风力发电系统中并网逆变器并联运行环流分析

并网逆变器直接并联运行时,可使系统体积减少、成本降低,但并网逆变器直接并联时会产生环流。为此,详细分析了并网逆变器直接并联运行时环流产生的机理,建立了并网逆变器并联运行时旋转坐标系下的状态平均模型。在该模型的基础上分析并网逆变器并联运行时的相互影响,以及并网逆变器采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法时零矢量对环流的影响。通过控制SVPWM算法中不同零矢量在每一个PWM周期的作用时间来抑制环流,对并网逆变器在不同情况下的并联运行进行了实验。实验结果表明:该控制策略能有效地抑制环流,从而验证了该控制策略的可行性和正确性。

直驱风电系统中并联逆变器的仿真建模与分析

直接驱动型风力发电系统需要全功率变流器,三相PWM变流器并联运行为首选方案。由于直接并联时产生的零序环流会造成环流损耗甚至功率器件损坏,所以必须加以抑制。为此,深入分析了PWM变流器直接并联时环流产生的机理及采用SVM算法进行调制时零矢量对于环流的影响,并在此基础上提出了基于变化零矢量的SVM环流控制方法;在Matlab/Simulink7.1中建立了3个逆变器模块直接并联的仿真模型并给出了各逆变器的控制框图,利用s函数完成了控制算法的实现。仿真表明:这种并联方案有利于模块化设计,所提的环流控制方法可行,各逆变器模块均流较好,且能够实现电网侧有功和无功功率的独立解耦控制。

三相四桥臂逆变器直接并联控制策略

在三相三桥臂逆变器(3P3L-Inv)拓扑的基础上引入第4桥臂构建的三相四桥臂逆变器(3P4L-Inv),具有优良的三相解耦带不对称负载能力,且可以通过注入3次谐波的方法提高直流电压利用率。逆变器并联是电力电子系统扩容的主要方法之一,共直流母线直接并联的三相四桥臂逆变器(3P4L-DP)中第4桥臂电感电流若不采取适当控制策略,会导致并联逆变器第4桥臂电感存在较大的环流,严重时会损坏逆变器。此外,采用3次谐波注入的3P4L-DP,由于主电路器件参数不一致性,将进一步导致并联模块之间的零序环流问题。在此通过分析第4桥臂环流与三相零序环流的生成机理,提出一种4桥臂逆变器直接并联控制策略,使得并联模块的各桥臂电感电流均得到统一控制,抑制了桥臂间的零序环流,实现了各路桥臂电感电流的动/稳态均流。仿真及原理样机实验充分验证了控制策略的正确性。

基于PWM脉冲延时补偿的直接并联逆变器均流方法

针对输出端直接并联的脉冲间歇式工作逆变电源输出线路阻抗的微小差异会引起较大的环流问题,建立了基于主从控制策略的逆变系统等效模型,推导了环流关于补偿相角的数学表达式。研究结果表明,驱动信号传输延迟和线路阻抗差异是影响环流的关键因素。为此,提出了一种通过主动补偿驱动脉冲延时来抑制环流的方法,并在半实物仿真平台上验证了该方法的有效性。

直驱式风力发电机组的高效电能转换电路的研究

文章针对直驱式永磁风力发电机的三种并网装置电路进行了优缺点的分析,同时,研究了一种机侧、网侧双PWM桥式电路与升压式直流斩波器于一体的直驱式风力发电机并网电路,分析了机侧与网侧桥式电路的工作原理。研究表明:该拓扑电路具有良好的机侧电压与频率范围适用能力。

基于DTC-SVM的地铁并联牵引电机控制策略研究

在地铁同一转向架下单逆变器控制两并联异步电机的结构中,轮径差或电机参数不同等因素会导致电机间转矩差和转矩脉动较大。针对这一问题,建立了地铁同一转向架下双异步电机并联时速度耦合的负载模型,采用基于空间矢量调制(SVM)的直接转矩控制(DTC)策略,引入实时计算的加权系数,使DTC权重偏向于转矩较小的电机。该控制方案具有转矩波动更小、逆变器开关频率恒定和电机间的转矩差较小的特点。仿真结果表明,相对于平均DTC,所提出的加权DTC方法有效减小了电机转矩差和降低了转矩脉动。

基于CAN总线的兆瓦级直驱风电机组控制系统

针对兆瓦级直驱风力发电系统在控制系统中需要变流器并联的情况,设计了一种基于CAN总线的兆瓦级直驱式风力发电系统,实现了控制系统中并联变流器的实时通信和同步控制。同时给出了一种基于TJA1040的CAN总线接口设计流程,详细说明了机侧和网侧变流器的通信协议及软件实现方法。在直流机模拟风机的实验平台中得到验证和应用。

直流分量调节改善逆变器并联环流

由于大功率逆变器中硬件电路存在差异性,同时滤波电感和并机电抗又比较小,致使逆变器空载并联环流很大,较大的并联环流会导致母线电压过高甚至并联失败。此处分析并联系统中逆变器产生环流的原理,提出加入直流分量调节控制方法,采用改进的方法后并机环流明显减小,同时用两台10 kW逆变器进行并联实验,实验结果证明了此方法的有效性和可行性。

基于新型1200V碳化硅(SiC)MOSFET的三相双向逆变器的研究

研究了基于新一代宽禁带1 200 V碳化硅(SiC)MOSFET三相双向逆变器,由于SiC MOSFET的高耐压、低损耗、高开关频率特性,逆变电路的拓扑结构得到简化,并提高了功率密度和可靠性。同时,利用碳化硅MOSFET的双向第三象限导通特性,与硅基IGBT相比省略了开关器件的反并联二极管。20 k VA实验样机验证了在该中大功率三相双向逆变器中SiC MOSFET相比硅基IGBT方案的优势。

等效三电平并联逆变器优化电流谐波控制

在工业电机驱动中,直接转矩控制算法有着广泛的应用。为了增大输出功率,会将多台逆变器进行并联连接。然而,传统控制算法总是将两台逆变器同步控制,没有充分利用并联变换器的优势。为了提升并联逆变器的控制效果,首先,这里将两台两电平逆变器视作一个整体,将其等效成一台三电平逆变器。接着,根据等效逆变器的电压矢量分布设计了多阶非对称转矩滞环比较器,从而提高转矩的控制精度。然后,在优化的开关表中同时包括了对转矩、磁链和零序环流的调节,实现了优秀的动态性能和稳态性能。最后,实验结果验证了所提算法的有效性。

多逆变器直接并联系统环流建模与分析

对于多台逆变器直接并联后通过双绕组变压器接入中压配网的系统,以三相两电平逆变器为例,对系统共模、差模环流产生的机理进行了详细分析,给出了相应的等效电路。同时,在多逆变器直接互联的工况下,对单机并网常见的直流中点与交流中性点互联来抑制共模电流方法的效果进行了分析,指出其在多机互联系统中的局限性。而后,在各逆变器作为并网电流源的基础上,分别对各逆变器调制度不同、载波角度不同对共模、差模环流的影响进行了量化分析,并通过仿真与试验进行了验证。

三相逆变器并联的模型预测直接磁链控制

针对传统的PQ下垂控制存在频率和电压降落等问题,引入虚拟磁链,对有功功率分配采用相角下垂控制,无功功率采用磁链下垂控制,并将下垂控制与三相逆变器的模型预测控制相结合,利用模型预测直接磁链控制,对下垂控制器输出的参考磁链和相角进行跟踪控制,该方法无需PI调节器和脉宽调制器,不仅能够实现各并联逆变器对负载功率的精确分配,提高系统的频率特性,而且显著改善了逆变器并联系统的动态特性。仿真和实验验证了所提方法的正确性和可行性。

直驱式风力发电系统低电压穿越控制策略研究

针对直驱式永磁风力发电系统的低电压穿越问题,提出一种新型的基于网侧并联逆变器的方案。阐述了其工作原理,建立直驱式永磁风力发电系统的模型,分析了该系统在电压跌落期间的运行特性。仿真结果表明,网侧并联的副变流器对于抑制直流侧母线电压、提高有功输出能力有明显作用,同时结合风电机组本身配置的Crow Bar电路,保证了风力发电机在规定时间内不脱网。