低载波比牵引系统的感应电机特征根离散化模型研究

在大功率和高速电机驱动领域,电机控制系统将运行于低载波比工况。传统的一阶欧拉、二阶双线性等降阶离散化模型在低载波比下由于离散化误差过大,对应的状态观测将出现幅值和相位的稳态误差,严重时甚至出现发散不收敛现象。针对上述问题,该文提出了感应电机特征根离散化模型。通过构建感应电机的复矢量模型状态空间方程,将满秩的状态转移矩阵进行对角化,得到状态转移矩阵的精确离散化结果,该模型在低载波比时仍具有较高的离散化精度。同时,提出了一种基于伯德图的离散化误差定量分析方法,通过定量对比不同离散化模型和连续域模型之间观测变量的幅值和相位误差,从理论上证明了提出方法的优越性。最后,通过仿真和实验验证了上述感应电机特征根离散化模型在低载波比下均具有良好的稳态精度与暂态跟随性能。

十一电平链式STATCOM直流电容电压平衡控制研究

直流侧电容电压的不平衡及其控制是链式STATCOM要解决的关键问题。笔者给出了链式STATCOM直流电容稳态数学模型,分析了逆变桥参数对电容电压不平衡的影响,指出开关脉冲延时不同、混合型损耗差异以及并联型损耗差异是造成电容电压不平衡的主要原因。结合十一电平STATCOM,提出采用基频开关法投和基频脉冲循环换位法可以有效的保持链式STATCOM直流电容电压的平衡稳定,STATCOM的PSCAD模型及其仿真验证了该方法的可行性和有效性。

感应耦合电能传输系统输出功率调节方法

高效调节输出功率是感应耦合电能传输系统的关键问题之一。文章分析了调幅、调频、移相以及能量注入控制四种基本功率调节方法的工作原理及其特征。根据移相控制改变逆变器移相角调节输出功率的特点,提出了一种新型基于谐波的移相控制功率调节方法,推导了从基波切换为各次谐波的移相角以及各次谐波工作下合理的移相角范围。该方法采用谐波替代基波传递功率,在输出同样功率情况下可降低器件开关频率。本文以3次谐波为例,通过实验验证了新型功率调节方法的有效性。

小电流接地故障分界新技术

着重分析配电线路中不同区域发生小电流接地故障时,分界开关处的稳态故障特征以及各种工频分量分界方法,并提出一种新的分界方法——工频零序电压电流综合法。该方法综合利用分界开关处零序电压和零序电流的幅值与相位特征识别故障区域,判定结果不受消弧线圈补偿度、过渡电阻大小以及电压、电流互感器传变误差的影响,具有更高的准确性。此外,还解决了分界技术在实际应用中会遇到的若干问题,增强其实用性。

LD侧面抽运Nd∶YAG多波长激光器

利用单根Nd∶YAG晶体棒,实现1064nm和1319nm双波长基频光振荡及其倍频光532nm、660nm激光的输出.采用LD侧面抽运单根Nd∶YAG晶体棒实现1064nm和1319nm基频光振荡,在此基础上使用非线性频率变换技术获得532nm和660nm倍频光的输出.结果表明:1064nm和1319nm基频激光同时输出时功率分别为30.5W和8.78W,单独输出时功率分别为35.6W和11.2W;在声光调Q频率分别为10.5kHz和20.5kHz时,获得了功率分别为5.34W和1.353W的532nm激光和660nm激光两路同时运转输出、功率分别为6.72W和1.902W各路单独输出,两种情况下倍频转换效率均为17.5%和15.4%,不稳定度小于2%.

脉冲频率调制LLC串联谐振X光机电源

为了满足X光机电源输出电压调节范围宽的要求,提出了一种全桥LLC串联谐振高频高压电源,并利用仿真软件设计其控制电路,使设计方法更加简单.主电路采用全桥LLC串联谐振、高压变压器、单相双向对称倍压整流电路,从理论上分析系统的工作原理,并建立了LLC谐振变换器的基波等效模型,对主电路的参数进行了设计;在控制电路设计中,借助仿真软件得到补偿前系统近似的开环传递函数,再进行控制器的设计.仿真结果表明,输出电压可以在40～120 kV范围内连续可调,输出电压上升时间短、纹波小,在输出电压跳变过程中,动态调节时间很短,证明了所提出的拓扑和控制电路设计方法的正确性和可靠性.

高压变频器与工频电源之间软切换方式的研究

工频旁路运行是高压变频器的一种重要运行方式,高压变频器与工频电源之间切换不当会引起很大的电流冲击和严重的电磁干扰。提出了高压变频器与工频电源之间的软切换概念,论述了软切换的原理及其实现方法,使用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件对几种切换方式的仿真结果表明,高压变频调速系统的软切换方式有效地避免了过大的冲击电流,保证了电动机转速的平稳过渡。

正弦脉宽调制电压下聚酰亚胺绝缘寿命研究

在正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulated,SPWM)电压下,实验研究了不同开关频率(6、12、18 kHz)和基波频率(10、50、100、150、200 Hz)对聚酰亚胺绝缘耐电晕寿命的影响,并与相同开关频率和不同占空比(10%、50%)重复脉冲方波下的耐电晕寿命进行对比。结果表明:50%占空比的重复脉冲方波可以用来代替SPWM波预测变频电机绝缘的耐电晕寿命,但不能准确反映其统计特性;耐电晕寿命随开关频率的增加而减少;100 Hz是耐电晕寿命的基波频率转折点,当基波频率小于100 Hz时耐电晕寿命随基波频率的增加而减少,当基波频率大于100 Hz时耐电晕寿命随基波频率的增加而增加。

一种低载波比下内埋式永磁同步电机离散龙贝格观测器

为了实现低载波比下内埋式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器控制,提出一种静止坐标系下离散域龙贝格观测器的设计方法。通过在静止坐标系建立基于扩展反电动势的离散域复矢量IPMSM模型,得到给定电压和检测电流之间精确的数学关系,并结合反电动势动态方程的精确离散形式构成全阶离散龙贝格观测器的数学模型。针对观测器包含虚轴极点的问题,采用离散域直线平移法设计反馈增益矩阵,保证观测器的稳定性和快速收敛性。在14kW永磁电机测试平台的实验结果验证该方法所设计的离散龙贝格观测器在低载波比条件下的可行性和有效性。

一种基于动态相量法的交—直—交变频器系统简化模型

为解决Matlab/Simulink和Power System Blocksets对交—直—交变频器建模仿真耗时长的问题,运用动态相量法对交-直-交型变频器进行建模仿真分析。首先建立基于开关函数的交—直—交变频器动态相量法模型,在此基础上,只考虑开关函数的基频分量,巧妙地替代正弦脉宽调制环节,实现了变频器模型的简化。最后,阐述模型简化的理论依据,并通过仿真进行验证模型特性。结果表明:简化模型不仅保留了变频器系统的动态特性而且可以显著地缩短仿真耗时,尤其适合于对双馈风力、水力发电机组进行系统级仿真研究等应用场合。

低载波比下永磁同步电机多采样模型预测控制

针对常规永磁同步电机模型预测控制在低载波比下存在电流控制误差较大的问题,提出了一种永磁同步电机多采样模型预测控制方法。首先介绍了常规三矢量模型预测控制的基本原理,通过仿真分析了载波比变化对三矢量模型预测控制的影响。然后针对常规方法所存在的问题提出了一种多采样模型预测控制方法,通过仿真分析了每周期内采样和预测次数对电流控制精度的影响,所提方法在一个控制周期内进行多次采样和预测,大幅提高了电流控制精度。最后,与矢量控制进行仿真对比验证了所提方法的有效性。