基于电网虚拟磁链的变速恒频风力发电机柔性并网技术

利用双馈风力发电机与电网的"柔性连接"特性,基于合理的转子侧交流励磁控制可实现发电机柔性并网。在推导双馈风力发电机空载数学模型基础上,提出了电网虚拟磁链的概念,给出了柔性并网中双PWM励磁变换器的控制方法:基于电网虚拟磁链定向的机侧变换器矢量控制策略和基于电网电压定向网侧变换器矢量控制策略。设计了具有初始磁链估计、不需电压传感器的虚拟电网磁链观测器,该观测器实现简单,精度较高。实验研究表明,柔性并网技术安全稳定,电流冲击小,满足双馈风力发电机的变速恒频运行需要。

基于锁相环和虚拟电网磁链的三相并网逆变器

为了提高三相并网逆变器的可靠性、降低并网逆变器的成本,提出一种基于锁相环和虚拟电网磁链的无电网电压传感器的控制策略。根据三相并网逆变器在同步旋转坐标系下的动态数学模型,采用虚拟的电网磁链矢量定向的矢量控制和d、q轴电流双闭环控制,实现了d、q轴电流的解耦控制,使q轴电流控制有功功率,d轴电流控制无功功率。实验结果表明,三相并网逆变器输出电流正弦度良好,谐波含量小,同时有很好的动、静态特性,从而验证了该方案的可行性和正确性。

无电网电压传感器三相PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制研究

电压型三相PWM整流器与变频器供电三相交流电机的定子电路有很大的相似性,采用类似于交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器、降低PWM整流器硬件成本的目的。准确观测虚拟电网磁链是PWM整流器虚拟电网磁链定向无电压传感器运行的关键。与同步电机磁链观测相似,虚拟电网磁链的观测也存在初始值的问题。不带初始磁链估计的观测器会导致PWM整流器在起动过程中产生很大电流冲击甚至无法起动。为了解决这一问题,该文通过深入分析虚拟电网磁链的特点,提出了一种新的带初值估计的虚拟电网磁链的观测方法。仿真和实验结果验证了所提出观测方法的有效性和无电网电压传感器条件下,三相电压型PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制运行的良好动、静态特性。

PWM整流器虚拟电网磁链振荡性能改善

针对PWM整流器虚拟磁链定向矢量控制中存在因积分初始值选取不当造成的直流偏移和磁链振荡问题,提出了一种磁链改进控制策略。以分析虚拟磁链振荡产生的因素为基础,建立了虚拟磁链振荡模型,并通过对系统有功、无功电流特性的研究,提出了将虚拟磁链与PWM整流器控制结合起来综合考虑,利用虚拟磁链微分负反馈和有功电流共同作用来抑制虚拟磁链振荡的控制策略。理论分析表明该方法能有效抑制虚拟磁链、直流母线电压的振荡,仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和可行性。

基于新颖虚拟电网磁链观测器可控整流器控制

PWM整流器控制中采用类似于交流电机磁链观测的方法构造了一个以虚拟电网磁链作为定向矢量的无电网电压传感器,对谐波和干扰有良好的抑制作用。传统的虚拟电网磁链采用低通滤波器代替纯积分器以克服直流偏移,但会造成一定的幅值和相角误差。在此采用两个一阶低通滤波器代替纯积分环节的新颖虚拟电网磁链观测器,可使得幅值无差且无相移。实验结果验证了观测器的可靠性和控制方案良好的动静态特性。

基于虚拟电网磁链定向的电压型PWM变换器研究

为了简化电压型PWM变换器采样电路的复杂程度,提高其抗扰动性能及降低成本,研究了一种基于虚拟电网磁链定向的电压型PWM变换器网侧无电网电压传感器控制策略,给出了一种虚拟磁链观测器误差补偿方法。仿真结果表明系统有很好的控制性能,给出的误差补偿方法可以很好地解决虚拟磁链定向时的稳态误差问题。

PWM整流器中自适应虚拟电网磁链观测器研究

电压型PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制省去了交流侧电网电压传感器,具有降低PWM整流器成本、抑制测量干扰信号等优势,成为目前PWM整流器的研究热点之一。针对传统PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制中存在的直流偏置和磁链震荡等问题,提出了带自适应补偿的虚拟电网磁链观测器,并以此设计了PWM整流器的无电网电压传感器矢量控制系统。仿真和试验结果验证了观测器的有效性和控制方案良好的动静态特性。

基于虚拟电网磁链定向的三电平PWM整流器矢量控制研究

为实现无网侧电压传感器的三电平PWM整流器控制,在分析三电平PWM整流器数学模型的基础上,采用一种新颖的虚拟磁链观测器,提出了基于虚拟电网磁链定向的三电平PWM整流器矢量控制策略,在双三电平变频器系统中对其进行了实验研究。实验结果表明,该控制系统可提高整流器功率因数,并具有良好的动静态特性。

基于虚拟电网磁链定向控制的PWM整流器控制策略研究

电压型PWM整流器跟三相交流电机定子电路有很大的相似性,采用类似于交流电机磁链观测的方法构造出虚拟电网电压矢量作为PWM整流器矢量控制的发生矢量,可以达到降低PWM整流器成本的目的。准确观测虚拟电网磁链成为该控制策略的关键,本文采用改进型的虚拟磁链初值计算方案,能够比较准确的对虚拟磁链初值进行估计,解决了整流器启动过程中冲击电流过大甚至无法启动的问题。仿真和实验结果跟试验验证了观测方法的正确性。

基于虚拟磁链定向的PWM整流器控制方法研究

基于电网电压矢量定向(VOC),考虑PWM整流器结构与交流电机电路结构的相似性,采用类似交流电机磁链观测的方法,构造电网的虚拟磁链作为矢量控制的定向,建立通用的虚拟电网磁链定向(VFOC)的双闭环矢量控制系统。与传统的VOC方案相比较,VFOC方案可以省去交流电网电压传感器,既可以节省空间又可以降低成本。为了解决在观测虚拟电网磁链的过程中,初始值偏差对控制效果的影响,提出一种抗积分饱和的初始值观测处理方法,可以有效地解决初始值给虚拟电网磁链观测器带来的误差。试验验证了采用VFOC可以实现单位功率因数PWM整流控制,且控制器具有较好的静态稳定性和动态快速性。

基于虚拟磁链的三电平PWM整流器定频DPC

将基于新颖的虚拟电网磁链定向的定频直接功率控制(DPC)策略应用于三电平PWM整流器,不仅可以固定开关频率,简化滤波器设计,而且通过构造出来的虚拟电网磁链作为定向矢量,可以很好地抑制谐波和干扰,实现对PWM整流器的高动态性能控制。重点对传统虚拟电网磁链中存在的两方面不足,即虚拟电网磁链估算中存在的积分初值问题和初始角观测问题,分别提出了改进措施。最后通过仿真和实验验证了观测方法的正确性和控制策略的有效性。

基于虚拟磁链的风力发电并网变流器直接功率控制研究

本文提出一种基于虚拟电网磁链的三相电压型PWM整流器直接功率控制策略,分析了其工作原理。由于通过估计虚拟磁链来计算无功与有功功率,因此可省略三相PWM整流器的电网侧电压传感器,该控制系统的结构为直流输出电压外环,功率控制内环。并针对传统虚拟磁链观测方法存在初始值选取以及气流偏移等问题,提出基于级联型惯性环节的改进型虚拟磁链观测器。仿真结果表明三相电压型PWM整流器虚拟电网磁链控制运行具有良好的动、静态特性。

基于虚拟磁链估算的单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制方法

针对应用于高速动车组电力电子变压器中的单相级联H桥整流器易受网侧电压传感器故障影响的情况展开研究,提出了基于虚拟磁链估算的单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制方法,并进行了仿真验证。首先建立了单相级联H桥整流器d-q坐标系下的数学模型,根据三相系统中无网侧电压传感器控制算法原理,提出了采用虚拟磁链估算的d-q电流解耦控制方法,解决了单相级联H桥整流器无网侧电压传感器控制问题;然后搭建相应仿真模型,模拟了整流器多种复杂工况,验证无网侧电压传感器控制算法的稳定性,同时与有网侧电压传感器控制算法进行了对比。仿真结果表明,无网侧电压传感器控制基本能够达到有网侧电压传感器时的控制性能。

不连续空间PWM的无电网电压传感器的三相并网逆变器

为提高三相并网逆变器的可靠性和进一步降低三相并网逆变器的成本,采用了一种基于虚拟电网磁链的无电网电压传感器的控制策略。根据三相并网逆变器在同步旋转坐标系下的数学模型,采用虚拟电网磁链矢量定向的矢量控制和d、q轴电流闭环控制,实现了d、q轴电流的解耦控制,使q轴电流控制有功功率,d轴电流控制无功功率。详细分析了连续空间PWM和不连续空间PWM之间的联系和区别。连续空间PWM和不连续空间PWM之间的本质区别在于零矢量的选择,选择不同的零矢量从而导致不同空间PWM。为了减少开关损耗,针对三相并网逆变器的特点,采用一种不连续空间PWM方式。仿真和实验结果看出:基于不连续空间PWM和虚拟电网磁链矢量定向的三相并网逆变器具有良好的动、静态性能,从而验证了该方案的可行性和正确性。

无电网电压传感器的直驱式风力发电系统建模及控制

直驱式风力发电系统使风力机与发电机之间直接相连,提高系统效率和可靠性。为此,采用了back-back的双PWM拓扑结构。机侧变换器采用间接转矩矢量控制,通过调节永磁同步发电机的转速,实现风能的最大跟踪;为了提高网侧并网逆变器的可靠性和抗电网电压波动,同时进一步降低并网逆变器的成本,提出了一种基于锁相环和虚拟电网磁链的无电网电压传感器的控制策略,并应用于直驱式风力发电系统中。仿真结果表明该控制策略实现了最大风能跟踪和并网逆变器功率因数为1的控制,从而验证了该方案的可行性和正确性。

双馈风机电网侧变换器控制方法研究

在双馈风机风力发电中,转子侧广泛采用双PWM变换器作为风机励磁及控制器件。针对靠近电网侧的PWM变换器的控制方法进行研究,分析了传统直接功率控制方法的原理和特点,针对开关表的使用导致系统开关频率不固定的问题,提出了使用空间电压脉宽调制(Space Voltage Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)技术代替开关表的控制策略,以达到固定开关频率的效果,同时将虚拟磁链(Virtual Flux,VF)理论引入直接功率控制策略中,大大价低了系统复杂程度。仿真结果表明,基于VF-SVPWM的直接功率控制的方法,达到了固定开关频率、降低系统复杂性以及实现电网侧PWM变换器交流侧单位功率因数运行的效果,系统具有良好的动静态性能。

基于船舶电网的三相PWM整流器控制策略

文章主要介绍了一种新的三相PWM整流器控制策略,在深入分析虚拟磁链特性的基础上,提出了一种新型算法来观测虚拟磁链,并通过仿真试验,验证了新型观测方法的正确性和有效性,同时验证了采用新型磁链观测方法后,三相PWM整流器控制系统运行时具有更好的动态和稳态特性。仿真结果表明:提出的新型虚拟磁链观测算法,能进一步提高船舶电网利用效率和船舶空间利用效率。

双馈式变速恒频风力发电机的无电压传感器控制策略

利用电网虚拟磁链的概念,设计了具有初始磁链估计、不需电压传感器的电网电压及虚拟磁链观测器。根据电网虚拟磁链、电网电压和发电机定子磁链的内在联系,建立了电网虚拟磁链统一定向模式下的机侧变换器及网侧变换器的无电压传感器矢量控制策略。最后通过实验研究证明了该方法和策略的正确性和有效性。

两种PWM整流器控制策略之比较

该文在三相PWM整流器dq轴数学模型基础上详细分析了基于电网电压定向的SVPWM控制方法,同时在此基础上提出了虚拟磁链观测方法,并给出了一种新颖的虚拟磁链观测器。详细研究分析了基于虚拟磁链定向的无电网电压传感器矢量控制系统。然后给出MATLAB/simulink的仿真波形和分析结果。