电励磁同步电机惯性储能直流馈电系统新型单位功率因数控制

电励磁同步电机惯性储能直流馈电系统中,同步电机存在定子磁链幅值、功率因数和直流母线电压3个控制自由度。为减少系统的无功功率,并提高系统的效率,需控制直流母线电压基本恒定以及提高系统的功率因数。该文从上述两个控制需求出发,提出一种电励磁同步电机新型单位功率因数控制方法,该方法采用转子磁场定向,对功率因数和直流母线电压进行闭环控制,将三自由度降为二自由度。仿真计算和在电励磁同步电机惯性储能系统平台上的实验结果表明,与传统的电机直轴电流为零的控制方法相比,该文提出的方法在保证直流母线电压基本恒定的同时,使同步电机的功率因数提高至0.97,视在功率减少28%,可有效减少系统无功功率。     

单级三相PFC+DC/DC变换器控制系统分析设计

基于TAIPEI整流滤波电路和移相全桥电路,所衍生的新型单级三相功率因数校正(PFC)+DC/DC变换器,因其全负载范围内的桥臂开关管零电压开关(ZVS)导通、高功率因数和高效率等优点受到了广泛关注。在此通过详细分析该新型拓扑PFC原理,推导出母线电压和输出电压相应的控制公式,基于此提出一种简单可行的频率脉宽调控输出电压+移相滞环调控母线电压的控制策略,并提供了相应的数字程序处理框图,有效地解决了由于母线电压和输出电压耦合性造成的双闭环控制难题。最后通过仿真和实验平台搭建,验证了所提出的控制策略的有效性。     

PWM整流器无电网电压传感器直接功率控制

删整流器具有输出母线电压稳定、功率因数高、可四象限工作等优点,发展潜力巨大。提出了一种新型控制策略,它通过负载功率前馈控制得到瞬时有功功率,然后利用空间矢量调制算法产生整流器参考电压。该策略可有效抑制直流母线电压波动,减少母线电容容值,降低控制系统的复杂性。此外,采用无电网电压传感器可以解决控制系统的硬件成本和可靠性问题。仿真和实验证明了其正确性和优越性。     

综合电能质量补偿器直流侧电压波动控制研究

综合电能质量补偿(PQ)逆变器是一种具备谐波抑制、无功补偿和三相不平衡补偿等多种功能的电能质量补偿装置。其输出电流成分复杂,包含谐波电流、负序电流、零序电流和无功电流,这也导致了逆变器直流侧母线电压存在交流波动。此处推导了逆变器输出电流与直流侧母线电压间的内在联系。在此基础上,提出一种新的直流侧电压控制方法,实现了电流跟踪精度与直流侧电压稳定性之间的平衡,并很好地抑制了直流侧电压波动。最后,实验结果验证了该方法的有效性。     

两级式逆变器中间母线电压低频纹波抑制

两级式单相逆变器输出电压和电流都是低频交流电,输出瞬时功率中除含有直流量外还含有2倍输出频率的脉动量,造成中间母线电压出现二次纹波分量。为解决逆变环节产生的谐波引起母线电容发热从而危及母线电容的运行寿命以及母线电压脉动可能导致逆变输出电压畸变的问题,提出了一种通过改变前级直流变换器外环电压控制器参数以实现母线电压低频纹波抑制的方法,并研究了两级式直交逆变器中间母线电容电压特性,通过分析逆变环节输入电流中直流分量、二次谐波分量等表达式,从而揭示两级式逆变器中间母线电容低频电压纹波的产生及其影响因素。方法中前级直流变换器、后级逆变器均采用电压电流双闭环控制。仿真和实验结果表明该控制方法是正确、可行的,且母线电压低频纹波抑制效果明显。     

直流微电网周期波动对光伏系统输出功率的影响及其抑制

分析了单相交流逆变负载对直流母线电压的影响及波动电压的表达式。进一步分析了直流母线电压波动对直流微电网中光伏发电系统输出功率的影响并推导了光伏电池输出电压、电流及输出功率的表达式,进而揭示出了由于直流母线电压的波动影响造成光伏电池无法持续处于最大功率输出点,间接降低了光伏发电系统的发电效率。提出了基于直流母线电压波动前馈的光伏发电系统电流闭环控制策略,有效抑制了直流母线电压波动对光伏电池输出功率的影响。仿真和实验结果验证了理论分析结果与所提方法的正确性和可行性。     

三相四线制三电平整流器小信号模型与改进控制

在分析三相四线制二极管中点箝位型(NPC)三电平整流器小信号交流模型的基础上,以电网电流正弦且单位功率因数运行为目标,在dq0坐标系下,提出基于复矢量解耦的PI+谐振控制的电流控制策略,以零极点相消的方法设计PI控制器;引入2倍基波频率的谐振控制器,以抑制硬件参数分散性和电网电压不平衡导致的网侧负序和3次谐波电流。为了解决不平衡负载引起的整流器正负母线电压不均的问题,在总压控制环的基础上,将正负母线电压差作为反馈量构建均压控制环路,实现直流侧电压均衡。最后,在10 kW的三相四线制三电平整流器+逆变器平台上进行实验验证,结果表明,在提出的控制策略下,整流器网侧电流质量高,输出的直流母线电压稳定且均衡。     

抑制Z-源逆变器母线电压跌落的空间矢量脉宽调制方法

在深入分析Z-源三相逆变电路工作过程中存在的二极管断流以及由此导致的直流母线电压跌落问题的基础上,导出了直流母线电压跌落的表达式,并提出一种新的空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法。该方法根据Z-源网络中所独有的直通工作状态,在不改变硬件电路的前提下,通过合理地插入直通零矢量来避免电路的非正常工作状态,保持直流母线电压的稳定,提高逆变器的输出电压质量。在满载和轻载两种工况下,对比分析了本文SVPWM方法和传统SVPMW方法对Z-源网络的直流母线电压的影响。最后,通过仿真和实验验证了本文SVPWM方法的正确性和有效性。     

应用直接功率传递原理改进的单级PFC拓扑及其直流母线电压应力分析

过高的直流母线电压应力(即中间储能电容电压应力)是困扰单级功率因数校正AC／DC变换器的一个严重问题。本文分析了单级功率校正AC／DC变换器产生高电容电压应力的原因,介绍了三种典型的根据直接功率传递原理改进的单级PFC变换器拓扑,对这几个拓扑的直流母线电压应力进行了深入的分析和比较。     

用于PFC的Buck/Boost有源储能电容变换器研究

针对PFC变换器,推导输入功率因数为1时,储能电容容值与其电压及输出功率的关系,表明容值与直流母线电压及其纹波成反比,与功率成正比。鉴于电容纹波电压受制于直流母线电压平均值,提出采用Buck/Boost有源储能电容变换器取代直流母线电容,增大了其电压变化的自由度,使电容能量实现满充满放,保证输入功率因数为1,能将容值大幅减小,因而可以采用薄膜电容或瓷片电容作为储能电容。分析了该变换器的工作原理,提出了采用输入电压移相以实现所需占空比的SPWM控制方法和实现电路,制作了60 W的样机进行实验验证,实验结果表明所提方法是有效的。     

基于舒茨—基布逊法的双馈风机直流侧电压抑制

针对双馈风机故障期间直流侧母线过压的问题,提出一种利用舒茨—基布逊法抑制直流电压的控制方法。首先,建立双馈感应发电机网侧变流器模型,利用小信号法探究了直流侧电压不稳定的机理。在建立网侧变流器状态空间模型的基础上,利用舒茨—基布逊法构建李雅普诺夫函数,得到了基于李雅普诺夫稳定判据的网侧变流器非线性状态反馈器。仿真结果表明所提方法可在电网电压故障期间抑制直流侧电压的振荡,提高双馈风机的故障穿越能力。     

DVR的不平衡浪涌和过电压控制

讨论无串联隔离变压器的动态电压调节器(DVR)在不平衡电压浪涌或过电压情况下的补偿问题。使用不可控整流为直流侧电容充电的DVR,在补偿时只允许其向系统注入有功功率。在浪涌或过电压发生时,DVR可能发生从系统吸收有功功率的情况,如果仍然使用传统的同相或相位不变电压注入控制方法,将导致直流侧电容电压迅速升高,可能损坏开关器件或储能单元。利用最小能量补偿控制方法也不能完全解决该问题,因而提出一种单向功率流动控制算法。该算法通过将参考电压旋转一定的角度,使DVR无论在3相平衡与不平衡浪涌或过电压的情况下,都不从配电系统吸收有功,同时能将负荷电压补偿为3相平衡且达到正弦的额定值。该算法加入对DVR最大补偿极限的考虑,以确保注入补偿电压不超过DVR的补偿极限。文中对直流母线电压不可避免的泵升问题提出了缓冲控制策略。最后,仿真结果验证了算法的正确性及有效性。     

一族具有直流链电压箝位的高升压比Y源逆变器

针对耦合电感型阻抗源逆变器出现的直流链电压尖峰问题,在传统Y源逆变器的基础上,引入新型吸收回路,提出一族具有直流链电压箝位的高升压比Y源逆变器拓扑结构。对拓扑的工作模态和关键器件的电压、电流进行了详细分析,并给出电容和二极管的电压应力。相比其他耦合电感型阻抗源逆变器,所提逆变器在相同的电压增益下,具有更小的直通占空比,从而增大了调制比范围,提高了直流链电压利用率,且具有输入电流连续、元件电压应力较低等优点。搭建一台200 W实验样机,验证了理论分析的正确性以及所提逆变器的优越性。     

基于可控整流的AVQR直流侧电压给定值自调整方法

提出一种串联有源电压质量调节器(AVQR)直流侧电压给定值自调整方法。采用可控整流来实现直流侧电压与系统缺损电压相适应的直流侧电压自适应控制,提高了装置的工作效率。以一台2kVA的AVQR为例,对不控与可控直流侧电压2种情况下装置的损耗和运行效率进行了详细对比分析。实验结果验证了所提出控制方法的正确性。实测表明,在相同的电源和负载情况下,AVQR的工作效率得到了很大提高。     

间接矩阵变换器有零空间矢量调制策略研究

针对间接矩阵变换器(IMC)无零矢量空间矢量调制(SVM)时直流侧输出平均电压存在低频脉动的问题,研究了一种直流侧平均电压为恒值的有零矢量SVM策略,推导了该调制策略的表达式,分析了零电流换流原理,给出了实现框图,并最终搭建了一台基于XE164单片机+CPLD的实验样机。实验结果表明,采用有零矢量SVM的IMC不仅可以满足日益严格的电网电能质量要求,同时输出具有更优异的传动性能。     

他励式STATCOM他励电源容量的选择研究

静止同步补偿器(STATCOM)的直流侧是电容器,如何保持直流侧电容电压的稳定是STATCOM可靠运行的关键。STATCOM逆变器直流侧电容电压的建立可分为自励式和他励式,他励式STATCOM逆变器的直流侧电容电压由他励电源来提供,他励方式不但可以稳定直流电压,同时还有抑制STATCOM在动态切换过程中直流电压波动的作用,在大容量STAT-COM中得到了应用。本文对比了自励式与他励式STATCOM,分析了他励电源的稳压及动态调节机理,并通过理论分析和仿真实验,给出了基于三相电压源型逆变器的他励式STATCOM中他励电源容量选择及参数设计的方法,为他励电源的设计提供了基本的参考依据。     

级联H桥SVG直流侧电容电压的二次谐波计算

使用级联H桥来构成静止无功功率发生装置时,每个H桥独立的直流侧电容电压是含有二次谐波的.本文使用开关函数的计算方法,从理论上推导出了二次谐波的计算公式.同时也给出了仿真和试验证明.根据系统提供的电路参数,使用本文得到的公式来计算直流侧电容电压的参考值;根据系统对直流侧电容电压的脉动系数要求来计算得到电容容值.     

双PWM控制交流励磁电源直流链电压的稳定控制策略

双脉宽调制(PWM)控制的交-直-交电压型变频器适于用做交流励磁发电机的励磁电源,但交流励磁发电机运行状态的改变会引起双PWM交-直-交变频器直流链电压的波动,不利于整个发电系统的稳定运行.文中结合交流励磁发电机的运行特点,深入分析了直流链电压波动的原因,提出了基于转子侧变换器瞬时功率反馈控制的双PWM控制策略.实验结果验证了所提出的改进控制策略的正确性,该方法可有效维持发电机运行状态突变时直流链电压的稳定,大大增强了发电机系统的动态响应能力和稳定性.     

4象限H桥功率单元PWM整流器的比例-积分-谐振控制

4象限H桥级联型多电平变换器的功率单元中,由于单相H桥逆变器的输出功率中含有2倍于输出电压频率的脉动分量,如果输入级的PWM整流器采用传统的控制策略,直流母线电压也将会含有该频率的脉动。在PWM整流器电压定向控制中,使用比例-积分-谐振(PIR)调节器控制电压环和电流环,抑制了直流母线电压的脉动,在小功率平台上的实验证明了该控制策略的有效性。     

增强型Z源逆变器的直流链电压直接控制策略

增强型Z源逆变器与传统Z源逆变器相比不仅具有很强的升压能力,而且很大程度减小Z源网络电容、开关器件电压应力.但Z源逆变器现有控制策略是通过测量电容电压构建闭环间接控制直流链峰值电压,而Z源网络电容电压并不能准确反映直流链电压的动态特性.为了提高增强型Z源逆变器的直流链电压动态响应速度和控制精度,借助于数学建模,提出一种直流链电压直接控制的闭环控制策略,通过直接测量直流链峰值电压来提高系统的控制精度,采用电感内环、直流链峰值电压外环的双闭环控制提高了系统的动态响应速度,有效地抑制非最小相位特性对系统地影响.仿真和实验结果证明控制器对输入和负载扰动具有很好抑制能力.