独立充放时序SIDO开关变换器电流型变频控制技术

单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO)开关变换器工作在共享充放时序下存在电感电流纹波大、输出支路间交叉影响严重以及电路参数宽范围变化下控制电路不能正常工作等问题.为此,提出一种独立充放时序电流型变频控制(current-mode variable frequency control,C-VF)技术.首先,具体描述变换器在连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)下的工作原理,并推导主电路开环传递函数;进一步构建闭环小信号模型,推导闭环交叉阻抗,详细分析不同输出电压及负载电流下变换器的交叉影响特性;最后,通过仿真和实验进行验证.研究表明:相较于共享充放时序,独立充放时序C-VF CCM SIDO buck变换器减小了交叉影响,改善了负载瞬态响应性能;当两支路负载电压不等时,减轻某一支路负载可以降低该支路的交叉影响;当两支路输出电压相同但负载不同时,重载支路对轻载支路的交叉影响更小.

基于电弧电压判据的直流断路器磁吹控制研究

针对城市轨道交通直流牵引供电系统存在的直流断路器小电流分断问题,提出一种基于电弧电压判据的直流断路器磁吹控制代替基于电弧电流判据的磁吹装置来驱动磁吹线圈,避免电流零漂现象导致磁吹装置频繁无效动作而发生故障。通过不同电压和不同电流参数下断路器分断试验,验证了基于电弧电压判据的直流断路器磁吹控制能输出正确稳定的磁吹线圈作用方向,从而有效提高磁吹控制回路的稳定性和断路器触头的使用寿命以及开断性能。

考虑转子磁链-电流环控制动态的虚拟惯量DFIG功频响应特性建模

含有虚拟惯量控制的双馈风电机组的频率响应特性受风电本体和控制环节等因素影响,该文提出一种考虑转子磁链-电流环控制动态的虚拟惯量双馈风电机组功频响应特性建模方法。首先,分析含虚拟惯量控制的双馈风电机组在受扰后的运行特性,基于小信号线性化方法分别建立风轮机、异步发电机及其轴系、转子侧功率环控制以及电流环控制的状态方程;基于定子磁链定向原理化简转子磁链-电流环线性化方程,利用状态方程建立考虑转子磁链-电流环控制的风电机组五阶闭环传递函数;通过频域法量化电流环作用的转子磁链频域响应,剖析所提模型与已有简化模型之间的区别,采用摄动理论分析电流环控制参数对所提模型有功功率-频率响应的影响。最后,在含双馈风电的5节点测试系统与某实际电力系统算例中对比时域仿真结果,结果表明:所提模型的功频响应精度高、适用性强。

基于单相无刷直流电机的高效全速域无位置控制策略

以单相无刷直流电机(SPBLDC)控制系统为研究对象,针对小型风机位置传感器安装受限等问题,提出基于单相无刷直流电机的高效全速域无位置控制策略,该策略通过单相I/f电流幅值与功率因数补偿相结合的控制方法实现。通过构建SPBLDC的小信号模型,根据小信号根轨迹分析法,分别对单相I/f电流幅值控制以及单相I/f电流幅值与功率因数补偿相结合控制方法下系统全速域稳态及动态调速过程进行稳定性分析,选取了合适的升速斜率,理论分析了该控制策略能够提高电机运行效率,同时保证系统全速域均具备良好的稳定性能。在Matlab/Simulink环境中仿真验证该控制策略下系统全速域均高效运行于最大转矩/电流比状态,电机转速、电流收敛性能及稳定性均有提升。最后,实验验证了该控制策略的有效性及工程应用的可行性。

柔性直流输电系统三维度控制

现有柔性直流输电工程均采用双闭环矢量控制,通过交流调制比生成桥臂电压调制信号。此种方式下,子模块电容电压与直流输出电压耦合,控制灵活性差。该文基于混合型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)交直流对偶控制框架,提出了一种适用于半桥型MMC-HVDC系统的三维度控制架构,包含交直流对偶控制、子模块电容能量控制与可变最近电平调制,使得MMC子模块电容电压与直流输出电压解耦,极大提高了控制灵活性。文章首先分析了柔直常规控制的设计特点,给出了三维度控制的设计思路;然后基于三维度控制,分析了MMC的直流电压运行域、主动能量利用与直流故障限流等能力,建立了包含三维度控制的MMC小信号模型分析了其稳定性。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提控制方法的有效性。

弱电网下双向并网变流器虚拟正阻尼重塑控制

针对弱电网下恒功率控制模式中双向并网变流器系统稳定性会因功率传输方向的不同而产生差异进而引发系统振荡甚至失稳的问题,提出了一种虚拟正阻尼重塑控制策略,将负阻抗重塑为正阻抗,增强系统阻尼进而提升稳定性。首先,详细地建立了双向并网变流器交流侧端口阻抗在d-q坐标系下的小信号模型,分析了不同功率方向下阻抗特性的差异。其次,结合系统最小环路比表达式和电网等值阻抗表达式,基于奈奎斯特稳定判据,分析了电网等值阻抗大小和功率传输方向两个因素对系统稳定性的影响。然后,分析了弱电网下双向逆变器虚拟正阻尼重塑控制策略,并对其进行建模与分析。结果表明:虚拟正阻尼重塑控制可以实现将负阻抗重塑为正阻抗,并增强系统阻尼。并且,即使在电网等值阻抗较大的弱电网下,系统也能保持较好的双向功率稳定性。最后,基于MATLAB/Simulink和小功率实验平台验证所提策略的有效性。

交流微电网直流互联变流器系统多阻抗优化控制

为了实现系统功率双向传输控制、有功无功解耦控制、故障隔离等目标,2个交流微电网通过背靠背结构的电压源型变流器(VSC)进行直流互联。在功率双向流动系统中,定功率控制模式下变流器作为功率负载时,其直流或交流端口阻抗会呈负阻抗特性,进而减小系统阻尼,容易让系统失去稳定。针对该问题,提出一种多阻抗优化控制方法,不仅将该变流器直流和交流端口的负阻抗优化为正阻抗,还对定直流电压模式下的变流器直流端口阻抗进行优化,减小两侧阻抗的相位差,多角度增强系统的稳定性。首先,对系统的结构和控制进行了简单介绍。其次,对优化前两侧变流器多个端口阻抗的特性进行分析。然后,分析了多阻抗优化控制的工作机理,并得到优化后的端口阻抗模型。依据最小环路比和奈奎斯特稳定判据,对比分析了优化前后系统的稳定性。结果表明:提出的多阻抗优化控制方法能对系统中多个端口阻抗进行优化,不仅可以将原交、直流侧的阻抗特性从负优化为正,还可以减小直流侧阻抗间的相位差,使系统保持更大的稳定裕度。最后通过Matlab/Simulink仿真对所提控制方法的有效性进行了验证。

岢岚县墕头小流域综合治理效益分析

小流域综合治理可以有效改善流域内农业基本生产条件和生态环境,提高农民生产生活质量,促进资源的合理利用,实现农业的可持续发展。本文对墕头流域水土流失现状进行了分析,并提出相关措施。工程实施后,可实现该流域治理面积1670 hm^(2),年保水效益11.11万m^(3),年减少土壤侵蚀流失量2.6万t,效益显著。

新能源发电系统用多相耦合交错型双向DC-DC变换器及控制研究

本文重点研究新能源发电系统用双向DC-DC变换器及其控制策略,提出一种多相耦合交错型磁集成Buck-Boost变换器应用于新能源发电系统中储能系统能量双向传递。首先对多相磁集成双向DC-DC变换器进行耦合电感研究,分析两相耦合Buck变换器等效电感并给出电感耦合设计准则;针对电感耦合交错型变换器的多开关状态、高阶化及电感电容复杂扰动的特点提出一种平均值电路法建立其小信号模型,并推导出状态变量到控制变量的传递函数;根据变换器开环稳态特性,进行补偿网络设计,提出基于趋近律的自适应电流控制策略并设计基于电流环补偿控制器。最后通过仿真和实验表明,本文提出的控制方法较传统PI控制可同时改善系统稳态及暂态性能。

四象限变流器在变速恒频风力发电系统中的应用

讨论了由四象限变流器构成的一种永磁电机风力发电系统,对连接电网与电机的逆变器进行了详细的讨论。利用小惯性电流跟踪控制方法,在状态空间平均法模型的基础上推导了脉宽计算公式。给出了用DSP实现网侧逆变器的控制的硬件框图,最后给出了实验结果。实验结果证明该系统能够有效的将风轮机吸收的风能馈入电网中,并能保持很高的功率因数。

一种直流微网双向并网变换器虚拟惯性控制策略

针对直流微网中母线电压易受微网内部功率波动影响,通过类推交流微网中虚拟同步发电机的虚拟惯量,提出了一种直流微网双向并网变换器(bidirectional gridconnected converter,BGC)虚拟惯性控制策略,增强了直流微网的惯性,平抑了直流母线电压波动。建立BGC虚拟惯性控制小信号模型,推导出直流母线电压与BGC直流侧输出电流之间的小信号传递函数,深入分析直流微网功率突变下的系统动态特性,发现BGC直流侧输出电流相当于扰动量,会对直流母线电压的动态响应过程产生冲击性影响。对此,提出了BGC的直流侧输出电流前馈扰动抑制方法,平滑了直流母线电压的动态响应。分析了BGC系统的稳定性,选取了合适的BGC虚拟惯性控制参数。最后,仿真与实验验证了所提控制策略的有效性。

基于推挽直流变换器的双环控制研究

为提高推挽变换器的电流稳定性和系统可靠性,在推挽变换器的小信号数学模型基础上,建立推挽变换器的全状态变量双环控制系统,同时给出了控制系统的具体设计过程,并通过仿真软件对具体设计过程进行分析;仿真对比和实验结果表明:双环控制器提高了推挽电路的输出电压和系统电流稳态和动态性能,提高了系统可靠性,同时也验证了控制策略的正确性。

电流模式控制正激变换器的建模及设计

为优化设计DC/DC变换器控制环路,以提高系统的稳定性和瞬态响应,对DC/DC变换器小信号模型进行研究,给出基于脉宽调制(PWM)控制芯片UC3843的单端正激变换器设计实例和电路分析。建立了电流模式控制(CMC)的单端正激变换器小信号模型,在此基础上推导出正激变换器的系统传递函数。分析了UC3843斜坡补偿原理,给出了采用TL431和光耦构成的反馈补偿网络数学模型。仿真和实验结果表明模型的正确性,所设计的电路具有输入电压变化范围宽、动态响应快、电压调整率和负载调整率高的特点。

基于RTDS的DSTATCOM小步长网络建模仿真

分析了DSTATCOM输出电流四象限运行的矢量关系,在RTDS仿真环境中搭建了DSTATCOM小步长仿真网络模型,并通过该仿真网络分别对单变量控制以及双变量和配合控制的3 0 kvarDSTATCOM进行了仿真研究。结果表明:RTDS动态负载模型从电感性切换到电容性的调整时间不到一个工频周期;DSTATCOM无功功率补偿效果在双变量和配合控制时要优于单变量控制。

采用直接电流控制策略的MMC-UPFC小信号模型

基于模块化多电平换流器(MMC)的统一潮流控制器(UPFC)大多采用直接电流控制策略,为分析采用该控制时UPFC接入后系统的小干扰稳定特性,针对一般的3节点拓扑UPFC,推导了其外环控制器、内环控制器、MMC和直流系统的小信号模型,并给出了UPFC输出电流的线性化方程。进一步地推导了传统2节点拓扑UPFC的小信号模型,同时给出了UPFC模型与系统其余部分的组合方法,建立了系统整体的线性化模型。最后,通过对一个2机测试系统进行时域仿真和模态分析,验证了所提小信号模型的正确性。

不对称半桥电压控制模式与电流控制模式研究

有关不对称半桥的研究显示,电压控制模式不对称半桥的小信号模型具有4个极点,3个零点。其闭环网络设计复杂,难以满足高穿越频率的要求。但目前有关电流控制模式不对称半桥的研究还很少。在介绍电压控制模式不对称半桥的原理以及小信号模型的基础上,提出在不对称半桥中引入电流控制模式以改善系统特性的方法,同时给出了该方法的工作原理,并对小信号模型进行分析推导,最后将两种控制模式进行了对比。

自主均流型Buck变换器并联系统的建模与设计

基于小信号模型理论,建立了Buck变换器并联电路的小信号模型,然后根据自主均流技术原理,分析了均流控制系统的设计过程,包括电压环、均流环的设计,从而形成了完整的自主均流技术设计步骤.根据所建立的模型,制作了一台由两个Buck变换器并联组成的样机,通过比较未采用均流控制和采用自主均流控制的两组实验结果,验证了文中所提控制系统设计方法的正确性.

电流瞬时值控制的逆变器并联系统

对采用最大电流控制法、平均电流控制法、3C电流控制法和加权电流控制法等电流瞬时值均流控制的逆变器并联系统进行统一建模,提出了一种统一的小信号模型.利用该模型,可以很方便地分析系统在电路参数一致和不一致情况下的均流环稳定性问题.对多台并联系统的阻抗匹配特性问题进行了研究和探讨,讨论了均流环控制参数和并联逆变器台数对并联系统均流性能的影响.通过对两台220 V输出、单台最大输出功率为1 kW的逆变器并联系统进行实验,验证了理论分析的正确性.

DC/DC开关电源控制方法小信号模型比较

在分析电压型、电流型、V2控制和V2C控制小信号模型的基础上,建立了4种控制方法的通用小信号模型,并利用该通用模型对4种控制方法进行了比较,分别从模型和传递函数方面对4种控制方法的控制性能进行了分析。分析表明,电压型控制方法对输入电压变化和负载变化的响应速度慢,而电流型对输入电压变化的响应速度比电压型的快;V2控制引入了输出电压的无延迟反馈,提高了变换器对负载变化的响应速度;V2C控制具有V2控制的良好瞬态特性,同时又可自动实现过流保护。

基于改进平均电流控制的交错型磁耦合DC-DC变换器研究

以多相交错型DC-DC变换器为研究对象,首先对变换器主电感进行磁集成研究,通过归一化等效电感分析,给出多相磁耦合电感设计准则。采用小信号对变换器Buck模式进行建模,推演出状态变量到控制变量的传递函数。然后依据三相磁耦合变换器的开环特性,并结合平均电流控制的不足,设计出对应补偿网络,提出补偿电流环的改进平均电流控制策略。最后通过仿真和实验,证明了所提出的新型控制策略,较之传统控制方式,可优化系统稳态及暂态特性。同时,磁耦合电感设计还改善了相电流纹波,提高了变换器暂态电流响应速度。