dq-序动态相量建模方法及其在电力电子设备建模中的应用

不平衡工况下,现有的动态相量分析方法难以支撑在dq旋转坐标系下实施控制的一类电力电子设备的高效建模。针对上述不足,提出dq-序动态相量建模方法。首先,通过对三相时域信号进行瞬时对称分量分解并结合基于派克变换基准角的傅里叶分解,提出dq-序动态相量的定义。其次,推导dq-序动态相量的乘法特性。接着,给出dq-序动态相量状态方程的统一形式、推导步骤和快速形成方法。最后,对不平衡工况下单端电压源型换流器进行建模,验证dq-序动态相量建模方法的正确性和有效性。该文的工作完善了动态相量理论,为不平衡工况下一类电力电子设备的高效建模提供了新方法。

直驱风电场经交流并网系统dq阻抗模型及稳定性分析

为研究直驱式风电场经交流并网系统中,由变流器控制器与电网互相作用而引发新的次同步振荡问题,综合考虑变流器内部控制动态特性、交流动态响应和功率传输特性,推导了直驱风电机组经交流并网系统dq等效阻抗模型。结合系统阻抗行列式稳定判据,分析了直驱风电机组网侧变流器内部控制参数变化对次同步振荡的影响。研究表明,随着网侧变流器中内、外环的PI控制参数(K_(p),K_(i))的减小,发生振荡失稳的风险增加,系统稳定性下降。最后,通过PSCAD/EMTDC环境下时域仿真验证了模型与理论分析的正确性。

人行桥在行人荷载激励下的非平稳随机响应

采用虚拟激励法和微分求积法相结合的DQ-PEM法研究在行人荷载激励下人行桥的非平稳随机响应.与以往的虚拟激励法不同的是该方法以简单谱模型为基础,建立行人强迫函数的谱密度,求得多自由度体系人行荷载下的多模态.通过工程算例验证该方法的准确性与有效性,并进一步讨论不同速度和不同约束条件下梁式结构受行人荷载作用的随机振动问题.

负荷虚拟同步机的宽频带dq阻抗建模及弱电网下与传统PWM整流器的稳定性对比分析

负荷虚拟同步机(load-side virtual synchronous machine,LVSM)引入转动惯量J和下垂系数Dp,为电网提供惯性和阻尼,但其在弱电网下的稳定性有待探究。考虑控制延时及采样滤波器,建立LVSM的宽频带dq阻抗模型,对比分析LVSM和传统电压型PWM整流器(voltagesource rectifier,VSR)的dq阻抗特性。LVSM的Zdd在10Hz内呈负阻性,比VSR的负阻范围窄,在10Hz以上基本呈感性。其次,基于广义奈奎斯特判据,比较研究发现它们在弱电网下都会诱发振荡:LVSM的振荡范围(40~60Hz)比VSR的振荡范围(7~200Hz)窄。且直流电压PI控制器是决定它们稳定性的关键。对LVSM而言,比例越大,积分越小,系统越稳定,且减小J和Dp可增强系统稳定性。对VSR而言,比例和积分越小,系统越稳定,且去除电压前馈可增强系统稳定性;最后,通过仿真和实验验证该文分析的正确性。

基于dq稳态模型的双级矩阵变换器功率特性研究

利用三相静止坐标到同步旋转坐标的变换技术(dq变换),建立了dq坐标系上TSMC系统的稳态数学模型(dq模型),推导了TSMC电压增益、有功功率、无功功率、网侧输入功率因数角等特性的解析表达式,并利用开关模型仿真对dq模型的正确性进行了验证。在此基础上以15开关电路TSMC为例,绘制了其有功功率、无功功率、网侧输入功率因数角的特性曲线,分析了滤波参数、负载及控制变量对功率特性的影响,得出了一些有意义的结论,分析结论对于TSMC系统的设计和控制具有一定的指导意义。

基于双dq坐标变换的M3C变换器的数学模型及控制策略研究

模块化多电平矩阵式变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是一种可实现直接交交功率变换的新型拓扑,在未来高电压大功率异步混联系统中有着广阔的应用前景,因而对其数学模型及控制策略的研究具有十分重要的意义。论文通过对M3C换流系统的3个子换流器分别进行αβ0坐标变换,发现对称运行时桥臂中的非零序分量只与输入侧电气量有关,而桥臂中的零序分量只与输出侧电气量有关。基于此结论,论文首次提出了对M3C桥臂中电压、电流的非零序分量和零序分量分别进行输入频率、输出频率的dq旋转坐标变换,推导出了基于双dq坐标变换的M3C数学模型。该模型实现了系统输入输出两种交流频率分量的解耦,并将所有的交流电气量转换为直流量。在此基础上,论文提出了相应的矢量控制方案,该方案中所有的被控量在稳态时都是直流量,物理概念清晰,控制结构简单,比以往文献在αβ0坐标系下的控制方案更易实现控制的无静差特性。最后论文在Matlab平台上搭建了M3C换流系统模型并采用文中的控制方案进行仿真研究,仿真结果验证了所提数学模型的正确性和控制策略的优越性。

百草枯或敌草快中毒患者30 d预后模型的建立

目的探讨百草枯(PQ)或敌草快(DQ)中毒患者30 d预后的影响因素,并建立二分类Logistic回归方程,以更好地判断患者的预后并提供及时有效的治疗方法。方法选取2010年1月到2021年10月西安交通大学第一及第二附属医院急诊科符合纳排标准的PQ与DQ中毒患者(109例,其中PQ中毒患者82例,DQ中毒患者27例);收集病历资料并电话随访服毒30 d时的预后,分为死亡组(n=46)及存活组(n=63);比较两组一般资料、入院1 h的血生化指标、是否血液灌流(HP)、是否HP联合持续性肾脏替代治疗(CRRT)。分析两组的独立危险因素,建立二分类Logistic回归方程模型,并对该模型进行验证。结果年龄、服毒量、乳酸值及是否HP为30 d死亡的独立危险因素(P<0.05);回归方程Y=Logit(P)=-3.588+0.05×年龄+0.031×服毒量+0.467×乳酸-1.915×是否HP(未HP赋值为0,有HP赋值为1)。该模型经Hosmer-Lemeshow拟合优度检验,χ2=7.645,自由度=8,P=0.469,该模型拟合度较好。该模型的灵敏度为86.96%,特异度为88.89%,AUC为0.93,95%CI为0.88~0.98,P<0.001。该模型校准度良好,C-index为0.931,有良好的区分度;临床决策曲线(DCA)显示该模型有较好的标准化净效益。结论本研究所建立的预测模型可以科学、有效地对PQ或DQ中毒患者进行30 d预后的预测,能指导临床医师对该类患者的治疗。

采用DRC-SPWM的VIENNA整流器在dq坐标系下的数学模型

针对采用双斜坡比较载波调制(DRC-SPWM)的三电平VIENNA整流器在dq坐标系下进行控制时,控制环路中出现Park变换和反Park变换导致系统传递函数无法写出的问题,提出了一种将载波调制变换到dq坐标系下的处理方法,建立了基于MIMO状态空间的LCL滤波器的数学模型,得出了VIENNA整流器完整的数学模型,并对系统的控制环路进行了设计。最后搭建了仿真平台和实验样机,仿真结果和实验结果验证了VIENNA整流器在dq坐标系下数学模型及控制环路设计的合理性及正确性。该方法将VIENNA整流器在dq坐标系下的数学模型完全量化表达,简化了VIENNA整流器控制环路的设计,可以广泛应用于开关电源的输入整流模块中。

基于dq统一频率变换的电力系统宽频带仿真与分析

随着高比例新能源电力系统的电力电子化特征凸显,电力系统宽频带仿真面临挑战。首先介绍了基于dq统一频率变换建模的基本理论,分析了基于dq统一频率变换建模与准静态相量建模的异同点。而后基于该基本理论,建立了同步发电机、双馈风力发电机和电力网络的多尺度仿真模型。进一步针对系统仿真和分析中的电网高维问题,提出了系统网络简化方法,降低模型阶数。最后采用IEEE 3机9节点算例,验证了所提仿真模型的准确性。仿真结果表明所提建模方法能够准确计算振荡模式下的宽频带仿真模型,弥补了电磁暂态模型无法计算小干扰稳定模式的不足,同时具备快速宽频带仿真能力,其准确性与电磁暂态模型一致,适用于大规模电力系统仿真与分析。

磁阻型转子无刷双馈电机的空间矢量模型和dq等效模型

本文从磁阻转子无刷双馈电机空间矢量基本方程式出发,通过坐标系变换,建立了磁阻转子无刷双馈电机在旋转坐标系下的空间矢量方程,并经过变换得到电机的dq方程,为磁阻转子无刷电机特性的研究和调速系统的研究奠定了理论基础。

基于dq坐标的三相VSR建模与解耦分析

采用坐标变换的数学手段,推导出了三相电压型PWM整流器(简称VSR)在两相同步旋转坐标(即dq坐标)下的数学模型,实现了有功和无功的解耦,使三相坐标系中的交流量变成了dq坐标系中的直流量,为实现高性能的控制提供了条件。并得出了整流器运行在单位功率因数状态下的dq矢量等效电路。

低复杂度永磁同步电机双矢量模型预测控制策略

针对永磁同步电机模型预测电流控制中计算量大和电流波动问题,提出了一种低复杂度双矢量模型预测电压控制策略。该方法无需遍历所有的电压矢量,仅通过代价函数预测和评估三个不相邻的有效电压矢量,根据三个代价函数值的关系,即可精确快速地确定两个相邻最优有效电压矢量。最优有效的电压矢量选择可以减少预测计算量,同时引入dq轴电压差作用时间计算方法,计算最优有效电压矢量作用时间,以降低计算量。仿真结果表明,相较于占空比策略和传统双矢量模型预测电流控制策略,所提控制策略在保证系统稳态和动态性能的基础上,降低了计算复杂度和电流波动,改善了转矩脉动。

一种基于dq模型的三相SVPWM整流器

从PWM整流器的控制原理出发,建立了整流器输入电流控制所需的d,q模型,在此基础上引入电压矢量控制方法,并对d,q轴电流的状态解耦控制策略进行了分析。给出了基于SVPWM的电流控制方法,并运用MATLAB软件中的SIMULIK进行了仿真。结果,验证了控制策略的有效性。

电动飞机电推进锥形永磁同步电机轴向磁拉力影响因素分析

针对螺旋桨轴向力磨损电推进电机轴承问题,本文提出一种锥形电推进电机方案,利用锥形电机的轴向力平衡螺旋桨的轴向力。首先,建立了电推进锥形永磁同步电机磁路模型,给出了相关参数的数学解析式,同时基于磁路模型给出了锥形电机轴向磁拉力的数学表达式。其次,在此基础上分析了锥角及交直轴电流对轴向磁拉力的影响机理,为锥形永磁同步电机轴向磁拉力的研究提供了理论参考。

Transient characteristics analysis of linear flux-switching permanent magnet machines for precision control

A dynamical dq model is proposed for a linear flux-switching permanent magnet（LFSPM） machine which is suitable for high-precision control applications.The operation principle of the prototype machine is analyzed using the finite element method（FEM）,and the parameters,such as the back electromotive force（EMF） and the phase flux linkage,are calculated.The calculated and measured results reveal that the back EMF and the flux linkage are essentially sinusoidal,and the variation of the phase flux linkage profile of the LFSPM machine is similar to that of the linear surface permanent magnet（LSPM） machine.Based on this,a dynamical dq model and a simulation control model are proposed.The simulation results are compared with the test results obtained from a DSP-based control platform,which verifies that the model is correct and effective.Moreover,the model can be used for design optimization and control development.

无刷双馈电机的小信号模型稳定性分析

无刷双馈电机在风机和水泵调速节能驱动等领域有着广泛的应用前景,而影响其应用的关键在于电机的稳定性。在其任意坐标系下dq模型的基础上,推导出功率绕组同步速坐标系下稳态dq模型;提出一种静态稳定性分析的方法,并建立小信号模型;由李雅普诺夫稳定判据得出电机稳定运行的条件,并且根据不同的控制策略讨论其输入条件。利用小信号模型对开环电压控制和简化的矢量控制下带不同动态特性负载的样机进行稳定性研究,并给出了样机的稳定运行区域。计算和试验结果的对比表明,给出的分析方法和模型是正确的。

三电平NPC整流器控制及中点电位平衡控制技术

通过分析三电平中点箝位式整流器工作原理,建立了基于开关函数的三电平整流器的数学模型,提出了一种基于dq轴解耦的控制策略,对解耦后的电流以及电压进行双闭环控制系统设计,实现了有功电流和无功电流的无差调节以及直流侧电压的稳定。在简化三电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法的基础上,提出了一种根据三相输入电流和中点电位的波动,优化小矢量作用时间的组合控制策略,减小中点电位波动。最后通过实际系统实验,验证了整流器控制策略的正确性以及中点电位控制策略的优异性。

交流电网互联的双端柔性直流输电系统小信号建模

小信号模型是稳定性分析及控制器设计的基础。对交流系统异步互联的双端柔性直流输电(voltage source converter based high-voltage dc,VSC-HVDC)系统小信号模型展开研究。通过同步旋转坐标系的灵活选择与转换,构建逆变器及所连交流系统、整流器及所连交流系统、控制器及直流线路的线性化方程,结合状态空间法,建立不受交流系统强度约束的双端柔性直流输电系统小信号模型。通过仿真对比,证明无论交流系统强弱,该小信号模型都能精确反映双端柔性直流输电系统的小干扰情况,具有普遍适用性。

永磁同步电动机SVPWM控制技术研究

研究了永磁同步电动机空间矢量控制技术.首先建立了永磁同步电动机在dq坐标系下的数学模型,然后阐述了空间矢量控制的工作原理.根据理论分析,在Matlab/Simulink中建立了电机控制系统的仿真模型,仿真结果表明:永磁同步电动机矢量控制具有较好的动静态特性、快速性和抗干扰性.

基于状态空间法的航空同步发电机建模方法研究

介绍了同步发电机的结构和dq0坐标系派克方程,引入补偿电抗,得到了改进的dq轴等效电路,应用现代控制理论,建立了同步发电机的状态空间模型,并以某型航空同步发电机为例,对模型的负载特性进行了仿真验证。结果表明,所建模型能很好地反映同步电机的实时动态负载特性。