大功率光伏逆变器的关键技术研究与实现

针对大功率光伏逆变器各项关键技术的具体实现问题,基于正负序坐标分解,给出一种系统的整体控制策略。为解决在最大功率点寻优过程中的误判问题,给出了一种结合功率预测的快速变步长扰动观察最大功率点跟踪(MPPT)控制策略;为满足低电压穿越(LVRT)要求,根据光伏电池板的输出特性,给出在保持光伏逆变器不间断并网的前提下,抑制负序电流并保持并网电能质量的LVRT控制策略;为保证并网逆变器及维护人员安全,给出了无功功率扰动的主动防孤岛检测法,可快速实现防孤岛检测并保证并网电流波形质量。最后通过500 kW光伏逆变器对相应控制策略进行测试,验证了控制策略的有效性。

基于改进扩张状态观测器的PMLSM控制策略

针对永磁同步直线电机(PMLSM)在运行过程中对负载变化与外部扰动较为敏感问题,提出一种改进型扩张状态观测器(ESO)的控制方法,该方法对传统ESO的扩张状态项进行优化,加快了扩张状态项的响应速度,并将其补偿至速度外环控制器的输出,从而加快q轴电流给定响应速度,可以进一步提升系统的动态性能与抗扰动能力。同时利用Lyapunov判据证明改进观测器的稳定性,最后通过实验验证证明改进型ESO相比于传统ESO,系统可以更快的速度响应外部扰动,在系统受到外部扰动时引起的速度跌落更小,进一步提升系统的动态性能与抗扰动能力。

能量回馈型同相供电系统的单相PWM整流器研究

针对能量回馈型同相供电系统中单相H-H功率单元的PWM整流器,提出了一种电压、电流前馈的双闭环控制策略。同时,针对大功率、低开关频率应用场合,给出了一种调制方法,解决系统延时带来的控制性能下降问题。最后,基于数字信号处理器(DSP)与复杂可编程逻辑器件(CPLD),构建了兆瓦级单相PWM整流器硬件装置。实验结果表明,系统运行稳定,动、静态性能符合指标要求。

电力机车牵引传动系统的多模式调制策略及切换方法研究

针对交流电力机车牵引传动系统开关频率低的特点,研究了牵引系统的多模式脉宽调制策略以及不同调制策略之间的切换方法,实现了电机控制算法和多模式调制策略的统一框架设计。根据不同调制模式的特点,提出了一种由异步调制切换至同步SVPWM再到同步SHEPWM调制直至方波调制的多模式PWM调制策略;针对不同调制模式在切换过程中出现的问题,使用了一种三相同步的切换方法;为避免电机控制算法和多模式脉宽调制策略之间存在的相角匹配问题,提出了可以简化算法实现复杂程度的统一框架设计方法,并论述了在低采样率下电流调节器和磁链观测器的设计过程;最后,在小功率牵引实验平台实现了无速度传感器电力机车牵引工况下全速域的稳定运行,实验结果验证了算法的有效性。

基于定子磁链矢量偏差的多模式SHEPWM切换策略研究

针对电力机车牵引系统在全速度范围运行应用多模式脉宽调制技术时,不同调制模式切换过程会产生转矩和电流冲击的问题,通过研究不同特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)模式下的定子磁链矢量偏差与输出转矩冲击之间的关系,提出一种基于定子磁链矢量偏差的SHEPWM最优切换点选择策略。在论述稳态定子磁链轨迹与调制度之间关系的基础上,给出依据开关序列对调制模式切换前后定子磁链矢量进行离线重构的方法,并以此为依据计算不同切换点处的定子磁链矢量偏差,通过对比定子磁链矢量的角度偏差和幅值偏差选择出最优切换点。该方法不需要复杂的理论计算过程,不受具体调制方式与电机参数影响,简化了调制模式的切换算法。仿真和实验验证了最优切换点选择策略的通用性和有效性。

燃料电池用两级升压DC/DC变换器的研究

本文提出了两级升压DC/DC变换器,该变换器具有宽输入电压范围、高升压比、电气隔离及高效率等特点。对该变换器进行了模型建立、耦合分析及控制器设计。通过实验证明了变换器良好的动态性能及控制策略的可行性。

大功率光伏逆变器的低电压穿越控制

根据光伏阵列输出特性和电网电压异常时响应要求,选取抑制负序电流以保持三相并网电流平衡作为控制目标,建立含有LCL网侧滤波器的并网逆变器数学模型,计算精确的电流指令。基于正负序双电流环控制,提出电网电压不平衡时的滤波电容电流前馈有源阻尼控制,并引入电网电压前馈以抑制电压跌落瞬间的电流冲击,结合快速的正负序分量提取和精确的电网电压同步信号,保证了大功率光伏并网系统的稳定并网运行和电网故障时的低电压穿越。仿真及实验结果均验证了控制策略的有效性。

基于参数辨识的PMSM电流环在线自适应控制方法

针对永磁同步电机矢量控制系统中电流控制器性能因电机参数变化而下降的问题,提出了一种基于参数辨识的电流环在线自适应控制方法。利用带遗忘因子的递推最小二乘法对永磁同步电动机定子电阻和永磁体磁链进行在线辨识,然后利用得到的定子电阻和永磁体磁链对电机d-q轴电感进行在线估计,最后利用得到的辨识值计算出实时运行条件下的电流环PI参数值。实验结果表明采用本文方法计算所得的PI参数值能够在电机参数发生变化时快速实现电流的精确控制。

FPGA全数字电力电子变换控制器设计

针对目前的电力电子变换控制器多以数字信号处理器为核心进行设计、其存在的固有延时以及指令顺序执行特性无法满足一些实时性高、灵活性强的应用场合需求问题,研究了具有硬件并行与准模拟电路特性的现场可编程门阵列,可更好地用于构建高性能数字控制系统。通过分析电力电子控制器设计现状和FPGA电力电子控制器的典型应用,得出以FPGA为核心的电力电子控制器的特点,提出了具有指导意义的FPGA全数字电力电子控制器设计原则和设计方法。基于此,设计了有源电力滤波器FPGA全数字控制器,并与DSP控制器在控制性能上进行了具体比较,最后结合电力电子装置发展趋势对FPGA全数字控制器的应用前景进行了展望,期望为FPGA在电力电子控制器中的设计与应用提供有益思路。

矢量控制系统动态电压解耦与调节器整定

采用动态解耦方法对定子电压进行解耦,提高解耦控制器对电机参数估计误差的鲁棒性,充分消除励磁电流内环与转矩电流内环之间的耦合。采用调节器常规工程设计方法,提出了一套异步电动机无速度传感器矢量控制系统双闭环PI调节器整定方法,实验结果验证了其良好的性能。

电网电压不平衡条件下的三相PWM整流器控制

电网电压不平衡条件下,基于电网平衡时所设计的三相PWM整流器控制会使电网电流波形畸变,直流母线电压中包含2倍频波动,严重影响整流器性能。对电网电压不平衡条件下的三相PWM整流器进行了建模分析,并在此基础上结合瞬时功率理论,从功率平衡角度针对不同的控制目标分别讨论了三相PWM整流器的不平衡控制策略。基于App SIM实时半实物仿真平台对控制策略做进一步分析,并对控制策略进行了对比总结。

基于FPGA的三电平APF谐波分频控制

针对传统串行执行方式存在可补偿谐波次数受限、补偿效果不佳等问题,研究基于现场可编程门阵列的有源电力滤波器谐波分频控制的实现。采用现场可编程门阵列作为控制系统的主控制器完成控制算法,可以显著提高计算频率,减小计算延时,改善控制系统实时性能,在现场可编程门阵列内构建并实现的谐波同步旋转坐标系下的谐波电流分频控制策略计算频率最高可达77 kHz。构建了三电平有源电力滤波器数字控制系统并在样机上进行了实验,实验结果验证了提出的现场可编程门阵列全数字谐波电流分频控制方法的正确性。

储能产业政策盘点分析

回顾我国储能产业的发展历程,储能产业走过了技术研发、示范应用和商业化初期等3个阶段。储能产业在电力调频、调峰、需求响应等辅助服务市场的应用已经初具经济性,但作为一种新兴技术,储能参与市场的价格和机制还不够健全,无法实现其作为商品的属性。这一系列问题也在一定程度上制约了储能的商业化进程。通过盘点总结近五年储能的主要政策,从储能产业的发展期、战略期、“新时代”3个阶段归纳储能在辅助服务和需求响应的应用,得出电力辅助服务市场的健康发展离不开政策的引导。