基于SABO算法的PMSM弱磁和MTPA控制方法

永磁同步电机因其结构紧凑、噪声较少、功耗较少、运行速度快、操作稳定,已被普遍采用。针对永磁同步电机弱磁控制过程中,转速环参数选取采用传统PI(proportional-integral)控制方法,依靠经验整定参数,外界抗干扰能力较差、难以保证在各运行区间具有优良性能等问题,提出了一种基于减法平均优化算法的永磁同步电机的弱磁和MTPA(maximum torque per ampere)控制的宽运行范围方法。将智能寻优算法、MTPA控制、弱磁控制三者相结合,利用减法平均优化算法优化PI控制器的参数,提高了系统的响应性能和抗干扰能力;工作电压未超过电压极限圆使用MTPA控制策略运行;工作电压超过电压极限圆利用电压闭环反馈,进行弱磁控制。使用MATLAB/Simulink构建的永磁同步电机弱磁控制仿真模拟,通过PI控制器和减法平均优化算法优化后的PI控制器性能对比,从仿真结果得到控制器方法的有效性。实验有效证明了该控制方法能够解决各种运行工况下控制器参数的优化整定问题,提高电机控制精度。

基于相间有源阻抗平衡单元的多相交错并联LLC谐振变换器均流策略研究

文中提出一种基于相间有源阻抗平衡单元的新型多相交错并联LLC谐振变换器均流拓扑。通过在相间构建有源阻抗平衡单元匹配相邻相的阻抗网络,从而平衡相邻相谐振元件因参数容差造成的输出电流不均衡。得益于相间有源阻抗平衡单元仅在相邻相之间传递部分能量,其增加的损耗较小。比较几种可能的相间有源阻抗平衡单元结构,并提出一种以开关电感作为有源阻抗平衡单元的均流拓扑。详细分析所述方案的均流机理和设计过程,并对其控制策略和多相拓展进行探讨。最后,通过搭建一台12 V/40 A的两相交错并联LLC谐振变换器样机,验证所述均流方案的可行性。

基于改进变步长爬山法的潮流能发电MPPT算法

针对传统变步长爬山法在潮流能发电系统中对潮流流速突变和随机性波动的适应能力较差,易出现扰动方向判断错误和速度追踪过快的问题,在变步长爬山法的基础上提出一种改进变步长最大功率追踪(MPPT)算法。该方法能够准确判断多种最大功率跟踪的情况并采用两次采样点下的功率和转速的变化程度确定下一时刻步长的大小,自动根据获能系数大小进行分阶段调节,实现对潮流流速突变情况的应对,从而实现最大功率的跟踪。在MATLAB/Simulink环境下搭建基于PID控制与自抗扰控制的仿真系统进行仿真试验,结果表明,改进的变步长爬山法不仅能够实现最大功率的跟踪,而且对潮流流速的随机性波动和突变情况的适应能力更强,具有良好的稳态特性。

考虑瞬时功率特性的高压直流电网双极短路故障识别技术

高压直流电网运行过程中,由于受到负载特性和电压波动等因素影响,电容电流及谐波等瞬时功率特性较为复杂,增加了对电网系统故障的识别难度。为此,提出考虑瞬时功率特性的高压直流电网双极短路故障识别技术。通过建立高压直流电网拓扑结构模型,分析高压直流电网的双极短路故障;结合高压直流电网端点的瞬时功率特性判断出双极短路故障发生区域。利用双端故障电流最大值定位法获取双极短路故障定位,完成对高压直流电网双极短路的故障识别。实验结果表明,所提方法对高压直流电网双极短路故障定位识别精度较高,提升了故障识别效率。

改进式自主均流技术的研究

针对常规自主均流法存在动态响应不佳的问题,引入平均电流控制,提出改进式自主均流控制,通过添加电流环为内环并将电压环和均流环并列,改善系统的均流动态性能。本文以Buck变换器并联系统为例,全面地叙述了改进式自主均流技术中三环控制系统的设计过程。最后用三台48V/12V/10A的Buck样机并联实验证明多环路设计的正确性和改进式自主均流法的优越性,从而为改进式自主均流技术的推广应用提供理论基础。

一种交错并联高升压DC/DC变换器

针对燃料电池应用系统中电池输出电压低的问题,提出一种具备高增益升压能力的非隔离型DC/DC变换器,该变换器通过在传统Boost三端口网络中串入由二极管和电容构建的DCM(diode-capacitor multiplier,DCM)升压单元来提高其输入输出增益。理论分析和实验结果表明,该变换器在提高输入输出增益的同时还具备以下优点:(1)开关器件电压应力低,可以选择更低导通电阻的开关管提高变换器工作效率;(2)所有二极管的电流电压应力均相等,有利于散热器设计;(3)输入输出增益可以通过DCM单元数来调节,方便根据输入输出工况做出合适的调整;(4)交错并联的输入形式,更适合于大电流输入的应用场合;(5)两相输入电流可以实现自动均流,控制方便。

大功率直流电源并联运行的均流控制

随着各种用电设备容量的增加,对大功率电源的需求日益迫切。由于大容量的单体电源技术尚不成熟,因此多电源模块并联运行技术成为解决当前实际需求的有效手段之一。针对大功率直流电源模块并联运行时的均流问题进行了研究,并以最大电流均流法为主,通过对均流电路和均流控制的合理设计,以及相应的仿真分析和实验验证,实现了大功率直流电源模块的并联运行均流控制。

DC/DC模块有源均流技术研究

在电力电子系统集成研究中,利用标准模块集成电力电子应用系统的过程中,必然设计到标准模块的级联和并联运行。该文主要研究标准模块的并联运行技术。如何平均分配负载电流是并联技术的一个重要方面。在中等功率场合, 有源均流法被广泛采用。该文从均流的内在原理出发,对各种均流方法进行了系统的总结和分类,总结了18种可能的有源均流方法。并对18种有源均流方法进行了系统的仿真研究。通过仿真分析,得到8种实用的均流方法,并对这8 种方法的优缺点进行了讨论。从中功率系统集成的角度出发,对方案进行了优选,在通用场合,外环调节的均流控制方法是较好的选择。

用于并联断路器的紧耦合电抗器设计

随着电网的扩建和巨型发电机组的投运,电力系统已经越来越多的暴露出短路电流过大的弊病。单一断路器的使用已经不足以安全开断短路电流,而断路器的配合使用又存在控制系统复杂,造价高等缺点。为解决上述问题,提出了应用紧耦合电抗器的方案以使断路器的并联使用简单化和智能化,达到自动均流/限流的目的,大大提高了系统短路电流的开断水平,同时具有结构简单、运行可靠、功耗小的优点。这种紧耦合电抗器,与并联断路器配合使用,在系统正常运行时,对外表现为漏电感,数值极小,同时由于自身结构的原因能自动均流;而在系统发生短路时,会自动判断并联断路器的灭弧室是否同时开断,从而产生均流/限流功能。在介绍了这种紧耦合电抗器的工作原理和设计方法后分析了紧耦合电抗器磁效应可能造成的外部影响,并对该种电抗器在电路中的使用进行了仿真。结果显示,该紧耦合电抗器确能实现自动均流/限流的功能,对外部设备的影响较小。

自主均流控制的并联Buck变换器稳定性分析

研究基于自主均流法并联Buck变换器的稳定性问题。基于系统精确的状态方程,数值仿真观察系统随参数变化时呈现的均流失败、低频振荡以及输出电压上浮等现象。使用一种改进的离散建模方法得到系统的映射模型,并结合仿真结果对系统的稳定性进行分析,揭示了低频振荡的Hopf分岔本质。最后给出系统的稳定性边界,讨论了均流环对系统性能的影响。

谐振接地电网的电容电流自动跟踪测量

随着系统电容电流的不断增大,越来越多的电网采用谐振接地方式.谐振接地方式有效地抑制了单相接地故障电弧的重燃和弧光过电压的发生,这使得中压电网的运行可靠性得到了很大的提高.谐振接地方式推广的一个重要技术难点是系统电容电流的自动跟踪测量问题.针对这一问题,在对现有的几种自动跟踪测量方法进行分析比较的基础上,提出了一种改进E0法.10kV高压物理模拟实验表明:该方法可有效识别系统是处于过补偿状态还是欠补偿状态,并可在线实时校正E0法的值.

基于自主均流法模块并联的小信号分析

随着分布式电源的发展 ,越来越多的电源系统采用模块并联技术。自主均流法以其优越的性能而得以广泛应用。本文针对自主均流法的特点 ,对其进行小信号分析 ,揭示了三环控制的特点 ,提出了三环设计规则 ,并把这一规则成功地应用于电力操作电源中。

双均流母线的均流电路及其控制方法

多个直流电源并联运行时,需要采用均流控制来提高运行的安全性和可靠性。在现有的诸多均流控制算法中,最大电流均流法被广泛采用,但这种均流法只能实现动态均流,致使输出电流存在低频振荡,输出电压有过电压现象。针对最大电流均流法的缺点而提出的双均流母线均流法,在硬件结构上具有2条独特的均流母线,其上分别为最大输出电流信号和最大输出电流差信号,参与均流控制的每一个直流电源以这2个均流信号为依据,可形成中间电流均流法、最小电流均流法等几种不同的控制策略。仿真分析和实验验证表明,最小电流均流法的均流效果与最大电流均流法类似;而中间电流均流法却可以实现稳态的均流控制,从根本上消除最大电流均流法在均流过程中的电流低频振荡和过电压等问题,进而在确保各个电源安全运行的前提下,提高了供电品质。

电流互感器暂态特性试验用标准信号的参数估计

电流互感器的暂态特性是影响继保装置正确动作、攸关系统安全稳定的关键因素之一,对入网的电流互感器开展暂态特性试验或检测具有重要意义。为准确掌握试验用标准信号的信息,提出了相应的参数估计方法。在噪声允许的范围内,求标准信号的正极大值。结合暂态发生的时间信息,截取出暂态时段内的各个正极大值,再利用对数变换将其转换为直线函数,使用最小二乘法拟合得到直线的截距与斜率,分别对应暂态电流的幅值及时间常数。仿真结果表明:当标准信号的采样频率为6.4 kHz并伴有20 dB高斯白噪声时,所提方法能精确估计出暂态发生时刻,对暂态电流时间常数的估计精度高于暂态电流幅值,暂态电流时间常数的估计范围为80?210 ms。所得结论为开展电流互感器的暂态特性试验提供了参考依据。

配电网最大供电能力计算方法

利用改进的最大负荷倍数法提出一种求解配电网最大供电能力的计算模型,该模型根据负荷点各自的发展速度,以满足电网安全运行约束的负荷最大增长年限为优化目标,不仅改善了传统的最大负荷倍数法中将所有负荷按同一比例增长而造成较大误差的缺点,而且具有求解简单及计算速度快的优点。考虑到配电网的放射型结构以及可能存在弱环网的情况,在求解过程中采用改进的回路电流法计算配电网潮流,不仅考虑了线路对地支路的影响,提高了计算精度,而且解决了含有弱环网的配电网潮流计算问题。以IEEE-33节点配电网作为算例,验证所建立的模型及算法的有效性。

一种电流预测控制的自适应变步长最大功率跟踪方法

针对定步长扰动观察法存在的不足(扰动步长过小,外部条件变化较快无法快速跟踪;扰动步长过大,在最大功率点功率振荡比较大),为了提高电流快速跟踪能力,提出一种基于电流预测控制的自适应变步长最大功率跟踪方法。该方法结合自适应变步长控制器和电流预测控制器各自优点,将此方法应用于中点钳位型三相三电平光伏发电系统。建立起10 kW三相三电平光伏发电系统实验平台,并与传统最大功率跟踪方法进行对比实验。实验结果表明:所提出的最大功率跟踪方法使系统具有很好的静、动态性能。

基于UCC39002并联均流的恒压开关电源

利用多个电源模块并联运行是扩大电源系统容量和提高可靠性的有效方法,而并联运行的核心问题是负载均衡。在比较了常用的均流方法和负载共享控制芯片之后,采用最大电流自动均流法,选择高级负载共享控制器UCC39002对相同输出功率模块和不同输出功率模块分别进行并联试验。试验结果表明,并联系统运行良好,模块电源输出电流最大分配误差小于2%,负载调整率也控制在1%以内,满足大多数应用需要。

基于四线测量法的智能微电阻测试仪设计

针对低电阻精确测量的应用需求，设计了一种基于四线测量法的智能高精度微电阻测试仪。系统采用模块化设计方式，包括供电电源、恒流源、A／D转换、显示与按键等单元。测试仪采用四线测量法，将电流流入回路和电压测量回路分开接线，并通过在电压提取端设计电压跟随器，使电压测量引线上的电流为零，可避免引线电阻和接触电阻对微小电阻测量的影响，大大提高系统的测量精度。实验测试结果表明：该仪器可以实现1μΩ-2MΩ范围内电阻值的高精度自动测量，同时还具有电阻分选功能，可与自动化生产线相连，完成电阻参数的分选工作。

移相全桥变换器双模块并联技术的研究

讨论了移相全桥变换器双模块并联技术,该技术采用自主均流法实现双模块的电流均流,具有均流精度高,动态响应好,可以实现冗余技术等特点。为了实现双模块自主均流提出了电压环、均流环和限流环三环控制结构,电压环和限流环共用一个PI调节器,均流环使用一个PI控制器。文章分析了均流的整个控制过程,在设计时要考虑使电压环与限流环的动态响应速度较快,均流环的响应速度较慢,同时在整个负载范围内使系统有一定的幅值和相位稳定裕度。设计了一台单模块输入母线电压175～320V,额定输出电压220V,额定输出功率5.5kW,整机输出11kW的样机。实验结果表明,样机的均流性能良好.

一种改进型两相交错并联Boost变换器

提出一种改进型两相交错并联Boost变换器。与传统的两相交错并联Boost变换器相比,该电路比传统的两相交错并联Boost变换器多了一个开关电容,保持了传统两相交错并联Boost变换器结构简单的优点。由于开关电容的存在,改进型拓扑不仅提高了电压增益,同时还降低了开关器件的电压应力,有利于电路选择低耐压、高性能的开关器件,从而降低电路的损耗。开关电容的充放电平衡,使得电路工作在占空比0.5≤D<1时无需采取任何均流措施就可以自动均衡各相的电感电流。分析占空比0<D<0.5与0.5≤D<1两种工作状态下的工作原理,研制了一台输出功率为72 W的小功率改进型两相交错并联Boost变换器原理样机,通过实验验证了理论分析的正确性和可行性。