直流偏移问题,设计了改进的带饱和限幅反馈环节积分器的虚拟磁链观测器。对基于纯积分器、惯性环节以及所提出改进方法的3种虚拟磁链观测器进行了对比分析,并给出了基于改进VFOC的PWM整流器系统的仿真与实验波形。结果表明,所提出改进方法在任意交流电压初始相位情况下均很好地观测出了虚拟磁链,证明了所提出的改进控制策略的正确性和可行性。

基于虚拟磁链直接功率控制的光伏并网逆变器控制策略研究

将基于虚拟磁链直接功率控制策略VF?DPC(virtual-flux-linkage direct power control strategy)应用于光伏并网电压源型逆变器。引入虚拟磁链的概念并用于计算瞬时有功和无功功率,结合空间矢量SVM(Space Vector Modulation)技术,构成固定开关频率三相并网逆变器DPC控制策略。该方法不仅能够实现系统对有功功率和无功功率的直接控制,而且能保证固定的开关频率,简化了滤波器的设计,降低了对控制器和A/D采样的要求。仿真和实验结果表明实现了单位功率因数控制,电流谐波小,具有良好的动态和稳态性能。

基于虚拟磁链的PWM整流器模型预测直接功率控制

为了省去基于虚拟磁链定向的传统直接功率控制(DPC)中的滞环比较器和开关表以及基于电压定向的传统模型预测直接功率控制(MPDPC)中的交流电压传感器,提高系统的动态响应,实现功率的准确跟踪,在二者的基础上结合空间矢量脉宽调制(SVPWM),再引入延时补偿和重复控制,在两相静止坐标系下,以电网电压作为基本控制矢量,利用功率给定值与实测值的误差平方和最小建立目标函数,提出一种基于虚拟磁链的电压型PWM整流器的改进MPDPC方法。将传统DPC、传统MPDPC与改进MPDPC进行了仿真和实验对比研究。仿真和实验结果表明,所提改进MPDPC方法提高了功率跟踪精度,减小了功率纹波,降低了电流谐波畸变率。

有自由面渗流分析中密集排水孔幕的数值模拟

为准确模拟有自由面渗流场中密集排水孔幕的渗流行为,提出排水孔连续剖分新模式,避免了排水子结构算法中排水孔与整体网格不连续带来的计算困难,并在顶排型排水孔孔端设置虚拟的"渗流开关器",来实现对其作用的甄别。当排水孔失效,"开关器"关闭时只需把孔内结点作为内部点,避免了对失效排水孔按边界再处理的麻烦。排水孔的连续剖分和"开关器"的设置,既可以精细的模拟每个排水孔的作用、解决自由面穿越排水孔问题,又使大规模密集排水孔的模拟大为简化。算例验证了该方法的准确性和实用性。

基于虚拟磁链的PWM整流器数学模型及仿真

分析了PWM整流器工作原理,建立了电压型PWM整流器在αβ,dq坐标系下的数学模型,并在此基础上,通过应用虚拟磁链概念,提出了三相电压型PWM整流器在αβ,dq坐标系下的虚拟磁链模型。此模型输出直流电压动态响应快,能够准确控制输入电流,使其畸变率较低。针对这些不同数学模型,运用MATLAB/SIMULINK开发了PWM整流器仿真模块,通过仿真对各个模型进行比较,仿真结果证明了虚拟磁链模型的正确性和优越性。

采用参数辨识及新型主动阻尼控制的LCL滤波脉宽调制整流器

采用LCL滤波器的脉宽调制整流器一般需要检测电网电压、电流及直流母线电压,为抑制谐振还需检测交流滤波电容支路电压或电流。过多的传感器增加了整流器成本,且检测所得电网电压实际易受电网内感抗干扰,影响整流器稳定运行。首先提出一种基于电网参数辨识的虚拟磁链定向控制方法。在整流器启动之前,采用遗传算法辨识电网感抗、频率、幅值和初始相位角等参数,以获得虚拟磁链及其初值的精确观测。为抑制LCL滤波器谐振,提出一种通过一阶高通滤波器回馈整流器侧电流高频分量的新型有源阻尼控制方法,建立频域模型,分析高通滤波器参数对谐振抑制效果的影响。所提控制策略只需检测直流母线电压及整流器侧两相电流,省去了电网电压传感器及交流滤波电容支路电压或电流传感器。仿真和实验分析证实了该控制策略有效性。

模块化多电平变流器的直接功率控制仿真研究

新型模块化多电平变流器(modular multilevelconverter,MMC)通常采用双闭环矢量控制策略,针对该方法存在的需调整控制参数较多、动态响应慢等问题,研究MMC的直接功率控制策略及电容电压平衡方法。首先,将现有的桥臂模块电压排序法与参考信号中叠加平均值控制量的方法进行综合,控制电容电压平衡;然后,在桥臂内电容电压相互平衡的基础上,利用双闭环PI调节器控制桥臂间各电容电压保持一致并跟踪给定,使电压波动范围明显减小,提高变流器输出波形质量;最后,将变流器虚拟磁链直接功率控制策略应用于MMC。研究该种拓扑结构下的功率估计方法,并利用Matlab对所设计系统进行仿真验证,结果表明所提控制方法正确、有效。

拱坝坝基渗流场的有限单元法精细求解

笔者在近 2 0年来对工程渗流问题研究的基础上 ,针对拱坝坝基岩体的渗流特性和有复杂的防渗与排水降压渗控措施 ,详细地论述了如何用有限单元法精细地求解坝基整体渗流场的思想和具体处理技术 ,所提出的算法技术在理论上是严密的 ,多年来一直已在工程中得到了广泛的成功应用。最后 ,作为算例对一个高 14

基于虚拟磁链的PWM整流器的直接功率控制

三相PWM整流器的直接功率控制(DPC)比电压定向控制(VOC)的动态响应要快,并具有良好的抗干扰性能。提出一种新的基于虚拟电网磁链的三相电压型PWM整流器DPC策略。分析了PWM整流器工作原理,建立了电压型PWM整流器在α-β、d-q坐标系中的数学模型,并在此基础上,通过应用虚拟磁链概念,提出了三相电压型PWM整流器在α-β、d-q坐标系中的虚拟磁链模型。由于通过估计虚拟磁链来计算无功与有功功率,因此可省略三相PWM整流器的电网侧电压传感器,该控制系统的结构为直流输出电压外环,功率控制内环。仿真结果表明:与传统的DPC方法相比较,基于虚拟磁链的三相PWM整流器DPC系统结构简单,能有效减少传感器的数量,且抗干扰能力强,电网输入电流的畸变较小,具有更好的瞬时功率动、静态控制特性。

无交流电压传感器并网逆变器的控制策略及其改进

将基于虚拟磁链的直接功率控制策略用于并网逆变器的控制。详细推导了虚拟磁链与瞬时功率的表达式,在无需检测网侧交流电压的前提下即可获得并网功率的瞬时值,进而取消了交流电压传感器。通过对并网功率的有功和无功成分进行直接独立控制,省去了旋转坐标变换以及电流闭环控制等复杂算法。采用带有饱和限幅反馈环节的积分器代替不定积分器进行虚拟磁链观测,解决了因传统观测方法存在功率计算偏差而造成系统效率降低、动态响应性能较差等问题。对所提出的改进观测方法及基于改进虚拟磁链直接功率控制策略的并网逆变器进行仿真和实验,结果证明了所提方法的正确性和可行性。

无电压传感PWM整流器的虚拟磁链自适应滑模观测研究

针对无电压传感的三相PWM整流器虚拟磁链估计中存在直流偏置和初值等问题,本文提出一种具有自适应功能的新型虚拟磁链滑模观测与控制策略。该策略将滑模变结构控制引入虚拟磁链观测器中,以Sigmoid函数为切换函数估计出网侧电源电压值,根据理想磁链与虚拟电动势的正交关系设计了自适应控制率来动态调整磁链补偿基准,使其能够快速准确地跟踪网侧电压波动带来的磁链变化,实现实时检验和修正虚拟磁链值的作用。新型的虚拟磁链观测器合理减少了传感器的数量,同时提高了虚拟磁链的观测精度,将其应用于整流器DPC系统中,仿真和实验结果表明,新型无电压传感控制策略有效抑制了直流母线电压动态响应波动,更有利于滤除网侧电流谐波,改善电能质量。