新型感应电机V/F控制系统稳定性方法

针对感应电机V/F控制系统在空载或轻载时存在一个持续振荡的稳定性问题,提出一种改善感应电机V/F控制系统稳定性的方法.根据感应电机的数学模型,研究了系统振荡与无功电流波动之间的关系.并基于定子电压定向对电流进行分解,通过控制无功电流恒定调节输出电压来抑制电机振荡,提高系统的稳定性.实验结果表明:该方法不依赖电机参数,鲁棒性高,使系统在0～50 Hz内都能平稳运行.电机的振荡得到了抑制,有效地提高了系统的稳定性.     

基于电流闭环和死区补偿的变频驱动调速系统低频振荡抑制

变频器+感应电机的调速系统在低频段运行时容易出现振荡,这种低频振荡引起的过电流轻者使系统跳闸保护,重者烧毁设备,严重危害长期运行在低频的传动设备.本文建立了感应电机及其变频调速系统的小扰动数学模型,采用根轨迹分析方法,绘制了调速系统的不稳定区域;分析了多种变频器死区补偿的方法,提出了基于电流闭环和死区补偿相结合的低频振荡抑制策略.其中电流环用以抑制电机定子电流的波动,使其稳定在期望频率工作点的电流值处;死区补偿用以抵消逆变器死区时间对系统稳定性的影响.仿真与实验结果表明本文提出的抑制策略能够很好地抑制变频驱动调速系统的低频振荡,提高系统的稳定性和调速性能.     

中低频轻载工况下引入虚拟电抗的感应电机变频调速系统稳定控制

针对中低频轻载工况下感应电机变频调速系统存在的转速与电流振荡问题,该文提出一种引入虚拟电抗的感应电机变频调速系统V/f控制方法。首先,建立感应电机变频调速系统的数学模型,在此基础上分析V/f控制下感应电机变频调速系统的稳态性能。然后,分析引入虚拟电抗的感应电机变频调速系统的根轨迹,证明了引入虚拟电抗可提升感应电机变频调速的稳定性,达到抑制感应电机变频调速在轻载中低频工况下振荡的目的。最后,通过Matlab/Simulink仿真和大功率感应电机变频调速系统的实验平台,验证了采用该文所提的引入虚拟电抗的V/f控制方法,可实现感应电机变频调速系统在中低频轻载工况下低转速脉动和低电流振荡运行。     

异步电动机PWM变频调速系统及有关稳定性问题

本文论述了将模块HEF4752V用于PWM变频调速系统的一些结果，当电机工作运行在低频轻载时，系统出现了不稳定振荡现象，为了抑制开环运行时系统经常可能发生的不稳定问题，本文提出了一种系统局中软反馈的方法，实验结果表明系统振荡被抑制，在此基础上，构成了一个转差频率控制的闭环调速系统。     

电力系统振荡频率的实时估算

探讨了系统平均视在频率及振荡频率的概念。根据系统振荡中心附近的电流特征,分析了实际振荡频率同根据假设的振荡频率估算电流突变量在振荡时输出的不平衡量之间的关系,提出了一种实时估算电力系统振荡频率的新方法, 并分析了随机噪声以及系统运行方式变化对估算精度的影响,提出了相应的改进方法, 同时考证了振荡频率发生变化时,该方法的响应速度。结果表明,该方法不受系统运行方式的影响,具有精度高、速度快的优点。     

多区域交直流互联系统的频率稳定控制

电力系统频率稳定性是衡量交流系统是否安全稳定运行的一项重要指标.当互联网交流系统遭受较大的负荷突变时,系统频率受到扰动会产生区域间的频率振荡.为抑制交流系统的频率振荡,根据交直流系统中直流传输功率可进行快速调节和具有短时过载能力的特点,提出了将传统的负荷/频率控制(LFC)和直流功率调制进行协调控制的方案,并采用重叠分解技术和线性二次型最优控制理论相结合的方法设计了直流功率调制控制器.对一个典型的三区域交直流并联系统进行数字仿真,结果表明,该协调控制方案一方面利用直流功率的快速调节抑制了区域间的频率振荡和功率振荡,有效地降低了负荷变化时频率的最大偏移,另一方面利用传统的LFC消除了频率的稳态误差.     

考虑频率稳定的电力电子电源频率控制参数优化方法

针对仅考虑大扰动频率指标的电力电子电源频率控制可能引发频率振荡的问题,提出同时考虑频率指标改善和频率振荡抑制2个方面的电力电子电源频率控制参数优化方法。首先,基于低阶频率模型分析了电压源型惯量控制和频率下垂控制对系统频率稳定的影响。在此基础上,研究了带延时环节的电流源型惯量控制响应特性,在抑制频率振荡方面,给出了可抑制频率振荡的惯量控制参数取值范围计算方法,避免惯量控制可能带来的振荡风险;在改善频率指标方面,电流源型惯量控制存在最优投入时间使扰动下频率最大偏差最小,同时给出了最优延时解析计算方法并分析了最优延时与系统调频参数的关系,实现了利用电力电子控制灵活性改善不同频率指标的目的。仿真算例验证了相关结论的正确性和所提方法的有效性,为电力电子电源惯量控制参数选取提供了理论依据。     

电力系统超低频频率振荡分析及扰动源定位

超低频率振荡是高比例水电系统面临的突出挑战,大量水电机组调速系统及水力系统的负阻尼聚合是激发全网频率振荡的主要原因。频率振荡期间,水轮机接力器往复动作会导致液压系统油压下降,严重时将导致机组低油压而停机,负阻尼振荡将导致系统频率增幅振荡,控制不及时可能触碰系统高/低周控制动作。传统的降低机组有功出力、提高系统电压水平等振荡控制手段对超低频频率振荡抑制没有明显效果,这对系统安全稳定运行带来严重危害。为准确定位超低频振荡强相关机组,提出了利用发电机速度偏差与机械功率获取调速系统振荡能量的计算方法。同时,针对工程中发电机机械功率难以直接测量的难题,研究提出了利用广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)实测的发电机转速和电磁功率合成发电机机械功率的实用算法,可准确计算动态过程中发电机机械功率值,并在电网超低频频率振荡案例分析和大电网超低频振荡预控中验证了该实用算法的有效性。该方法可综合应用同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)/故障录波/WAMS等广域信息,实现电力系统发生超低频振荡时,可对机组控制设备进行精细化定位...     

电力系统一次调频过程的超低频振荡分析

实际系统中多次发生一次调频过程不稳定导致的超低频频率振荡事件,在机理和表现上与传统的低频振荡存在显著区别。超低频频率振荡属于频率稳定的范畴,单机单负荷系统是研究该问题的最简系统。基于单机单负荷系统研究了超低频频率振荡的振荡频率、阻尼、振荡表现等关键特征。解析推导了简化模型下的振荡频率和阻尼并分析其影响因素。引入伯德图方法分析详细模型下的振荡频率和阻尼,幅值交接频率、相角裕度分别与振荡频率、阻尼比对应。证明了阻尼转矩法在分析原动系统阻尼特性时的适用性。采用相量图方法说明超低频频率振荡中机械功率的振荡幅度大于电磁功率。     

交流变频调速的滑差频率矢量变频控制系统

从日本引进的GTRPWM型逆变系统构成的交流变频调速滑差频率矢量变频控制系统,根据电机参数和电流指令即可推出所需输出量,利用控制恒定的E/f,即可控制恒定的磁通φ=E_1/f=常量。维持滑差频率不变,就可获得近似于恒定转矩的输出特性。控制范围1:100;调频输出0.5Hz～53Hz。     

基于磁链控制的异步电机V/F控制系统直流预励磁起动方法

结合常规的直流预励磁方法提出了一种适用于变频器-异步电机VVVF控制系统的起动方法,以解决中大容量通用变频调速系统起动电流过大的问题。该方法的本质是电机磁链控制,以直流预励磁建立的磁链为初始状态,然后在起动过程中根据定子电流的无功分量反馈值修正输出电压,维持稳定的圆形旋转磁链。这种方法解决了常规直流预励磁方法有效作用时间短的问题,能提高电流对称性与转矩的稳定性,对整个起动过程中尖峰电流抑制效果明显,且实验效果在380V/315kW异步电机上得到验证。     

基于I/F起动和扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机全速域无传感器控制方法

针对永磁同步电机(PMSM)全速域范围内无速度传感器运行时,电机低速起动位置估计困难的问题,提出了一种恒电流变频(I/F)和扩展卡尔曼滤波器(EKF)相结合的控制方法。在低速采用恒电流变频比起动,中高速切换为EKF进行位置和速度的估计。为解决切换过程不稳定的问题,利用电机转矩-功角自平衡特性,在切换过程中以两种控制方法给定的角度差作为反馈输入信号来减小切换前给定电流,在角度差接近零时切换电流和位置给定,使切换前后给定电流和给定位置基本保持不变。最后通过仿真验证该方法的可行性。     

晶闸管控制异步电机软启动过程中振荡现象研究

针对晶闸管控制的异步电机在轻载软启动过程中常会出现的电流以及转速振荡现象,建立了异步电机软启动通用仿真模型,并对该软启动过程中的振荡现象进行仿真.分析了软启动中电机的启动电压以及电机的机械特性并研究了电机在软启动过程中产生振荡现象的因素和原因.实施了在电机软启动控制系统中,应用晶闸管续流角闭环反馈控制的策略.实验证明,...     

交直流配电网小信号模型和直流侧低频振荡分析

交直流配电网发展迅猛、应用广泛,其稳定性是行业关注的焦点。文中针对某交直流配电网工程调试阶段出现的直流侧低频振荡现象,开展稳定性分析。文中首先在小信号建模基础上,采用特征值分析方法,分析电网强度、功率水平、控制参数3种因素对低频振荡的影响。随后,文中提出改变控制器参数和增加附加控制器的振荡抑制措施。理论和仿真分析表明:弱电网会影响电压源型变换器(VSC)的稳定性;375 V直流侧功率增大至超过额定功率时会发生低频振荡;Buck变换器电流内环比例积分(PI)控制器积分系数不影响系统的稳定性,但影响振荡发生后的振荡频率,电压外环PI控制器比例系数过小或积分系数过大会造成系统不稳定;改变Buck变换器电压外环PI控制器参数和增加附加控制器可有效抑制低频振荡。文中针对实际交直流配电网振荡影响因素的理论及仿真分析,对其他交直流配电网工程调试及运行分析具有借鉴意义。     

交流传动矢量控制系统时延补偿

系统时延的存在降低了矢量控制系统性能,对大功率低开关频率交流传动变流器性能影响尤其明显,当电机在中高速段运行时,可能导致系统的不稳定.针对此问题,本文分析了系统时延对于交流传动矢量控制系统稳定性的影响,提出了一种基于q轴电流误差的新型系统时延补偿算法.该算法克服了传统延时补偿方法的局限性,实现简单,较好地消除了延时引起...     

PWM晶体管电流型逆变器—感应电动传传动及其谐波抑制

本系统用的是一种开关频率较低的PWM晶体管电流型逆变器。在开关模式上分别采用了次谐波调制和低次谐波消除技术,电机电流在整个调速范围内具有较小的谐波分量。控制电路采用了恒转差频率控制,确保电动机运行在机械特性的非稳定区域,从而避免了电机磁通进入饱和状态。此外,本文提出的过电压吸收装置可以有效地消除晶体管换向时由直流电抗器产生的尖峰电压。最后给出了实验结果。     

An Induction‐Motor Control Method for Minimization of Capacitor‐Voltage Fluctuations in a Modular Multilevel DSCC Inverter: Its Applications to a Quadratic‐Torque Load

This paper aims at minimizing capacitor‐voltage fluctuations inherent in a modular multilevel cascade inverter based on double‐star chopper cell (DSCC) or a modular multilevel DSCC inverter. The inverter can drive an induction motor loaded with a quadratic‐torque load. Both theoretical analysis and numerical calculation reveal that the voltage fluctuations can be minimized when the ratio of a magnetizing‐current component with respect to a torque‐current component in the motor current is set to unity, regardless of the motor mechanical speed. A three‐phase DSCC inverter is designed and constructed to drive a 380‐V, 15‐kW, 50‐Hz, four‐pole, induction motor loaded with a quadratic torque that is proportional to a square of the motor mechanical speed. Experimental results confirm the validity of the theoretical and numerical calculations.     

具有低速高性能的电压定向V/F控制方法

针对传统的V/F控制方法低速性能差且转速精确度低的问题,提出了一种电压定向V/F控制策略。此控制策略在传统的V/F控制基础之上采用了一种电压提升方法来补偿定子电阻压降以使电机磁链幅值保持恒定,同时根据感应电机非对称T型等效电路提出一种滑差补偿策略,以改善系统的低速性能和转速精确度。与传统的V/F控制不同的是,该方法是根据定子电压定向进行同步坐标变换,其不需要复杂的矢量计算且易于实现。实验结果表明:采用该方法在0.3Hz满载情况下,电机能平稳运行,而且在不同负载大小和频率下,电机转速精确度都得到了明显提高。     

多电平逆变器PWM控制方法的研究

近年来,多电平逆变器在大功率场合应用越来越广泛.基于空间矢量原理提出了一种新的多电平PWM控制方法,这种PWM方法称为多电平最优空间矢量PWM方法(MOSV PWM),可用于多电平串联逆变器供电的压频比控制的异步电动机调速系统.仿真结果表明,MOSV PWM方法与多电平载波方法和单脉冲法相比有许多优点,可以在线实现,输出线电压THD低,开关频率低.这种方法可以推广用于其它类型的多电平逆变器,除电机传动外还可以用于静态无功补偿和其它FACTS场合.