基于瞬时有功同步原理的直流充电桩效率检测方法

采用常规技术的充电桩计量检定系统效率低下,交流电供电方式,纹波输出噪音大,检定精度不灵敏,因而设计了基于瞬时有功同步原理的直流充电桩效率检测装置,提高了交流功率和直流功率在信号测量中的同步应用能力。通过试验,本研究纹波输出低、误差低。

永磁同步电机瞬时功率预测控制

在对永磁同步电机瞬时有功功率和瞬时无功功率研究基础上,分析矢量控制和直接转矩控制两种高性能控制思想,提出永磁同步电机瞬时功率预测控制策略。借鉴id=0的矢量控制解耦思想,利用坐标变换得到以定子磁链为基准的两相旋转坐标系上电机定子电流分量指令值。建立瞬时功率表达式并离散化,利用瞬时功率跟踪误差构造价值函数,以满足价值函数最小为目标计算下一时刻瞬时功率指令值。根据电机定子电流不能突变的思想获得开关电压矢量期望值,实现电机高性能控制。通过仿真及实验验证,结果显示瞬时功率预测控制策略下永磁同步电机定子电流具有较好的动静态特性,转矩和转速能实现快速跟踪,定子磁链脉动较小,最终表明永磁同步电机瞬时功率预测控制策略的有效性和可行性。

瞬时无功理论在快速动态无功补偿装置中的应用

介绍了一种动态无功补偿装置——晶闸管投切电容器(TSC),分析了其主要结构及其特点。兼顾信号检测准确性和快速性的响应要求,结合TSC的结构和工作原理,引入了一种基于瞬时无功理论的信号检测新方法。首先定义了瞬时有功功率和瞬时无功功率等概念,在此基础上给出了瞬时有功-无功检测的实现方法。在MATLAB电力仿真环境下进行了仿真试验。结果表明该算法能快速准确地检测TSC系统中的无功功率,满足TSC动态响应的要求。

两相静止坐标系下有功功率的异步电机转子故障诊断

提出一种利用两相静止坐标系下瞬时有功功率诊断转子断条的方法。理论和试验共同证明,断条故障时,定子电流故障边频部分在两相静止坐标轴上有功功率pα、pβ中产生特征故障频率fb(fb=2sf1),此特征故障频率避免故障边频易被基频淹没的缺点,且幅值较大,易被诊断辨识。在故障早期,特征故障频率fb的幅值较明显,表明此法对电机断条故障早期在线监测的能力。试验频谱图表明,随着转子断条数量的增加,pα、pβ中特征故障频率的幅值也在增加,与实际情况相吻合,有利于故障程度的量化和电机故障诊断系统的建立。

船舶永磁同步推进电机的优化I/f起动控制方法

为解决高转矩与高转动惯量的船舶推进电机在开环I/f控制中转速和转矩波动大、电机易失步、效率低的问题,提出一种I/f控制改进方法。通过建立转矩角观测器,调节给定电流矢量的幅值,使其跟随负载转矩变化,提高系统鲁棒性。同时,将电机运行状态推进至接近最大转矩电流比状态,提高电机的运行效率;通过瞬时有功功率调节电流矢量的角速度,降低电磁转矩波动,加快电机的转速收敛过程。最后,在Matlab/Simulink中进行仿真实验,实验结果表明该方法可以显著提高推进电机运行效率和稳定性。

不平衡电压下双馈异步风力发电系统的建模与控制

提出了不平衡电网电压条件下双馈异步发电机(DFIG)在正、反转同步速旋转坐标系中的完整数学模型,推导和分析了不平衡电网电压条件下DFIG定子输出瞬时有功、无功功率组成。在此基础上,提出了小值稳态不平衡电网电压条件下增强DFIG不间断运行能力的4种可供选择的控制方案。讨论了不同不平衡控制目标下转子正、负序电流指令值计算原则,设计了正、反转同步速旋转坐标系中DFIG的双dq转子电流控制器的不平衡控制方案,实现了不平衡电网电压条件下转子正、负序电流的独立跟踪控制,有效地提高了小值稳态不平衡电网条件下风电机组的不间断运行能力。仿真研究验证了理论分析的正确性和所提出的双dq转子电流不平衡控制方案的有效性。

三相电压不对称时带有电压源换流器的HVDC系统的控制策略

在三相电压不对称的情况下,电压源换流器(VoltageSourceConverter,VSC)的传输功率会发生波动,从而影响高压直流系统的稳定运行。作者根据瞬时功率理论推导出了消除VSC传输功率波动需要满足的正、负序输出电压间的关系式。并通过坐标变换简化了VSC的功率传输方程,还采用不对称触发策略设计了VSC的传输功率控制系统。仿真结果表明,所设计的三相电压不对称条件下的控制系统具有良好的控制品质,有效地消除了有功功率的波动,并实现了有功、无功功率的独立调节。

一种表贴式永磁同步电机电流矢量闭环I/f控制方法

针对表贴式永磁同步电机(surface permanent magnet synchronous motor,SPMSM)开环I/f控制方法存在转速易波动、易失步、电流幅值固定的缺点,提出一种电流矢量闭环I/f控制方法。通过对SPMSM在电流矢量定向γ-δ坐标系下模型的分析,在SPMSM开环I/f控制结构的基础上引入瞬时功率反馈调节算法,通过电机的瞬时有功功率调节电流矢量的转速,在电磁转矩中增加阻尼特性分量,改善电机的转速收敛特性;通过瞬时无功功率调节电流矢量的幅值,使SPMSM运行在最大转矩/电流比状态,提高电机的效率和稳定性。该控制方法无需电机转速信息,且在最大转矩/电流比状态具有渐近稳定性。仿真和实验结果验证了该控制方法在电机起动、稳定运行和负载突变时的良好性能。

不平衡电压下并网逆变器的预测电流控制技术

在推导不平衡电网电压下并网逆变器数学模型和瞬时有功、无功功率数学模型的基础上,提出了实现三相电流平衡、有功功率或无功功率无波动为控制目标的控制策略,讨论了不同控制目标下并网逆变器正序和负序电流指令计算原则。为实现正序和负序电流的准确控制,设计了在两相静止坐标系下的预测电流控制方案,以消除电流采样延时和正负序分解导致系统运行性能下降的影响。最后搭建了3 kVA并网逆变器的试验系统,试验结果验证了理论分析的正确性以及预测电流控制方案的有效性。

双PWM变换器功率前馈控制策略仿真研究

双PWM变换器常规直接功率控制结构下直流母线电压波动幅度较大,威胁系统的安全运行。为减小直流母线电压波动,根据瞬时有功功率平衡关系,提出一种功率前馈控制策略,即通过构建负载状态前馈通道,将电机侧瞬时有功功率直接前馈于网侧瞬时有功功率给定,从而避开了相对缓慢的电压外环间接调整功率的过程,大大加快了系统的响应速度,有效地抑制了直流母线电压的波动,进而可以减小中间电容的容量及系统的体积和成本。仿真结果验证了控制策略的有效性。

空间矢量无功功率理论

在学术界有关无功功率理论的争论由来已久 ,却至今未取得统一认同。本文试提出了一种基于内积空间的空间矢量无功功率理论 ,给出了有功及无功电流空间矢量和瞬时有功、无功电流以及瞬时有效、无效电流等各种量的定义 ,同时阐明了该理论的明确物理意义。然后给出了实际应用中各种电流的数字化检测方法 ,最后针对检测方法进行了仿真研究。实验结果证明了理论的正确性。

谐波电网电压下PWM整流器增强运行控制技术

在推导考虑5、7次谐波电网电压下脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器瞬时有功和无功功率数学模型基础上,以实现输入电流无谐波或输入功率无波动为控制目标,提出两种谐波电压下PWM整流器增强运行控制方案,进而讨论不同控制目标下PWM整流器基波和谐波电流指令计算原则。为实现谐波电压下基波和谐波电流的准确控制,设计在基频同步旋转坐标系、5倍频同步旋转坐标和7倍频同步旋转坐标系下的多PI电流控制方案。最后通过1 kW PWM整流器的实验系统搭建和实验结果分析,验证理论分析的正确性以及多PI电流控制方案的有效性。

电网不对称时考虑相电流限制的PWM整流器协调控制策略

当电网不对称时,PWM整流器最大运行功率会受到功率器件容量的限制而降低。该文基于瞬时功率理论分析了PWM整流器在电网不对称时的数学模型。介绍了电网不对称时两种整流器的控制策略:平衡的正序电流控制(balanced positive sequence current control,BPSC)和瞬时有功功率控制(instantaneous active power control,IAPC)。采用BPSC策略能够扩展PWM整流器最大运行功率,但有功功率波动较大,而IAPC策略能够抑制有功功率波动,但运行功率较小。在此基础上文中提出了一种平衡正序电流和瞬时有功功率的协调控制策略(hybrid balanced positive sequence and instantaneous active power control,HBPSIAPC),从而实现PWM整流器功率扩展和有功功率波动最小。通过采用标幺值,简化了理论推导和分析过程。最后,在实验室搭建了PWM整流器的实验平台,验证了所提出控制策略的可行性。

非正弦及不对称电路中功率现象的探讨

从物理和数学的角度 ,对单相电路、三相电路瞬时有功功率和瞬时无功功率的概念进行了剖析。本文提出 ,瞬时有功功率和瞬时无功功率并不是绝对的 ,瞬时有功功率应该是对应于某一目的的理想功率流动 ,即使对于同一电路 ,瞬时有功和瞬时无功的结果也应随着分析者的目的的不同而不同。本文同时提出 ,三相三线电路的无功流动不仅存在于各相之间 ,而且也可能存在于电源与负载之间。最后 。

单相PWM整流器设计

针对目前非线性化负载大量使用引起电网谐波和无功污染日益严重的问题,设计对电网污染很小的单相PWM整流器。通过建立和分析单相电压型PWM整流器的拓扑结构和数学模型,给出了该系统的电压、电流双闭环控制方法。该方法采用构造虚拟电流的方法进行电流内环的解耦控制,并通过分析系统的瞬时有功、无功功率流以实现电压外环的线性化控制。对系统进行基于Matlab/SIMULINK的仿真分析,并进行硬件设计,搭建整流器实验模型,以进行实验验证。仿真和实验结果验证了该电压、电流双闭环控制方法的可行性,同时表明单相PWM整流器具有网侧单位功率因素运行、网侧电流正弦化、直流输出电压纹波小等优点,对电网的谐波和无功污染很小。

磨床高精度自动对刀方法

数控磨床的对刀精度和可操作性是影响磨床加工精度和加工效率的关键因素。针对目前该领域研究的不足,提出电检测方法和瞬时功率检测方法相结合的前后两级对刀方法。针对决定对刀精度的后级对刀,建立了基于瞬时功率检测的PARK变换模型,并用该模型依次检测相隔两个电网半周期的相对应取样点的两组三相瞬时有功功率值。给出基于信息加权方法的数据判定模型,并依次将所检测的两组数据带入模型进行对比判定,对符合条件的数据进行计数,当计数达到设定值时认为对刀完成。实验结果表明:该方法的对刀精度相比其他利用检测主轴电机功率的方法提高了至少1倍,具有操作简单、可靠性高、精度高的特点。

内置振荡器的电能测量芯片ADE7757及其应用

ADE7757是美国AD公司研制生产的高精度电能测量芯片。这种芯片非常适合动态范围大 ,干扰严重的测量系统。文中介绍了ADE7757的结构特点和工作原理 。

电功率微机测量新算法的研究

详细分析了电功率与电压、电流分量之间存在的逻辑关系,提出了一种基波及谐波电压、电流分量的提取算法和等效瞬时导数法,给出了基波及谐波瞬时有功功率和无功功率的定义,提出了一种新的电功率微机测量新算法。数学推理和仿真结果表明,该算法能够从任意时刻开始计算,无需获得电压、电流的具体幅值和相位信息,能够克服基于频域分析常规算法的一些缺陷,有利于提高电功率测量的准确性和稳定性;所需的数据窗少,对滤波器的要求较低;数学公式不复杂,运算量小,有利于微机的实现和电功率的高精度测量。

不对称电压条件下光伏逆变器的控制策略

针对不对称电压条件下光伏逆变器的控制,在瞬时有功无功控制(instantaneous active–reactive control,IARC)和平均有功无功控制(average active reactive control,AARC)算法的基础上,提出一种有功无功灵活控制方法。该方法在电流参考值表达式中引入一个变量,通过对该变量的调节来抑制有功、无功功率波动和输出电流谐波。为获得较好的动态性能,仿真中采用静止坐标系下的比例谐振(proportional-resonant,PR)控制器实现正负序同时控制。仿真结果验证了所提策略的有效性。

电力系统短路故障快速检测方案研究

常规断路器主要通过电流幅值判断电力系统中的短路故障,存在检测速度较慢的缺点。利用短路故障时电压跌落、电流增大的特征,提出了一种通过实时检测电网电压幅值和瞬时有功功率来判断短路故障的快速检测方案。详细说明了电压幅值和瞬时有功功率的快速计算方法,并提出了可以反应出短路电流变化的虚拟功率。在Matlab下完成了仿真研究,利用DSP芯片TMS2407A研制出试验装置并完成相关试验。仿真和试验结果证明了该方案可以快速、有效地检测出短路故障,具有良好的适应性。