单相BES-quasi-ZSI二倍频脉动的解析建模

研究单相Ⅱ型电池储能型准Z源逆变器(battery-energy stored quasi-Z-source inverter,BES-qZSI)的二倍频脉动产生和传播的物理机理,运用状态空间平均法求解其二倍频脉动量的精确解析表达式;在分析其二倍频脉动量对qZS网络阻抗参数敏感性的基础上,提出一种基于主导阻抗参数抑制二倍频脉动的qZS网络不对称阻抗参数的设计方法,建立基于Matlab/Simulink的BES-qZSI-Ⅱ电路仿真模型,并将仿真结果与计算结果进行比较。研究结果表明:本文所建解析模型正确。

基于二倍频转矩脉动的异步电机定子匝间短路故障预测方法

为了能够在故障早期有效地检测异步电机定子绕组匝间短路故障,首先建立了异步电机在定子匝间短路状态下的动态数学模型,运用坐标变换和空间矢量变换的思想对异步电机动态模型进行分析与仿真,提出了一种新的基于计算转矩二倍频脉动的匝间短路检测方法。通过搭建异步电机定子绕组匝间短路的数学模型并对其进行仿真,对匝间短路引发电路计算转矩的变化进行研究,验证了所提出方法的可行性。在此基础之上,提出以计算转矩的二倍频分量为故障特征量对异步电机定子绕组匝间短路故障进行诊断,并分析了该方法的鲁棒性和准确性,从而形成了新的异步电机定子绕组匝间短路故障诊断方法,为电机故障预测提供了新的研究思路。

电网电压不对称跌落下DFIG控制策略的仿真研究

新能源并网下,三相不平衡工况频繁发生,产生的负序分量,将在双馈异步风力发电机(doubly fed induction generator, DFIG)系统中诱发定子侧有功、无功功率以及电磁转矩的二倍频脉动,直流母线侧电容电压二倍频脉动,网侧三相不对称电流等现象。本文建立DFIG在电网电压不平衡下网侧及转子侧的数学模型并提出相应的控制策略,基于LabVIEW仿真平台,模拟电网出现的各类电压不对称跌落工况,所述抑制策略的仿真结果能够很好的保证DFIG穿越故障,为实际运行提供理论依据。

基于逆变器交流侧的四开关功率解耦技术研究

针对两级式单相逆变器常用大容量电解电容来缓冲其固有的二倍频脉动功率,大大降低其耐用性和可靠性这一问题,本文在保证变换器稳定运行的前提下提出了一种四开关功率解耦电路,对降低逆变器电容总容值具有实际工程意义。分析讨论解耦电路的工作原理,通过对4种不同的工作模式进行分析,从而确定解耦主电路各个开关管开关时序。在此基础上,设计了相应的脉冲能量调制策略以实现瞬时能量的精准补偿,提升了四开关功率解耦电路的解耦性能,改善了两级式逆变器交直流侧波形质量。该方案逆变电路与功率解耦电路相互独立,有利于传统设备的改造。最后,搭建了仿真模型和实验样机,仿真和实验结果验证了增加交流侧四开关功率解耦电路后,变换器只需几十μF的薄膜电容就能对二倍频脉动功率进行有效解耦。

基于Buck变换器的单相逆变器有源功率解耦控制策略

单相光伏并网逆变器直流侧与交流侧功率不平衡会导致直流侧产生二倍频功率脉动,附加有源功率解耦(APD)电路虽可以有效抑制二次纹波,但由于附加了额外的元件,必然会导致单相逆变器的系统工作效率降低。对此,提出了一种基于Buck变换器的可以降低解耦电路功率损耗的控制策略,通过对解耦电路功率损耗的计算及其工作约束条件的分析,得到功率损耗与解耦电容平均电压值之间的关系,进而提出一种直接控制解耦电容平均电压的控制策略。仿真验证表明,所提控制策略有效抑制了直流侧电压纹波,并降低了解耦电路的功率损耗。

集成功率解耦的单相PFC AC/DC变换器设计及控制

对于电动汽车车载充电器,其前端PFC AC/DC变换器输出存在二倍频脉动功率,传统解决方法导致充电器使用寿命和安全可靠性的直接下降。为此,论文采用的方法降低了变换器输出脉动功率和电容容量,并基于功率解耦电路工作原理的分析,完成其关键参数的确定。针对PFC AC/DC变换器设计无模型非线性功率控制器,旨在提升变换器的动静态性能和鲁棒性,针对2 k W车载充电器,建立了集成功率解耦电路的PFC AC/DC变换器的SIMULINK仿真模型,通过系统仿真研究证实所建立的集成功率解耦电路的PFC AC/DC变换器一体化解决方案的可行性和有效性。

基于双向接口变换器的混合微电网交直流母线电压统一控制策略

交直流混合微电网中,交流电压不平衡引起的接口变换器瞬时功率脉动以及单相交流负荷并入直流微电网导致的直流电压二倍频脉动,影响混合微电网正常运行。针对上述问题,建立了双向接口变换器ab坐标系下的数学模型,分析了不平衡工况下交流子网以及直流子网单相逆变负荷的二倍频功率传输特性,在此基础上,通过在双向接口变换器直流侧引入降压型波动功率补偿电路,详细设计了基于改进型双向接口变换器的交流不平衡电压及直流二倍频脉动电压统一控制策略。对补偿电路电容容量进行定量分析,使双向接口变换器可以在较小直流母线电容容量情况下,利用自身功率余量同时补偿交流不平衡电压与直流二倍频脉动电压,仿真证明了所提控制策略的有效性。

集成功率解耦电路的PFC AC/DC变换器

电动汽车车载充电器前级PFC AC/DC变换器多采用大容量电解电容抑制直流母线输出电压纹波的方式,电解电容寿命短、易受温度影响等自身因素会降低充电机整体的使用周期和可靠性,甚至产生炸机故障。为此,提出采用PFC AC/DC变换器输出侧并联功率解耦电路的方式,大幅减小直流母线处并联的滤波电容容量,为使用性能优良的薄膜电容予以替代电解电容提供可能,旨在使PFC AC/DC变换器在减小直流母线输出电压纹波的同时实现充电机的安全可靠运行。为此,基于功率解耦电路工作状态的详细分析,建立功率解耦电路的数学模型,设计改进型比例谐振(Proportional Resonant,PR)控制器实施控制;此外,为了提升系统的控制性能及鲁棒性,对于PFC AC/DC变换器实施无模型非线性功率控制。在上述研究工作的基础上,制作700 W的实验样机,基于dSPACE 1007平台搭建实验样机测试系统,验证集成功率解耦电路的PFC AC/DC变换器一体化解决方案的可行性与有效性。

一种新型逆变器交流侧功率解耦电路及其控制策略

针对单相逆变器直流母线耦合大量二倍频功率分量,提出一种基于Buck-Boost模式下的AC级功率解耦电路。该电路并联于逆变器交流侧,以实现脉动功率在交流侧就地解耦,并且减小逆变器系统的二倍频脉动回路。分析解耦电路工作原理,推导出解耦电路开关管的开关时序。设计相应的脉冲能量调制(pulse energy modulation,PEM)策略对解耦功率进行精准调控。建立仿真和实验平台,测试结果证明该解耦电路及PEM控制策略能有效缓冲二倍频功率脉动,逆变器系统中电容器容值大幅度下降。

电网电压不对称故障下并网变流器的优化控制

由于负载的不对称、输电线路的老化、电网电压的不对称故障等原因,并网变流器的接入端常出现电网电压不对称的现象。若电网电压不对称故障下不采取一定控制策略,并网变流器的直流侧端电压、交流侧电流和有功无功功率将出现二倍频振荡。这将严重影响到并网变流器的稳定运行。因此研究不对称电网电压下并网变流器的控制十分有必要。本文以并网变流器为研究对象,对其在不对称电网电压下的运行特性进行理论分析与仿真验证。首先建立了并网变流器在不对称电网电压下的数学模型,理论分析了电容电流谐振闭环对直流侧电压二倍频脉动抑制、无功功率谐振闭环对网侧无功功率二倍频脉动抑制的合理性,并通过仿真验证了本文所提出控制策略的有效性。通过对直流侧电压和网侧无功功率二倍频振荡的抑制,提高了并网变流器在不对称电网电压下安全稳定运行能力。