基于永磁同步发电机的直驱风电双脉宽调制变流器的研制

阐述了永磁直驱风电系统背靠背双脉宽调制(PWM)全功率变流器的电路结构和控制原理,利用Matlab软件建立了该系统的仿真模型,对其稳态和动态性能进行了分析.并构建了永磁直驱风电试验平台和双PWM变流器系统.结果表明:采用双PWM变流器作为永磁直驱风电系统的变流器,可以实现对永磁同步发电机(PMSG)的优良控制,并向电网输送优质的电能.

基于背靠背双PWM变流器的飞轮储能系统并网控制方法研究

采用带LCL滤波器的背靠背双PWM变流器作为飞轮电机与电网进行能量交换的接口,提出一种飞轮储能系统并网控制方法。该方法由电网侧变流器控制和电机侧变流器控制两部分组成,并经过充电、预并网和并网运行三个阶段。在充电和预并网阶段,电网侧变流器采用不控整流方式,电机侧变流器先后采用速度外环和电压外环控制方式;在并网运行阶段,电网侧变流器控制采用基于电网侧电流外环、变流器侧电流内环的直接功率控制策略,控制并网有功功率的大小及流向;电机侧变流器控制采用直流母线电压外环、电流内环的双闭环控制策略,维持直流母线电压恒定。采用零极点对消降阶法及对称优化函数等效法分别设计电机侧内外环控制器参数。进行了飞轮储能系统的充电、预并网和并网运行实验。实验结果验证了所提飞轮储能系统并网控制方法的可行性。

背靠背双PWM变流器的协调控制策略

以背靠背双脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变流器为研究对象,首先建立了其动态数学模型,接着从实现其多种控制功能的角度出发,设计了其构成电压源型变流器(voltage source converter,VSC)的双闭环控制器结构,并基于所建立电压源型变流器的d-q同步旋转坐标数学模型,研究了双闭环控制中用于实现VSC输出电流解耦控制的内环控制策略,以及用于实现VSC直流电压恒定、交流电压跟踪和功率四象限动态调节的多种外环控制策略。最后通过数字仿真,不仅考察了双PWM变流器中2个VSC实现不同外环控制策略的动态协调响应特性,而且仿真结果同时验证了所研究控制策略的可行性。

永磁直驱风电变流器控制策略及仿真研究

根据矢量控制原理提出了机侧和网侧PWM变流器的控制策略,分析了永磁直驱风电系统双PWM变流器的电路结构及其工作原理,建立了永磁直驱风电系统中包括风力机、传动系统、永磁同步发电机、双PWM变流器等各部分的数学模型;在MATLAB/SIMULINK仿真环境中建立了永磁直驱风电系统的仿真模型并进行了动态仿真。仿真结果表明:采用双PWM变流器的永磁直驱风电系统具有优良的动、静态性能,可以良好的控制永磁同步发电机,最终输入电网的电压、电流波形接近正弦且谐波含量小。验证了系统仿真模型的正确性和所提出双PWM变流器控制策略的有效性。

基于平均化理论的PWM变流器电磁暂态快速仿真方法 (三)适用于图像处理器的改进EMTP并行仿真算法

智能电网技术的发展需要快速电磁暂态程序(EMTP),而日益广泛应用的图像处理器(GPU)为电磁暂态仿真提供了高效的仿真环境和平台。文中首先提出了细粒度并行算法的运算级并行策略,即基于单指令多数据流(SIMD)的运算级并行策略和基于共享内存的运算级并行策略。随后,设计了应用这两种并行策略的改进电磁暂态细粒度并行算法。三相脉宽调制(PWM)变流器仿真测试表明,适用于GPU的细粒度并行算法能够在保证仿真正确性的同时,显著提高仿真效率,从而验证了基于GPU的细粒度并行仿真算法适用于带有开关过程和复杂控制的大规模电力系统快速电磁暂态仿真应用的可行性。

基于主从控制的变流器并联系统输出电流一致性分析

变流器并联是进行变流器扩容的主要方式之一,文中研究了影响三相并网变流器并联应用中各模块输出电流一致性的各种因素。在建立了多变流器并联系统模型的基础上,通过理论分析与数学推导,给出了电流一致性与各模块参数之间的关系表达式。通过仿真以及对包含两套容量为260kVA的有源电力滤波器并联系统进行实验,验证了理论分析的正确性。

风电变流器的开路故障诊断

分析了功率开关开路故障对双馈风力发电机的电流和其他变量的影响,提出了一种基于电流信号平均值的开路故障诊断方法,该方法适用于双馈风力发电系统双脉宽调制(PWM)变流器中单个或两个功率开关的开路故障诊断。针对诊断系统容易在同步速或同步速附近发生误报的情况,提出了一种新的误报抑制策略,即分别在亚同步和超同步速下,通过改变采样数据在存储器中的存储方向来消除因为电流波形在同步速附近的对称关系引起的误报。仿真结果表明,该方法不仅能完全消除误报,而且能快速准确地诊断出开路故障的位置和类型。

基于FPGA的双馈风力发电机励磁变流器实时模拟

由于电力电子元件仿真在仿真步长及计算精度等方面的高要求,普通的平台很难进行变流器的实时仿真。针对这一问题,本文以双馈发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)励磁用双脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变流器为研究对象,在现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)上进行了变流器模型及其控制系统的硬件实时模拟。将此FPGA程序与电机部分及风机部分程序相连接,实时模拟了一次双馈电机并网及并网后运行的连续过程,通过对此过程中励磁变流器的运行特性分析验证了此FPGA实现的合理性及正确性。

双馈风力发电系统的PWM变流技术

为了研究双馈风力发电系统的双脉宽调制(PWM)变流器的控制策略,分析了双PWM变流器的主电路拓扑,建立了基于三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系的数学模型,给出了变流器的电压矢量控制方案。研究了电压空间矢量脉宽调制(SWPWM)技术,并利用逻辑函数的卡诺图化简法来判断扇区。在Matlab/Simulink环境下对其进行了仿真研究,其结果表明双PWM变流器是理想的励磁变频电源。

基于LabVIEW的双馈风力发电实验系统的研究

为了解决双馈风力发电系统发电方式、并网方式和并网后对电网可能带来的影响,分析了传统风力发电控制器的不足。提出了以LabVIEW软件、PXI及FPGA硬件为核心的变流器系统的控制器。该控制器以图形化编程来实现控制算法(矢量控制)部分.通过详细的双馈风力发电系统仿真建模,较好地实现了柔性并网、功率解耦控制、电能质量的日标。最后,搭建了双脉宽调制(PWM)变流器的双馈风电系统实验平台进行实验,完成了整个系统的硬件和软件设计,验证了控制策略的有效性和可行性。

采用异步电动机的纯电动汽车系统研究

永磁同步电动机需要紧缺的稀土,但稀土的开采会造成环境污染,所以选择异步电动机作为纯电动汽车(BEV)的驱动电机。搭建一台由蓄电池、双向DC/DC、脉宽调制(PWM)变流器和异步电动机组成的BEV实时控制平台,双向DC/DC采用电流内环、电压外环双闭环控制结构,持续稳定地为PWM变流器提供能量,同时吸收BEV减速时回馈的能量;异步电动机采用基于转子磁链定向的矢量控制方法进行调速控制。实验结果表明BEV实时控制平台能实现能量的双向流动,具有良好的调速性能,验证了该平台的有效性。

电网电压不对称时基于预测电流的双馈风电系统优化控制

电网电压不对称下双馈感应发电机(doubly fedinduction generator DFIG)转子侧变流器(rotor side converter,RSC)和网侧变流器(grid-side converter,GSC)的有效控制对风电场并网运行有着重要意义。提出了基于预测电流的DFIG系统优化控制策略:针对DFIG,构建了电网电压不对称下预测电流控制模型;对GSC,在常规预测电流模型上进行改进;分析了RSC和GSC优化控制目标。在实时数字仿真(real time digital simulator,RTDS)平台上搭建了一台2MW DFIG风电系统完整仿真模型,验证了上述控制策略的正确性和有效性。

Novel control scheme for 3-phase PWM current-source converters under unbalanced source voltage conditions

Under unbalanced source voltage supply, considerable output second harmonics and input low-order harmonics in 3-phase PWM current-source converters (PWM-CSC) are generated. This paper proposes a new deadbeat controller based on compensation for unbalanced source voltage and current. With the proposed scheme, the second harmonics of the output current are eliminated and low-order harmonics of the source current are reduced effectively. Simulation and experimental results con- firmed the feasibility of the proposed method.