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摘要:电力电子电路与系统中的复杂行为已经成为近年来电力电子学研究中的一个重要分支,受到了广泛的关注。本文比较系统地介绍了电力电子电路与系统中复杂行为的研究进展,包括这类电路系统的非线性动力学模型的建模方法、分岔产生的机制和通向混沌的道路;讨论了分岔与混沌研究、进行分岔与混沌控制在电力电子电路与系统设计中的实用性和关键性问题;最后,对若干需要研究的问题进行了展望。
摘要:建立了一种新型的全阶自适应状态观测器,提出了基于观测器的速度和定子电阻辨识方案。应用Lyapunov稳定性理论,经过严格推导得出了速度辨识自适应律;通过对两个双线性矩阵不等式的求解得到状态观测器的增益矩阵,从而克服了现有采用极点配置的自适应速度观测器存在不稳定区域的问题。在此基础上,由Lyapunov稳定性条件,在保持观测器增益不变的情况下,得到观测器的定子电阻辨识算法;通过将定子电阻的辨识值反馈,减小了定子电阻变化对系统性能的影响。在Matlab/Simulink环境下,对基于自适应观测器的无速度传感器感应电机直接转矩控制进行了仿真,并以TMS320F240为控制核心构建了感应电动机直接转矩控制系统,完成了速度辨识和定子电阻辨识实验。仿真和实验结果表明本文给出的自适应观测器在全速范围内具有良好的稳态和动态性能。
摘要:研究多并联支路型可控电抗器的工作模式是设计制造多并联支路型可控电抗器的基础。本文以二进制编码方式清晰地表示出了顺次单支路、转移单支路和固定单支路三种工作模式下各个晶闸管的全导通、全截止和触发角调节三种状态之间的转换规律,详细分析了上述三种工作模式下并联支路数、各支路额定电流、各支路谐波电流和谐波系数的计算方法和公式,举例给出了典型工况的仿真计算结果。结论表明这三种工作模式简单有效,各有特点,应根据实际情况加以选择使用。
摘要:电子变压器的精确参数值对电力电子电路来说是非常重要的,研究时常将分布参数等效成集中参数。在开关状态下变压器的多值非线性、分布效应和趋肤接近效应都更加凸显,测量方法直接关系到参数值的测算结果。本文提出了通过额定电压满负载条件下阶跃响应来间接地测算常规模型中的集中参数的方法,仿真结果较好地吻合了实验波形,明显优于常规的测算方法。文中还从仿真元素度量的准确度评判、阶跃激励下的物理过程和变压器实验时的电磁环境等角度对测算方法作了较详细的分析比较。
摘要:研究了基于现代电力电子技术的交流电子负载的控制方法和策略;为提高电子负载的动态性能,提出采用数值计算的方法得到实时参考电流,并给出了该方法的数值收敛域;提出将定阻抗工作模式下的电子负载应用于动模实验中模拟输电线路、用电负荷以及短路实验。仿真和实验结果表明,采用的控制策略和方法是有效的,所设计的实验样机不但能在定阻抗工作模式下有效地模拟恒定和突变的阻抗,而且还能将电子负载吸收的能量回馈电网,节约电能。本文所做的工作拓宽了电子负载的应用领域,是今后电力系统动模实验的发展方向之一。
摘要:SVC已经广泛应用于电力系统的无功支持和电压控制,广域测量系统在国内外也已有许多工程应用。本文利用广域测量信号为输入设计SVC的附加阻尼控制(PSDC)。首先阐述了SVC提供阻尼的机理,然后提出了综合留数指标的概念,并据此选择具体的控制输入信号;接着基于测试信号法和留数根轨迹方法相结合进行PSDC的参数设计;并利用PSS/E进行了特征值分析和时域仿真分析验证了所设计的附加阻尼控制器的有效性。最后针对国内某实际电网外送工程中安装的SVC设计了相应的阻尼控制器,时域仿真证明了SVC广域附加阻尼控制的有效性。
摘要:仿真计算是进行电力系统暂态稳定性分析迄今为止最可靠的方法。本文提出一个基于波形松弛的电力系统暂态稳定并行仿真新方法。首先按照系统各部分的地理分区将其划分为多个子系统,将通过联络线及边界节点互联的子系统进行等值,从而得出相邻子系统对本子系统的影响;进一步将移置到边界处的子系统等值电流作为子系统间波形交互信息,实现互联予系统之间的解偶和并行松弛求解。在PC集群上的计算结果表明,该算法有比较高的并行加速比和计算效率,在无任何加速措施的情况下,对于较大规模的系统已达到了在线实时计算速度。
摘要:为了在网络重构中反映负荷的不确定性并考虑负荷间的非独立性,用正态分布反映单条件负荷的不确定性,并用相关系数反映它们之间的相关性,得出流过电源点的负荷的置信区间并进行安全评判。在考虑多条件负荷的不确定性时,可以将其转化为多个单条件正态分布负荷的叠加。在上述工作的基础上,提出将安全检验有机地加入到启发式优化算法的各个步骤中的网络重构方法,算例分析表明,该方法是可行的,并且能够在满足安全要求前提下获得最优网络重构结果。
摘要:最小脉宽,即单个开关器件的最小导通和关断时间,在高压大容量变频调速系统运行过程中至关重要。本文通过仿真和基于IGCT的1.25MW/6000V三电平变频器上进行试验,对最小脉宽对大容量变频调速系统起动和稳态运行的影响进行了较为全面的评估,并在此基础上提出了相间最小脉宽的概念,既保证了单管最小脉宽,又在开关动作之间留有适当间隙。最后分析了最小脉宽与起动电流、稳态电流以及转矩脉动之间的关系,对大容量变频调速系统的安全运行有十分重要的指导意义。仿真和试验均验证了上述分析的正确性。
摘要:矩阵式变换器(MC)没有自由续流回路,这使得其安全保护成为一个难点。本文提出了一种新的矩阵式变换器-异步电机系统(MCIMS)故障保护方式,当出现故障时,通过控制变换器开关或进行结构重组为电机提供一个可控的续流回路,使电机迅速释放储存能量安全停车或客错运行,并针对电机过载、电力开关断路和短路三种情况分析了所提出保护策略的可行性。仿真和实验结果验证了该方法的可行性和有效性。
摘要:三电平逆变器由于器件电压应力低而广泛应用于高压场合,现代数字控制技术的不断发展,更为三电平控制提供了良好的实施手段。本文基于三电平数字控制的三相逆变器应用,采用空间矢量调制的数字控制方法,实现了三电平逆变器的设计要求,采用坐标变换取整的设计方法进一步优化数字控制模型,并针对输入电容电压平衡要求对软件算法进行补偿设计,从而构成了带电容电压平衡的三电平三相变换器完整数字控制解决方案。最后运用Matlab仿真工具对控制方案进行了系统验证。
摘要:提出了一种高性能的单相逆变器控制策略。该方案在电压电流双闭环控制基础上增加了外层的重复控制器。在实现输出电压解耦和扰动电流补偿后,电压外环采用比例积分环节,电流内环采用比例环节的控制器。理论分析证明在这种双环结构下,可以实现任意配置闭环极点,因而使逆变器达到了很快的响应速度及较好的稳态精度。位于内层的双环瞬时控制器改善了系统的动态特性,位于外层的重复控制器提高了稳态精度及抗非线性负载扰动的能力,两种控制器各司其职,互为补充,为单相逆变器波形控制提供了一种接近完美的控制方案。最后在一台基于DSPTMS320F240的单相PWM逆变器实验装置上验证了该控制方案的正确性。
摘要:由零阶保持器及计算时间产生的控制延时是数字控制的固有缺点,将会导致系统振荡以至不稳定。传统电流状态观测器由于其本质是开环观测器,预测效果不甚理想。为补偿延时,一种基于新型状态观测器的方法被提出。该方法首先分析了一个开关周期内的电流变化情况,然后通过在一个开关周期的中间时刻采样获得新输出变量来校正观测误差,据此得到观测器从而预测下一开关周期电流值。此方法消除延时影响不仅使系统稳定,且对给定电流输入可取得无差拍响应。1kW的能量回馈型交流电子负载样机被用于验证该方法,样机采用25kHz的开关频率和TMS320F2812DSP控制芯片,仿真和样机实验都验证了理论分析的正确性。
摘要:介绍了错时采样空间矢量调制的基本原理,讨论了组合变流器与级联型多电平变流器的等价关系,提出了错时采样空间矢量调制在级联型多电平变流器中的实现方法,并进行了实验验证。给出了基于错时采样空间矢量调制级联型多电平变流器的并联电力有源滤波器的拓扑结构,设计了其交、直流控制系统,并以仿真和实验结果加以验证。仿真和实验结果表明,基于错时采样空间矢量调制级联型多电平变流器的并联有源滤波器可以在较低的开关频率下准确、有效地补偿负载谐波和无功功率。
摘要:数字控制技术和电力电子应用之问结合逐渐紧密,功率因数校正(PFC)是电力电子技术的一个重要应用,本文利用Freescale公司新数字信号控制器(DSC)MC56F8323,完成了基于DSC的功率因数校正模块应用研究。本文提供了PFC变换器的完整数字控制解决方案,包括改进的数字PFC算法设计、适用于数字控制特点的变换器模型纷析和控制参数推导、基于DSC的PFC变换器的系统软件设计、以及PWM控制信号产生策略等,最后用一台500W实验样机验证了数字控制的优良系统性能。
摘要:为了解决焊接逆变电源中出现的电流严重畸变问题,提出了一种新颖的控制技术,即对三相大功率焊接逆变电源采用功率因数校正技术。提出了有源功率因数校正(APFC)的新方案,并采用单周期控制技术进行了分析和研究,为了提高整个电路的效率和开关损耗,在APFC主电路中运用了软开关技术,最后通过仿真和实验验证了所提方案的的可行性。