A Novel Power Optimization Method by Minimum Comparator Number Algorithm for Pipeline ADCs

The effects of stage numbers on power dissipation of pipeline analog-to-digital converter （ADC） are studied and a novel design method aiming for power optimization is presented. In this method, a minimum comparator number algorithm （MCNA） is first introduced, and then the optimum distribution of resolutions through pipeline ADC stages is deduced by MCNA. Based on the optimum stage-resolution distribution, an optimization method is established, which examines the precise function between ADC power and stage resolutions with a parameter of power ratio （Rp）. For 10-bit pipeline ADC with scaling down technology, the simulation results by using MATLAB CAD tools show that an eight-stage topology with 1-bit RSD correction achieves the power optimization indicated by the power reduction ratio.

具备短路电流限制能力的新能源直流汇集双极直流变换器

直流汇集和外送为未来沙漠戈壁荒漠大规模新能源消纳提供了一种可行解决方案,直流变换器是新能源直流汇集系统的关键设备。谐振直流变换器具有在全负载范围内损耗较小,波形质量好等优点,在新能源纯直流汇集场景具有应用前景,然而因其呈现低阻抗、短路故障电流上升速度快的特征,必须对短路电流进行限制。该文提出了一种具备短路限流能力的双极直流变换器,首先分析了拓扑运行原理及其参数设计方法,然后分析了所提直流变换器的故障限流机理,设计了其短路电流控制方法,最后通过Matlab/Simulink仿真和实验样机验证了所提电路和故障限流方法的可行性。结果表明,所提直流变换器能够实现直流短路电流限制,能够在一极故障时维持另一极正常运行,提高了供电可靠性。相关研究成果将为新能源直流汇集系统的构建和工程实施提供技术参考。

快时标意义下BoostPFC变换器中的分岔与混沌现象分析

导出了电流不连续模式下峰值电流控制型 Boost PFC变换器的离散映射方程。对线周期内的 fast-scale 不稳定现象进行了数值模拟,并对 fast-scale 不稳定区域复杂的非线性行为(例如,倍周期分岔和混沌现象)进行了分析。通过对系统的 Jacobian 矩阵特征值轨迹的分析,定位了周期 1 到周期 2的倍周期分岔点,解析分析与数值结果相吻合。解析分析方法不仅有助于系统电路参数的设计,同时也给系统稳定域边界的预测提供了一种有效的途径。

直驱式风力发电变流系统拓扑方案研究

为了满足直驱式风力发电系统的大容量、高功率密度以及高可靠性需求,提出同时采用功率模块并联和变流器并联的主电路拓扑方案。首先,采用智能功率模块并联扩大单台变流器的容量,并利用差模电感对其存在的动态环流进行有效抑制,简单可靠;其次,利用六相永磁同步电机中两套三相绕组之间的电气隔离,解决了机侧以及网侧变流器并联存在的零序环流问题,一方面扩大了系统容量,增加系统冗余性和可靠性,同时还可利用谐波对消技术减小注入电网的电流谐波。通过试验对文中所述系统方案的可行性进行了验证。

大型光伏电站快速无功控制系统研制及应用

针对大型光伏电站AVC系统调节逆变器无功速度慢、可靠性差,难以满足光伏电站电压剧烈波动需要快速控制的现状,设计了一种基于GOOSE通信的快速无功控制系统,提出了分时快速控制方法及等裕度无功分配策略,并研制了快速无功控制器。试验结果表明,该系统达到了全站低于50 ms的电压/无功控制系统响应延时,可在一定程度上减少甚至替代SVG的配置,节约光伏电站的建设成本和设备占地。

鼠笼型全功率风电变换器控制策略研究与实验

全功率风电机组的发电机定子侧通过双PWM变换器接入电网,相比双馈型发电机组具有更好的抗电网电压波动能力。在低电压穿越过程中发电机和机侧变换器几乎不受电网电压变化的影响,因此低电压穿越控制策略相对双馈型发电机组而言较简单,且更易于实现。机组并网输入有功功率和无功功率控制主要在网侧变换器中实现,无功功率调节简单方便,可实现任意功率因数运行。在分析异步发电机和PWM整流器数学模型及控制策略的基础上,在实验室搭建了一套鼠笼型异步全功率的风电实验平台进行实验验证。实验结果表明,采用该控制策略能够控制异步发电机的平稳发电运行,具有并网过渡时间短,并网电流冲击小等优点。

应用超级电容提高风电系统低电压穿越能力

针对使用背靠背全功率变流器的永磁直驱风电系统,提出应用由超级电容和双向DC/DC变换器组成的储能系统提高风电机组的低电压穿越能力。研究永磁直驱风电系统的结构和控制策略,以及基于超级电容的储能系统平衡系统功率的特点,建立永磁直驱风电系统和基于超级电容的储能系统的模型,并给出控制策略和主要仿真参数。仿真结果显示,储能系统在电网电压发生跌落时,迅速平衡了直流母线两侧的功率变化,使直流母线电压保持稳定,并将风电机组与电网故障相隔离,保证风电机组继续向电网传输能量,从而提高风电系统的低电压穿越能力。

基于ITD与改进内积的压缩感知风电变流器电压信号重建方法

为了解决风电变流器电压检测信号高速传输、大容量长期存储以及重构性能差等问题,提出了一种本征时间尺度分解（ITD）与改进内积的压缩感知重构算法相结合的变流器电压信号重建方法。该方法利用电压信号压缩与采样同时进行的思路,首先利用ITD把电压信号自适应分解为若干个合理旋转分量信号和一个残余分量,对所有分量用离散余弦变换基稀疏表示,建立基于Gauss随机投影矩阵的欠定方程;然后利用提出的基于广义Jaccard系数匹配性度量准则代替内积准则来对支撑集优化的压缩感知广义正交匹配追踪算法重建各个分量电压信号;最后对所有重构分量信号组合得到原始变流器电压检测信号。仿真表明：ITD与改进内积的压缩感知重构算法相结合的方法提高了变流器电压检测信号的重构精度,降低了重构计算复杂度,具有更好的运行效率。

直驱型变速恒频风力发电系统的独立直流母线并联策略

为了提高直驱型变速恒频风力发电系统的功率等级,提出一种多组变流器相互并联且直流母线相互独立的并联策略。针对零序环流问题,分别在三相静止坐标系和同步旋转坐标系下进行了分析,得出了所采用拓扑的数学模型及等效电路,揭示了零序环流产生的根本机理,即它是由并联变流器之间三相占空比零轴分量的不一致及直流母线电压的不一致造成的,并证明了机侧零序环流与网侧零序环流是互相耦合的,进而设计了零序环流控制器,很好地抑制了零序环流,解决了不均流、三相电流畸变等问题。最后对一组直驱型风力发电实验平台进行了仿真及实验验证,证明了上述分析及控制策略的正确性。

Boost PFC变换器快时标分岔的控制方法

基于对峰值电流型Boost功率因数校正(PFC)变换器的离散建模,得到变换器电感电流的频闪映射图,并利用相轨迹更好地揭示了输入电压和电感电流稳定性的关系。为了避免分岔,使变换器稳定工作在单周期态,分别采用参数微扰法和双积分滑模法进行分岔控制。仿真结果表明,与参数微扰法相比,双积分滑模法不需要施加外部扰动,具有更好的鲁棒性,能有效地避免因输入电压变化所产生的分岔现象,还弥补了参数微扰法在快时标分岔控制效果中的不足,并获得更高的功率因数值。

直驱式风力发电系统全功率并网变流器拓扑结构研究

在主流的变速恒频风力发电机组中,由于直驱式风机具有结构简单、效率高、维护费用低、并网控制灵活以及优良的低电压穿越性能等优势,所以愈加受到关注.对比分析了目前直驱式变速恒频风力发电系统全功率并网变流器主电路拓扑结构,并得出了结论,双PWM变流器具有较广泛的应用价值.

考虑不同时间尺度的风电变流器功率模块可靠性评估模型

考虑到变风速运行下风电变流器功率模块的结温波动既受到风速的影响,同时也存在由换流引起的基频结温波动。为了综合衡量这两个时间尺度下结温波动对变流器可靠性的影响,提出考虑不同时间尺度下结温波动特点的可靠性评估模型。针对受风速影响较大的长时间尺度结温波动,根据FIDES可靠性评估导则,引入热应力因子和温度循环因子对不同风速均值、风速湍流强度运行状态下的可靠性影响进行评估。针对由换流引起的短时间尺度下的基频结温波动,采用多状态概率评估思想将风速大小进行概率划分,并基于功率模块失效机理评估不同风速对功率模块故障率的贡献。最后,以某风场变流器为例,对其可靠性进行评估,并分析设计参数对可靠性的影响。文中结论对于制定检修计划,提高功率模块设计可靠度提供了依据。

风电场柔性直流输电的故障穿越方法对风电机组的影响

柔性直流输电(VSC-HVDC)系统是大型风电场并网的较好选择,当发生交流系统故障时,故障穿越控制器可维持该系统的稳定性。然而,控制器会对风电机组造成一定影响。针对大型风电场VSC-HVDC系统接入的故障穿越问题,文中首先在PSCAD/EMTDC中建立了含有普通异步/双馈风电场详细模型的两端VSC-HVDC系统仿真模型,并验证了升频法和降压法两种典型的故障穿越方法。然后进一步研究了不同类型风电机组在不同的故障穿越方法下的特性和差异,从而得出风电场VSC-HVDC系统的故障穿越方法对风电机组的影响规律。研究得出的结论可以为不同类型的风电机组接入VSC-HVDC系统时故障穿越方法的选择提供一定的参考依据。

直流充电桩前级变换器快时标分岔抑制

为分析直流充电桩前级峰值电流控制Boost功率因数校正变换器在快时标下的非线性分岔现象,加入控制手段对分岔现象进行有效抑制。首先,建立变换器的频闪映射模型,通过模型数值仿真结果再现系统电感电流出现的间歇性分岔和混沌现象;然后,加入自整定PI控制共振微扰法的控制手段对分岔现象进行抑制,让系统始终稳定工作在单周期态。仿真结果表明,与固定斜坡补偿控制法相比,自整定PI控制共振微扰法在对分岔和混沌现象有效抑制的同时,弥补了固定斜坡补偿方法会出现输入电流死区的不足,并使系统具有较高的功率因数和更好的鲁棒性,且该算法在工程应用中易于实现。

大型光伏发电系统的并网控制技术

论述了大型光伏系统直接并入输电网的可行性.大型光伏电站接入输电网时,采用两级式变换器,前级DC/DC推挽电路实现最大功率跟踪控制;后级DC/AC采用电压型PWM逆变器,可以方便地对光伏电站进行扩容,并稳定直流母线电压,实现光伏阵列的最大功率输出.最后在MATLAB/SIMULINK仿真平台上搭建两级式三相并网光伏发电系统仿真模型,并进行控制策略仿真.结果表明光伏并网系统能够稳定运行.

基于DVS的动态电压转换器设计

针对低功耗技术中的 DVS( Dynamic Voltage Scaling)电路 ,本文介绍了一种动态电压转换器的设计。 PWM( Pulse Width Modulation)控制电路是 DC/ DC转换器中的关键部件 ,重点介绍了一种新型可控占空比数字 PWM控制电路的结构和工作原理 ,分析了这种数字 PWM发生器的工作过程。该电路功耗低 ,所占面积小 。

基于UC3854A控制的PFC中分岔现象仿真研究

为深入了解基于UC3854A控制的PFC变换器中的动力学特性,研究系统参数变化对变换器中分岔现象的影响,在建立Boost PFC变换器双闭环数学模型的基础上,用Matlab软件对变换器中慢时标分岔及混沌等不稳定现象进行了仿真。在对PFC变换器中慢时标分岔现象仿真的基础上,分析了系统参数变化对分岔点的影响,并进行了仿真验证。仿真结果清晰地显示了输入整流电压的幅值变化对系统分岔点的影响。

低分辨率ADCs大规模MIMOAF中继系统性能分析

在全双工大规模多入多出(massive MIMO)中继系统中,大量基站天线的数模转换给系统带来的硬件损伤和能量消耗,并且系统的性能可能会受到环路干扰的影响。为此,基于最大比传输/合并预处理方案,对多用户全双工massive MIMO放大转发中继系统进行研究,该系统由massive MIMO基站和多对单天线用户组成,massive M IM O基站采用低分辨数模转换且工作在全双工模式。通过随机矩阵理论,获得任一用户对各态历经速率的闭式解,并分别研究3种不同功率分配方案下的系统渐近特性。性能分析结果表明,当信源发射功率为常量且基站的发射功率与基站传输天线成反比时,系统能同时有效地遏制环路干扰和低分辨率ADCs的影响,而当信源和基站的发射功率同时与天线数成反比时,系统可抑制环路干扰的影响,但不能抑制量化噪声的影响。

无速度传感器控制的全功率变流器风电系统研究

鉴于传统控制策略在鼠笼式电机风力发电全功率变流器稳定性、控制性能、效率与可靠性方面存在明显缺陷,跟据感应发电机的特点,提出一种基于模型参考自适应算法的不带速度传感器控制策略。根据Popov超稳定性定理,设计该控制算法速度估计方案,最后通过仿真验证控制效果。仿真图形显示,在仿真过程中速度估计值随实际值变化,并且误差较小,控制系统稳定、效率高,验证了该方案可行性。

规模化电池储能系统的无功功率控制策略研究

无功功率补偿是电池储能系统并网运行时的重要应用。电池储能系统主要包括电池组、变流器以及设备监控系统等。电池储能用变流器可向电网提供无功功率。文章提出了规模化电池储能电站中各储能机组间的无功功率分配方法。采用仿真软件对电池储能系统的无功功率分配策略进行仿真分析,并基于张北储能试验基地的电池储能机组实例验证了控制策略的有效性。