基于改进扩展移相的双向DC-DC变换器控制策略

为对系统有功功率进行双向调节,同时使二次侧直流母线电压保持稳定,并减小电力电子变压器(PET)二次侧母线的扰动对PET其他端口的性能所造成的影响,分析双有源桥(DAB)双向DC-DC变换器在改进扩展移相控制(EPS)下的工作模式和回流功率,设计了控制区域内零回流功率控制点。以系统功率平衡为目的,研究系统功率平衡控制策略,该策略将逆变器的功率引入DAB变换器,以减小DAB二次侧电压波动。在改进扩展移相控制下,系统负载功率从0kW突变至15kW时,二次侧母线电压最大变化约为30V,达到稳态过渡时间约为10ms;系统负载功率从15kW突变至10kW时,二次侧母线电压基本无变化;在一次侧母线电压发生突变时,二次侧母线电压无明显波动。

基于自抗扰解耦的电力电子牵引变压器整流级直接功率控制

【目的】为改善电力电子牵引变压器(PETT)整流级在传统dq电流解耦双闭环控制下抗干扰能力差、对参数变化敏感、谐波含量高等问题。【方法】通过对直接功率控制(DPC)的解耦方式进行改进,提出了一种无需系统角频率和电感参数基于自抗扰控制(ADRC)的功率解耦控制器。最后,在Matlab/Simulink中搭建模型进行不同工况的仿真分析。【结果】仿真结果表明新型控制策略较传统控制策略网侧电流THD值减少5.38%,等效电感突变时电压跌落值减少48 V,电压频率偏移时电压跌落值减少14 V,新型控制策略在负载突变和负载不平衡工况下具有较好的平衡控制效果。【结论】该控制器通过解耦实现了有功功率和无功功率精确且独立的控制。仿真结果验证了所提控制策略的合理性与有效性。

基于线性自抗扰控制的单相电力电子变压器整流级控制策略

针对电力电子变压器的非线性特性,传统PI控制的单相电力电子变压器整流级具有对参数变化敏感,响应速度慢,抗扰性能差的特点。提出了一种基于线性自抗扰控制(line active disturbance rejection control,LADRC)的电压环控制策略,该控制策略具有响应速度快、超调量小、鲁棒性强的特点。在仿真软件MATLAB/Simulink中通过搭建三级联H桥整流器模型进行仿真,并与传统PI控制器相比较,仿真结果表明所采用控制策略的优越性、有效性。

开关缓冲电容与死区效应对双有源桥式变换器传输功率影响

为了精确地反映死区时间对双有源桥式变换器(dual active bridge,DAB)移相角偏移与传输功率的影响,将缓冲电容的作用引入到DAB死区效应的分析中。通过设定最优死区时间将电感电流过零点排除在死区时段之外,降低了不同电压模式下死区过程分析的难度,并得到一个更精确的DAB移相角与传输功率的模型。结果表明:应用该模型能够准确地计算出DAB任意工况下的静态工作点,从而提高DAB小信号建模的精度。

基于三相变四相变压器的新型同相牵引供电系统

电气化铁道牵引供电系统三相严重不平衡,存在大量的谐波和无功;各供电区段需要用分相绝缘器分断,制约了高速、重载铁路的发展。该文提出的基于三相变四相变压器的新型同相牵引供电系统,不但可以解决以上问题,而且具有省自耦变压器,平衡变换装置结构简单、易控制、平衡效果好,变流器各桥臂负荷均衡,通信防护效果好,综合经济技术性能优越,工作可靠等优点;文中讨论了平衡变换原理,给出了补偿电流检测与有源滤波器控制方法。分析和仿真证明提出的平衡方式、检测与控制方法是正确的,同相供电系统方案是可行的。

基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制

为了减小电网中非线性负载带来的谐波电流对电网质量的影响,针对基于H桥的有源滤波器装置中直流电容电压问题,提出一种新的控制方法。将控制模块分成模块均值电压控制器和直流母线电压控制器两个部分,通过调节每个H桥之间的有功功率交换和有源滤波器同电网间有功功率的交换来实现直流电容电压的平衡控制。利用该方法对八个单元H桥级联的并联型有源滤波装置进行Matlab/Simulink仿真,并基于FPGA+DSP实验平台搭建了三单元H桥级联样机。仿真和实验结果表明,基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制方法是有效和实用的。

面向配电网接地故障暂稳态协同调控的UPQC优化运行方法

针对现有有源消弧装置存在稳态时直流侧取电难、直流电容难以稳压,暂态时接地故障瞬时过电压等问题,充分解析了接地故障全过程中统一电能质量调节器(unified powerqualityconditioner,UPQC)主动参与调控的潜力,提出一种面向配电网接地故障暂稳态协同调控的UPQC优化运行方法。将使用此方法的装置简称为具备消弧功能的统一电能质量调节器(arcsuppression-unifiedpowerquality conditioner,AS-UPQC)。首先,通过分析消弧稳态模式下AS-UPQC系统的功率流向,提出一种适用于AS-UPQC的能量主动平衡方法,通过控制AS-UPQC串联侧从电网吸收一定的有功来补偿并联侧消弧时消耗的有功。该方法在无需额外储能设备的前提下,有效保证了消弧装置直流侧电容能量平衡。其次,对接地故障的暂态模式进行分析,提出一种暂态响应优化的控制方法。在发生接地故障瞬间,控制串联侧从电网中吸收的有功,其等效增大系统阻尼,加快暂态过渡过程,从而抑制瞬态过电压的幅值。最后,通过仿真和实验验证了所提调控方法的有效性与可行性。

三相四开关APF的SVPWM优化策略研究

针对三相四开关并联型有源电力滤波器(TFSAPF)的直流侧电容电压变化问题,通过分析不同开关模式的电路结构,总结了直流侧电容电压变化的原因,并给出了TFSAPF4个模值不全相等的有效空间电压矢量对直流侧电容电压的影响。提出了通过检测电容电压差值和电容电流方向来选择不同的等效零矢量以平衡直流侧电压的SVPWM优化策略。针对直流侧中点电位偏移问题,设计了一种基于检测电容中点电流平均值的直流侧电压偏置补偿器。相关的仿真与实验结果均证明了该SVPWM优化策略的可行性和有效性。

三相四开关并联型有源电力滤波器的指令电流确定方法

该文提供一种低成本的三相四开关并联型有源电力滤波器以适用于中、低压系统同时进行谐波电流抑制和无功功率补偿。通过对该三相四开关并联型有源电力滤波器工作原理的分析,采用直接将期望得到的电网正序基波电流作为该三相四开关并联型有源电力滤波器指令电流信号的控制方法。为保证在电网电压不平衡和电网出现短时故障等情况下,三相四开关并联型有源电力滤波器仍能安全有效的工作,引入正序基波电流幅值校正环节和正序基波电压相角检测器;为实现直流侧中点电压平衡,采用一种基于比例控制算法的直流侧电压偏置补偿器。相关的仿真与实验结果均证明该指令电流确定方法的可行性和有效性。

应用电磁式主动平衡装置解决烟气轮机转子的振动问题

研究在烟气轮机转子上装一套主动平衡装置在线解决其振动过大的问题。为了将主动平衡技术运用于生产实际,以某炼油厂双级悬臂式烟气轮机为例进行有限元分析计算,通过比较4种单平面和3种双平面平衡的效果,确定了主动平衡装置的轴向安装位置及其所需的最大平衡能力。最后,经数值仿真验证表明:利用该主动平衡装置,能有效地降低烟气轮机转子在工作转速下的振动。研究结果为烟气轮机转子上主动平衡装置的安装和试验提供了依据。

基于星形三角形接线多功能平衡变压器的负序和谐波综合治理系统

基于各种单相用电场合供电系统中普遍存在的负序和谐波问题,提出了一种负序和谐波综合治理系统。该系统由星形三角形接线多功能平衡变压器(可实现三相变两相和三相变三相)、三相全桥型有源功率调节器等组成。系统充分利用了平衡变压器的平衡潜能,使得有源功率调节器的容量得以降低,且电压等级灵活可调,降低了装置成本,可实现负序、谐波和无功的综合治理功能。阐述了系统补偿原理及检测控制方法。对系统在负载不平衡以及负载波动2种工况下进行了仿真和试验研究,结果证明了补偿原理及检测方法的正确性。

高压大容量调功系统的研制与应用

针对冲击性负荷,本文研制了一种高压大容量调功系统。为平衡冲击性负荷的有功波动,调功系统采用电极式热水锅炉作为阻性负载,并与晶闸管阀组串联构成有功调节支路,通过对晶闸管触发角的控制,连续调节支路的有功。同时本文设计了以负荷平衡为主,频率限值为辅的系统级控制策略及开环加闭环的装置级控制策略。现场试验结果表明高压大容量调功系统可以连续调节有功,快速有效地平衡冲击性负荷的有功冲击。

新型三相四线制APF直流电压控制策略

针对三相四线制有源滤波器(APF)直流母线电压控制的特点,为了克服并网运行时产生的直流母线电压波动和直流侧上、下电容之间电压不平衡等问题,根据系统主电路数学模型建立稳压环和均压环,提出基于二阶低通滤波器的新型电压控制策略,给出设计方法.理论分析证明:与传统的PI控制器相比,采用该控制策略可以实现对电压环更好的控制性能和控制效果.通过仿真和实验验证了该控制方法在三相四线制有源滤波器系统中的正确性和优越性.

电网不对称时考虑相电流限制的PWM整流器协调控制策略

当电网不对称时,PWM整流器最大运行功率会受到功率器件容量的限制而降低。该文基于瞬时功率理论分析了PWM整流器在电网不对称时的数学模型。介绍了电网不对称时两种整流器的控制策略:平衡的正序电流控制(balanced positive sequence current control,BPSC)和瞬时有功功率控制(instantaneous active power control,IAPC)。采用BPSC策略能够扩展PWM整流器最大运行功率,但有功功率波动较大,而IAPC策略能够抑制有功功率波动,但运行功率较小。在此基础上文中提出了一种平衡正序电流和瞬时有功功率的协调控制策略(hybrid balanced positive sequence and instantaneous active power control,HBPSIAPC),从而实现PWM整流器功率扩展和有功功率波动最小。通过采用标幺值,简化了理论推导和分析过程。最后,在实验室搭建了PWM整流器的实验平台,验证了所提出控制策略的可行性。

功率器件主动热控制的PI参数优化方法

为了提高功率器件结温控制精度,提出了功率器件主动热控制的参数优化方法。基于功率器件主动热控制原理和热网络模型,构建比例-积分(PI)参数优化的目标函数。利用遗传算法对目标函数进行求解,获得最优PI参数。为了验证方法的有效性,以功率MOSFET构成单相全桥电路,以电流动态限幅为手段,在不同的电流限幅最大值、器件初始结温和环境温度等情况下,对功率器件进行了主动热控制仿真与实验。结果表明,该文PI参数优化方法能够提升功率器件结温控制准确性。

多电平单相级联有源滤波器载波调制与电容电压平衡方法

级联型结构变流器在高压大功率领域得到越来越广泛的应用。该文研究一种级联相移多电平单相电压型电力有源滤波器结构,首先分析了模块单元间载波相移控制原理,其次提出了一种直流侧电容电压平衡控制方法,最后在Matlab仿真平台上搭建了仿真模型。仿真结果表明,该级联结构滤波器能够有效治理负载引起的谐波电流,并且保证了各模块直流侧电压稳定。

基于单周控制的串联混合型APF的研究

针对整流负荷中占很高比例的电压型谐波源,采用串联混合型有源电力滤波器(SHAPF)能够进行有效的补偿。本文建立了SHAPF的单相等效电路图和单周控制的开关电路模型,分析了SHAPF的补偿特性和单周控制理论的原理。在此基础上,本文对SHAPF的拓扑结构进行了分析、建模、中点电位控制和仿真研究。仿真结果表明:该有源电力滤波器能有效地实时补偿非线性负载产生的谐波和零线电流,并能够有效地抑制中点电位。

克服大功率单相感阻性负载对电网危害的研究

针对目前大功率单相感阻性负载供电对电网造成的影响和危害提出一种采用三相变单相变压器或用斯柯特变压配加平衡器件的经济，有效的供电方法。文中对这种方法提高供电功率因数，维持供电电网三相平衡，提高供电质量和容量的机理进行了分析和论述。

一种应用于大功率有源逆变的最小开关损耗相位差式SVPWM调制算法

在深入分析有源逆变及SVPWM调制的基础上,从减小大功率有源逆变开关损耗的角度出发,提出了一种适合于大功率有源逆变的最小开关损耗相位差式SVPWM新算法。该方法根据有源逆变的负载特性,在将有源逆变器开关管频率降到最低的基础上,开关管在平均电流最小的区域动作,最大程度地减小了开关损耗。该方法还使各相开关管间隔导通、受热均衡,提高了开关管运行的可靠性。Simulink仿真结果验证了该算法的正确性和有效性,且易于实现。

有源电力滤波器自适应电网电流滞环控制

简要介绍了基于有功能量平衡原理的控制方法,将自适应电网电流滞环控制方法应用于三相四线制有源电力滤波器。该方法主要根据电网电压、有源电力滤波器接入点电压和电网电流的微分改变滞环电流宽度,从而实现开关频率的稳定;通过改变补偿电流的波形实现电网电流的正弦化,且在负载变化时,电网电流能实现动态稳定。该方法的特点是不需要传统的谐波电流检测,可实现数字化控制。使用Matlab仿真,其结果证明了该方法对三相四线制有源电力滤波器进行定频控制是可行的。