基于混合脉宽调制的并联并网变换器控制方法

共享直流母线和交流母线的三相并网变流器并联系统可以提高系统容量,但不可避免地带来环流问题。在分析环流产生原因的基础上,研究了由于注入不同零序电压引起的环流问题,建立了环流的数学模型,提出了一种正弦脉宽调制(SPWM)与空间矢量脉宽调制(SVPWM)结合的调制方式,既能提高电压利用率,又能避免由于零序电压注入不一致引起的低频环流问题。最后,在实验室搭建了变流器并联运行的实验平台,通过相关实验验证了所提出的调制方法的可行性和有效性。     

滑模变结构并联变流器零序环流抑制技术

为解决风力发电系统采用并联脉冲宽度调制变流器并网产生零序环流的问题,提出在常规并联变流器控制基础上增加滑模变结构零序环流控制策略,通过abc/dq0变换提取零序电流并引入到该控制策略中,利用其响应速度快、鲁棒性强、对系统参数变化不敏感的特点实现零序环流抑制.该零序环流控制策略能够有效抑制并联变流器的零序环流;在Matlab/Simulink中建立直驱式风力发电并网系统的仿真平台及控制策略并进行仿真研究,零序环流降低90％以上,验证了采用方法的正确性和有效性.     

永磁直驱风电机组的机侧多整流器并联运行控制研究

永磁直驱风电机组的容量通常达到了兆瓦级,采用并联型结构是主要的扩容方式。传统的风电变流器机侧整流器具有独立的直流母线,虽具有控制简单的优点,但也存在成本高、体积增加等问题。针对这个问题,提出了一种新型的永磁直驱风电机组机侧多整流器共直流母线并联运行控制策略。该控制策略的控制目的是抑制共直流母线的整流器模块之间由于不同步造成的环流,因此首先对具有公共直流母线的多整流器运行的直流环路和零序电流动态进行了建模和分析,设计了独立的电流控制器,并通过同步载波移相配合生成了多簇脉冲调制信号给不同的整流器模块,但相互的控制器使用了同一个转子位置观测器,从而实现了每个模块的电流同步和均衡,并匹配了最优的总发电机转矩。最后,为了验证控制策略的有效性,基于1.5 MW的永磁直驱风电机组试验平台进行了试验研究。试验结果表明,在新型控制策略下,变流器机侧多整流器模块能正常运行,并具有较优的性能。     

无零序环流三相PWM变流器线路级并联策略

三相PWM变流器模块线路级并联是在不增加单模块容量的前提下进行系统扩容的有效方式.变流器线路级载波移相并联,可以成倍提高等效的开关频率,降低开关损耗,减小滤波器尺寸,但与此同时也带来了并联模块间零序环流的问题.通过分析、仿真和实验,指出了使用载波移相技术多模块并联存在零序环流的机理.为有效抑制环流,提出并联模块使用独立直流母线的有效方法,并给出相应的仿真和实验验证.     

并联T型三电平储能变流器零序环流抑制

针对共享交、直流母线的T型三电平储能变流器并联系统零序环流问题,建立并联T型三电平储能系统零序环流等效模型,并根据激励源的不同,把零序环流分为通态零序环流、开关零序环流、混合零序环流3类。首先采用一种共享直流中点方案抑制通态零序环流,其次通过一种改进型LCL滤波器方案抑制开关零序环流和混合零序环流中的高频分量,然后提出一种基于比例谐振控制的零序调制波叠加控制方案抑制开关零序环流和混合零序环流中的低频分量,最后搭建500 k W的T型三电平储能变流器并联仿真系统。仿真结果证明了文中提出的零序环流抑制策略的正确性。     

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。     

不对称电网故障下直驱型永磁风力发电系统网侧变流器的运行与控制

分析了三相不平衡电网电压下直驱永磁同步风力发电机组直流母线电压波动的机理,研究了消除不平衡功率传输引起的二次纹波控制策略,以提高变流器在电网不对称故障下的故障穿越能力.通过将比例积分谐振控制器引入直驱型永磁风电机组网侧变流器控制,在正序同步旋转坐标系下同时对正负序电流进行稳态无差调节,来抑制负序电流失控所引起的直流母线...     

耦合电抗器在并联型三相并网逆变器中的应用

为提高三相并网逆变器的功率等级,提出一种由耦合电抗器组成的新型并联型三相并网逆变器,通过对耦合电抗器去耦得出并联型逆变器的等效电路,并分别在三相静止坐标系和同步旋转坐标系下建立平均模型,阐明耦合电抗器抑制零序环流的根本机理,即耦合电抗器可以增大零序环流阻抗。根据所得平均模型设计电流解耦控制策略,抑制了零序环流,解决了零序环流引起的不均流、波形畸变问题,提高了系统的可靠性和效率。最后,对一组1.5 MW并联型三相并网逆变器进行了仿真验证,结果证明了上述分析及控制策略的正确性。     

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。     

并联变流器的脉宽调制波重构与环流抑制

针对共交流滤波电感和直流母线的三相变流器并联时功率器件开关不同引起的环流问题,提出一种基于脉宽调制波重构的方法来抑制变流器并联时的零序环流。该方法采用主从控制,主控制器通过广播通信的方式将脉宽调制波参数和载波同步信号编码发送给从控制器,在满足采样时钟周期的约束条件下,从控制器根据通过解码载波同步信号和脉宽调制波参数重构出同步性良好的脉宽调制信号,从而达到减少零序环流的目的;并通过分析系统传递函数,研究通信延时对系统稳定性的影响,确定临界稳态通信延迟时间。最后,搭建了并联变流器实验系统,实验结果表明,所提控制策略能够减少零序环流。     

基于氢储能的主动型永磁直驱风电机组建模与并网控制

针对风电并网功率波动性及高渗透弃风现象,采用共直流母线主动型永磁直驱风电机组结构,建立基于氢储能的永磁直驱风电机组模型,并提出变流器与功率管理协调控制策略。永磁同步发电机与电解槽、燃料电池、蓄电池组汇集直流母线,考虑电解槽需电制氢、燃料电池需氢发电等特性,利用变流器协调控制及功率管理策略,实现风电功率波动抑制、降低风电弃风比例、风电绿色并网。通过PMCAD/EMTDC仿真平台,证明了模型及其控制策略的有效性,有利于风电高渗透并网运行。     

直驱永磁风力发电系统在不对称电网故障下的电压稳定控制

针对直驱永磁风力发电机组（D-PMSG）在不对称电网故障下,负序分量对直流母线电压会产生2倍频振荡的问题,提出利用单相电压延迟60°来构造三相对称电压,消除负序分量对直流母线电压的影响,对D-PMSG在不对称故障下电压跌落的控制策略展开了研究。网侧逆变器外环采用电压环稳定直流电压,控制变换器发出的有功功率,内环采用电流前馈控制,使电压矢量在dq轴间解耦,由外环控制得出的电流参考值来控制逆变器的电流,同时结合能量泄放回路解决D-PMSG在电网发生不对称故障下直流侧的功率拥堵。另外,对网侧动态电压恢复器DVR采用改进的最小能量法控制策略,为系统提供最大无功功率支持,有利于网侧电压恢复,从而保证系统的稳定运行。以河西电网的实时数据进行仿真,结果证明了所提控制策略的有效性。     

定子Crowbar电路模式切换的双馈风力发电机组低电压穿越控制策略

针对转子Crowbar电路的双馈风力发电机组低电压穿越需要闭锁变流器控制脉冲、直流母线电压波动无法较好地抑制,提出了一种定子Crowbar电路模式切换的双馈风电机组低电压穿越控制方案。电网发生故障时,定子Crowbar电路接入系统,双馈风电机组切换至感应发电机组模式下,转子侧变流器采用转子功率外环控制,网侧变流器采用功率协调控制方案,将机侧功率当作前馈量引入到网侧变流器控制策略中并向电网注入无功功率。仿真分析表明,所提控制方案在确保实现双馈风电机组低电压穿越的同时,能够有效地降低转子暂态电流、稳定直流母线电压,并向电网提供无功功率。     

典型交直型电气化铁路对直驱风电场运行的影响研究

介绍了电气化铁路对于风电场运行的影响。针对运用广泛的交直传动型电力机车进行说明,介绍了典型交直传动型机车的接线方式及其结构特点。选取使用三相V/v接线方式的牵引变电站进行研究,分析了其产生三相不平衡的机理以及其接入电网后带给风电接入点的电能质量问题。在交直型机车接入风电并网点的背景下,研究了直驱风电机组在三相不平衡条件下产生直流侧二倍频波动的机理,提出了一种以稳定直流侧电压为目的正负序双电流控制策略。最后,在PSCAD中,对交直型机车与直驱风电场进行建模并接入桂林电网,验证该类电气化铁路给风电场带来的电能质量问题,仿真直驱型风电机组在三相不平衡条件下利用正负序双电流控制策略的运行情况。     

三相逆变器并联系统中零序环流的研究

现有的文献已经论证了在三相逆变器并联系统中,存在着零序环流的通路。然而,这些结论基本上都是在无输出变压器及忽略了三磁柱电感磁路耦合的前提下得出的。事实上,在三相逆变器中,出于体积和成本的考虑,滤波电感和输出变压器通常都采用三磁柱铁芯来绕制,由此带来的三相问磁路耦合使得三相逆变器的零序相量特性与三个单相逆变器构成的三相逆变器是完全不同的,这对三相逆变器并联系统中的零序环流也产生了很大的影响。该文基于三磁柱变压器及三磁柱电感的动态方程建立了带三磁柱电感及三磁柱变压器的三相逆变器瞬时零序分量模型。基于该模型的分析发现,三相逆变器并联系统中,三磁柱电感及三磁柱变压器的采用使得零序环流的大小和通路发生了很大的变化。仿真与实验验证了上述结论。     

基于双模控制的永磁直驱型风力发电机组高电压穿越控制策略的研究

为提高永磁直驱型风力发电机组的高电压穿越能力,在研究电网电压骤升下风力发电机组运行特性基础上提出一种基于双模控制的永磁直驱型风力发电机组高电压穿越控制策略。以电网电压骤升幅度及直流母线电压的升高程度为依据,利用选择器进行网侧变流器控制模式的转换,从而使直驱型风力发电机组具备高电压穿越能力。基于PSCAD仿真平台的仿真结果及应用结果表明,该控制策略不仅可以保证直驱型风力发电机组在电网电压骤升期间不脱网连续运行,还可以有效提高风力发电机组的无功补偿能力,有利于电网的安全稳定运行。     

双馈风电机组低电压穿越综合控制策略研究

针对双馈风电机组(DFIG)低电压穿越问题,为克服传统撬棒(Crowbar)电路保护的不足,以抑制故障期间转子电流并兼顾防止直流母线过电压为目的,提出一种“电阻串联电容撬棒保护电路+直流卸荷(Chopper)电路”的综合控制策略。建立在转子侧Crowbar电路电阻串联电容,在直流母线侧加入Chopper电路的改进双馈机组模型,给出Crowbar电路电阻值及串联的电容值的取值方法,并对其控制策略进行分析。在Matlab/Simulink仿真平台上搭建系统模型进行仿真验证,结果表明该低电压综合穿越策略能够有效提升双馈风电机组低电压穿越能力。     

并联双PWM变流器在低速永磁直驱风力发电系统中的应用

基于大功率低速永磁直驱风力发电系统高可靠性要求,以背靠背载波移相并联双脉宽调制（PWM）变流器作为永磁直驱风力发电功率变换单元,对变流器冗余性、并联特性、输出开关纹波特性进行了分析设计。重点针对载波移相并联单元间存在的环流问题进行了分析,提出了一种低频环流抑制方案。另外,采用基于现场可编程门阵列（FPGA）作为辅助处理器的控制器方案实现载波移相并联控制。经过实验验证了所述变流器在可靠性、环流抑制性能、谐波特性,以及硬件实现等方面均能较好地满足系统要求,可适用于低速永磁直驱发电系统。     

不对称电网下直驱永磁风力发电机的电流控制

为抑制不对称电网故障下直驱永磁风力发电机并网逆变器直流侧母线电压振荡,在分析直流母线电压波动机理和直驱永磁风力发电机组并网逆变器数学模型的基础上,将陷波器应用在传统锁相环控制算法中,提出了正、负序双电流闭环控制策略,保证系统运行的稳定性.实验结果表明,该策略能有效抑制直流母线电压升高,完成风电机组不脱网运行.     

基于多相风力发电系统的容错控制策略研究

多相电机具有转矩大、转矩脉动低以及容错性高的特点,尤为适用于风力发电系统这种低速大功率的应用场合。提出一种基于多相直驱永磁同步发电机的风力发电系统,多相风机经三相桥式不控整流器、隔离型DC/DC和模块化多电平变流器并入高压直流电网。首先,采用基于转速外环的MPPT控制得到三相桥式不控整流器的平均电流参考值;然后,根据变流器工作状态对各套三相桥式不控整流器的电流参考值进行重构,实现正常相输出功率平衡,确保故障相不会出现过流,达到系统的容错控制,提高可靠性;最后,通过模块化多电平变流器单桥臂接入直流电网,降低了变流器复杂度。以18相风力发电机为例,搭建了Matlab/Simulink仿真模型,验证了所提拓扑结构及容错控制策略的有效性。