并联背靠背PWM变流器在直驱型风力发电系统的应用

直驱型风力发电系统需要全功率变流器,在现有器件功率水平以及开关频率等诸多因素制约下,变流器直接并联的方式具备结构简单、模块化设计、易扩展的优点。文中通过有效的控制,使并联运行达到了大电流输入的要求,并将基于载波相移技术的背靠背脉宽调制(PWM)变流器应用在直驱型风力发电系统中,开关频率仅为1 kHz。实验表明,在提高等效开关频率、改善输出电流波形的同时不会带来环流问题,这在风电系统的全功率变流器中具有重要意义。

基于交错断续空间矢量调制的并联PWM变流器控制策略

并联PWM变流器可以显著增大变流器的容量并提高交流侧的电能质量,但是变流器的直接并联容易在其内部产生环流,从而导致变流器损耗增加甚至开关器件损坏。本文以三相PWM整流器并联系统为例给出了环流的数学模型,该环流是一个存在于零轴的带直流偏移量的环流。针对环流问题,本文通过建立并联系统的小信号模型分析确定了零序电流环的设计,并采用了交错断续空间矢量调制方法来消除和抑制其对整个系统的影响。通过该方法,环流可以用dq轴分量表示,并通过功率因数校正(PFC)电路的电流环加以抑制。最后的仿真和实验验证了本文控制策略的有效性。

基于自然坐标与功率前馈的三相电压型PWM变流器控制

针对三相电压型PWM变流器控制系统,提出一种自然坐标与负载功率前馈控制方法。根据p-q理论在自然坐标下的表征,引入瞬时有功电压和瞬时无功电压的概念。从而基于电网电压定向的矢量控制策略引入PWM变流器的自然坐标控制方法,省去了电网相位检测和坐标系变换,降低控制复杂度。针对PWM变流器矢量控制下直流侧负载(包括有源负载和无源负载)功率波动对直流侧电压产生较大冲击和波动问题,基于功率平衡和p-q理论推导了负载扰动点到三相交流电流指令的前馈通道增益矩阵,提高PWM变流器直流侧稳压控制的鲁棒性。RCP实验证明所提方法的正确性和可行性。

PWM变流器分段平均模型中的纹波估计方法

在电力系统稳定性分析和控制策略研究中,PWM变流器的平均模型被广泛采用。然而,仅考虑状态变量的平均分量而忽略其纹波,可能导致系统暂态仿真及分析结果的不正确。为此,提出了PWM变流器状态变量纹波估计的一般方法,并得到了纹波的近似表达式。三相PWM AC-DC变流器和升压斩波器的仿真结果表明,所提出的纹波估计方法能够给出实际纹波的精确近似表达式,从而显著提高PWM变流器平均模型的准确性。

三相电压型PWM变流器交流侧LCL滤波器的有源阻尼策略研究

三相电压型PWM变流器是分布式可再生能源发电单元接入传统配电网的主要接口设备。在PWM变流器主电路设计中,采用LCL滤波器替代传统的L型滤波器已经被广泛地接受。针对含LCL滤波器的三相电压型PWM变流器,在系统输入输出模型与传递函数的基础上,提出了一种新型LCL滤波器优化设计方法。与传统L型滤波器相比,该方法具有电感总量小、动态性能好、系统成本低的优点。为了抑制LCL滤波器的固有谐振,在基于同步旋转坐标系的三相电压型PWM变流器控制中,通过在电流环中增加陷波滤波器的方法实现了LCL滤波器的有源阻尼。最后通过仿真和实验对所提出方法的正确性和有效性进行了证明。

基于双PWM变流器的笼型异步发电系统研究

为了提高笼型异步发电机并网系统的低电压穿越能力和抗干扰能力,采用双PWM变流器设计了发电机并网系统。在并网控制系统中,机侧变流器采用一种不依赖于发电机参数的控制方法,实现有功功率的灵活调节和机端电压的稳定控制;网侧变流器采用电压定向矢量控制,实现直流电压和网侧无功功率的有效调节。仿真和实验结果表明,所提方法可以较好地实现发电系统并网运行,具有较好鲁棒性。

风电背靠背PWM变流器直流能量平衡新方法

针对基于背靠背PWM变流器的永磁同步发电机(PMSG)风力发电系统,从能量平衡角度出发,分析了引起直流侧能量波动的2个主要因素,即风机能量波动和电网电压波动,并基于小信号模型分析,利用功率平衡关系提出了网侧变流器的输出电流补偿控制策略。仿真和实验结果表明,所提出的电流控制策略不仅能在风机能量波动时保证直流侧电压稳定,还能在电网电压故障时最大限度地利用变流器的容量,协助风电机组实现穿越,同时降低直流电容容量要求。

差模有源阻尼在PWM变流器中的应用分析

PWM变流器应用LCL型滤波结构来获得高的滤波性能。无源元件之间相互作用导致的谐振现象需使用无源阻尼或有源阻尼来抑制。相对于无源阻尼来说使用有源阻尼,采用合适的控制策略,能在保证滤波器性能的同时能耗也有所减少。提出了用有源阻尼控制策略去抑制两线间的振荡。该有源阻尼控制策略依据状态反馈的极点配置方法达到抑制共振的目的,并使用加权导纳函数来分析和选择合适的有源阻尼增益来抑制PWM变流器的低次谐波。给出了容量为10 k VA PWM变流器原型机的实验结果,实验结果验证了有源阻尼方法的有效性和设置阻尼增益方法的正确性。

双馈风力发电系统双PWM变流器的开路故障诊断

首先分析了开路故障对双馈感应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的诊断方法,并通过非均匀采样方式采样电流信号,这种方法可用于诊断单个功率开关开路和两个功率开关同时开路的情况,针对诊断系统容易在同步速时发生误报的情况,可以通过在同步速时禁止诊断系统得到解决,并且这种方法不会引起漏报,仿真结果表明,该方法不仅能有效防止误报,还可准确地诊断出开路故障的位置和类型。

基于开关周期平均模型的PWM变流器的改进型SVPWM控制

建立了PWM变流器在整流状态和逆变状态下的平均空间状态数学模型,以及在同步旋转坐标下的数学模型;给出了改进型SVPWM控制策略的实现原理,相比较于传统SVPWM控制策略,改进型SVPWM控制策略可以减小开关损耗,提高系统效率。最后给出了系统在仿真软件中实现的波形。可以看出,本文给出的数学模型和SVPWM控制策略是正确的,而且对其它与此相关的主电路拓扑结构也有一定的参考价值。

三相电压型PWM变流器自然坐标准直接功率控制

为降低三相电压型PWM变流器直接功率控制系统复杂度,提出一种自然坐标(abc坐标)系下的准直接功率控制策略。该策略采用直接电流控制方式,根据自然坐标系下的瞬时功率理论,由功率给定值计算电流环的参考值,通过控制电流来间接控制功率。相比传统方法,所提控制策略在实现功率解耦控制的同时省去了电网相位检测和坐标变换,功率解耦各变量物理意义清晰明确、易于理解且PWM为定频调制方式。实验结果表明,所提策略可实现三相电压型PWM变流器功率解耦控制,并具有较好的鲁棒性能。

基于电流型PWM变流器的绕线转子感应电动机调速系统研究

利用电流型PWM变流器实现了绕线转子感应电动机串级调速,通过对变流器矢量控制方案的研究,实现了在调速的同时转子能量的回馈,同时利用转子回馈能量对电动机的功率因数进行补偿,使功率因数接近为1.0。调速系统具有可靠性高、寿命长、谐波含量小、成本低等优点。实验证明了方案的可行性。

市电平衡式光伏发电系统双PWM变流器的研究

针对市电平衡式光伏发电系统与电网之间存在能量双向流动问题,研究双PWM变流器控制.根据三相双PWM变流器的电路拓扑结构搭建了基于dq坐标的数学模型,并结合空间矢量调制、三相锁相环设计了系统的双闭环控制策略及双PWM变流器的协调控制策略.根据系统功率平衡的实际需求,设计了直流侧电容、交流侧滤波电感的参数.仿真和实验样机验证了系统控制策略的有效性及双PWM变流器实现市电平衡式光伏发电系统中功率平衡的可行性.

双端口多功能交-直流双PWM变流器控制策略

针对传统中大功率密度的交-直流PWM变流器存在输出直流电压降压困难、电路设计复杂的问题,提出一种以三相交-直流变换和三重化直-直流变换为核心的交-直流双PWM变流器电路拓扑。在分析其工作原理,建立数学模型的基础上,综合运用软件锁相技术,瞬时无功理论,正序、负序、零序分解理论,自动限流及均流控制。同时采用交流电网和(或)直流电网双端口供电方式,实现交直流能量的双向流动。在理论分析和仿真研究的基础上,完成了380 kW原理样机的研制。样机实验结果表明:采用该控制策略的双PWM变流器具备了充电器、不间断电源、无功补偿器等多种功能,同时输出直流电压调节范围宽、电路设计简洁且具有扩展性。

基于全控型PWM变流器的船舶轴带发电机系统研究

传统的以半控型晶闸管逆变的轴带发电机控制系统较简单,但存在对船舶电能质量影响大,负载适应能力差,且需要依靠同步发电机补偿无功等缺点。本文介绍了一种新型的轴带发电机控制模式,利用全控型PWM整流器的四象限运行功能,对功率进行解耦控制,实现有功控制,无功补偿。对整个系统的主电路与控制方案进行了仿真研究,结果表明,这种新的轴带发电机控制能够克服原有系统的不足,具有充分的可行性与较大的优越性。

一种新型双PWM变流器混合控制方法研究

为提高供电电压不平衡条件下双PWM变流器的性能,提出了基于EL模型的无源控制与PI控制相结合的混合控制方法。根据双PWM变流器主电路的拓扑结构,分别建立了整流器和逆变器在dq坐标系下的EL模型。以系统的设计目标为依据确定期望平衡点,增加耗散矩阵的注入阻尼,进而设计了无源控制器。设计两个PI控制器分别用于控制直流电压和为网侧三相交流线电流d轴分量提供给定值。仿真和实物实验均表明,所提出的混合控制方法是可行的。

电网电压不平衡时PWM变流器负序电流控制策略研究

本文以三相PWM变流器为研究对象,分析了电网电压不平衡时PWM变流器的数学模型,提出了一种电网电压不平衡时PWM变流器负序电流的新型控制策略。该策略通过新型锁相环技术实现电网电压的同步和正、负序分量的检测,通过负序电流的闭环控制抑制PWM变流器的入网电流中的负序成分。最后通过仿真验证了本文提出方法的正确性和合理性。

三相电压型PWM变流器在矿用电动运煤车中的应用

PWM(脉冲宽度调制)变流器具有许多优良的特性,为了充分体现三相电压型PWM变流器对于矿用电动运煤车技术发展的重要性,分析了PWM变流器的基本原理,讲述了PWM变流器是如何能够实现交、直流侧控制功能,以PSCAD软件作为平台构建了V2G(Vehicle-to-grid)充放电电路模型,对PWM变流器在充放电过程中具体的工作特性进行了探究,通过对实验数据进行分析证明PWM变流器可以实现单位功率因数,且具有谐波污染小的优势。

直驱风电系统双PWM变流器无源混合控制

结合风力机的非线性特性和双PWM变流器的控制策略,提出了转速外环和电压外环采用PI控制,电流内环采用无源控制的混合控制策略。从能量角度出发,分别建立了dq坐标系下的EL模型,为提高变流器的动态性能,采用了注入阻尼的方法,得到了无源控制律。仿真结果表明机侧变流器实现对永磁同步电机的控制和转速调节;网侧变流器实现直流电压跟踪控制、单位功率因数、交流电流正弦化。

直驱永磁风力发电系统双PWM变流器控制技术

在风力发电系统中,变流器是实现能量高效、稳定转换的关键。研究了直驱永磁风力发电系统的控制原理,建立了双PWM变流器机侧和网侧的数学模型。机侧变流器采用转子磁场定向矢量控制方式,网侧变流器采用电网电压定向矢量控制方式,实现有功和无功功率的完全独立解耦控制。仿真和试验结果表明:该控制策略可有效地实现最大风能捕获,维持直流母线电压稳定,实现发电机组的平滑并网,具有良好的动态响应。