双馈异步风力发电机并网运行中的几个热点问题
摘要：目前我国风电装机容量己跃居世界首位，但因缺乏长期运行经验，在追赶和跳跃式发展中未能预见并网运行中的诸多问题，己成为其发展瓶颈。为满足电网规范要求的电网故障下不脱网运行，必须深入研讨所需控制策略和保护方案。该文以双馈异步风力发电机为对象，综述、分析、讨论其并网运行中，特别是电网故障条件下有效控制中的一些热点问题，如低电压穿越、Crowbar技术、电网故障特别是不对称故障下的不脱网运行控制及与之相关的新型控制器设计等，以期增强弱电网条件下风电机组的并网运行能力。基于虚拟阻抗的双馈风力发电机高电压穿越控制策略
摘要：电网电压骤升故障会造成双馈感应发电机定子绕组中产生定子磁链的暂态直流分量，甚至引起比电网电压跌落更强的双馈发电机定、转子电流和电磁转矩的冲击。首先分析电网电压骤升下双馈发电机转子电流的电磁过渡过程，在变流器转子电流环中引入虚拟电阻控制，虽然能够有效抑制转子电流和电磁转矩的振荡，但是会引起转子电压过高和转子电流振荡过程加长，仅在低频部分具有抑制作用，因此本文引入虚拟电感，形成虚拟阻抗的改进控制策略，缩短了电网电压骤升时的转子振荡过程，并且对高频部分具有较强的抑制作用，提高了系统的高电压穿越性能。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。一种基于收缩跟踪区间的改进最大功率点跟踪控制
摘要：考虑到基于转矩调整的改进方法存在难以获取最优调整状态的问题，该文针对传统功率曲线法提出收缩风机转速的跟踪区间、减小跟踪路程的改进思路，以优化风机最大功率点跟踪的性能。在此基础上，设计出根据平均风速，周期性的调整起始发电转速的改进功率曲线法。其设计机理在于风速平均值恰好反映了风速及风能量集中分布的区间。因此，最优转速跟踪区间与平均风速存在数量上的直接关系而变得容易预估，且无需迭代搜索。与目前基于调整转矩的改进方法相比，该文所提方法不仅提高了风能捕获效率，且简单易行。最后，通过对模拟风速序列的仿真计算与比较分析，验证了该方法的有效性和先进性。变速风力发电机组恒带宽最大功率跟踪控制策略
摘要：对变速风力发电机组在额定风速以下实施最大功率跟踪控制有利于提高机组的发电效率，进而提高机组的年发电量。目前广泛运用的最大功率跟踪控制方法为功率反馈最大功率跟踪策略。该文从最大功率跟踪的跟踪带宽角度出发，研究发现功率反馈最大功率跟踪控制策略存在跟踪带宽低，且随着风速的减小而进一步恶化的缺点。之后，针对该问题，提出一种恒定带宽的最大功率跟踪控制方法，该方法通过在功率反馈最大功率跟踪控制策略中引入误差功率前馈信号，实现了最大功率跟踪带宽恒定的目的。在实验室内建立了一套1．2kW的变速风力发电实验系统，实验结果验证了所提方法的正确性和可行性。单边非质心驱动平面电机运动控制研究
摘要：与由四组线圈单元驱动方式相比，三组线圈单元驱动的平面电机属于单边非质心驱动模型。为提高平面电机系统的伺服性能，需要准确的力解耦模型以及有效的控制算法。由于实际中存在建模误差，如永磁体线圈加工误差引起的推力误差、气隙厚度不均匀、外部不确定扰动等，使得基于名义模型的系统无法有效解耦。同时建模误差的存在使得闭环系统误差方程的等号右侧不为0，无法确保跟踪误差的收敛。因此，必须利用控制器对建模误差进行补偿。以三组线圈单元且x方向为单边非质心驱动的平面电机作为研究对象。为提高其轨迹跟踪与定位能力，提出一种非线性控制算法。在逆动力学控制算法的基础上增加鲁棒项，对建模误差进行有效补偿。采用李雅普诺夫（Lyapunov）理论证明了该算法的稳定性。实验结果表明，轨迹跟踪误差小于1．5μm，可见通过对建模误差的补偿，减小了多自由度间耦合作用对运动精度的影响，提高了平面电机伺服性能。一种应用正态分布理论的直线超声电机精密定位控制方法
摘要：针对直线超声电机在精密驱动过程中存在较强的非线性、时变性及控制模型复杂等问题，提出了一种基于正态分布理论统计直线超声电机驱动电压与速度／位移关系的方法，结合模糊逻辑控制技术，实现了对直线超声电机精密定位控制。利用宏微驱动控制模式对超声电机驱动的平台进行大行程、高精度定位实验研究，实验结果表明采用所提方法，当行程为5mm时，稳态误差小于5nm，能抑制系统的超调，改善系统动态性能。同时，由于直线超声电机动态保持力非常大，使得系统具有良好的抗扰动能力。电子膨胀阀用爪极步进电机数值优化研究
摘要：电子膨胀阀在变频空调系统中能精确调节制冷剂流量，有助于提高空调系统的能效和改善空调环境的热舒适性。研究电子膨胀阀用爪极永磁步进电机有助于提高电子膨胀阀稳定性和可靠性。对电子膨胀阀的电机力矩特性进行数值分析，在保持转子尺寸、通电电流和定转子之间气隙不变的前提下，通过改变爪极形状尺寸，分析了爪极形状参数对电子膨胀阀用爪极式步进电机白定位力矩和保持力矩的影响，认为在满足一定自定位力矩的前提下，保持力矩越大越好，并以此为基础对电机的爪极尺寸进行了优化，认为合理设计爪极尺寸参数，能够使电机的保持力矩和自定位力矩达到最佳，对电子膨胀阀步进电机的研究和设计有借鉴价值。带弹性支撑和挤压油膜阻尼器的高速电机支撑系统实验研究
摘要：以100kW级工作转速为45000r／min的高速永磁同步电机为实验样机，对采用鼠笼式弹性支撑和挤油膜阻尼器的滚动轴承支撑系统进行研究。分析了弹性支撑和挤压油膜阻尼器的刚度和阻尼特性，在此基础上分别计算出刚性支撑和弹性阻尼支撑时轴承一转子系统的临界转速和瞬态动力特性。最后在样机上进行对比实验，并对电机机壳振动加速度和弹性支撑笼条微应变信号进行分析。结果表明，弹性阻尼支撑可以使转子以较低的转速通过其刚体模态，同时对转子的振动起到良好的抑制作用。实验样机稳定运行在设计工作转速，其分析和实验结果为高速电机轴系设计和动力学分析提供了参考。高速永磁同步电机转子强度分析
摘要：为了对转子进行有效的冷却，在满足电机电磁性能的前提下，可通过减小保护套的厚度来尽可能增大定转子之间的气隙，因而必须对保护套和永磁体进行强度校核。将转子受力状况简化为平面应变问题，在此基础上推导出了两层过盈配合、三层过盈配合转子的应力场、应变场、位移场的解析公式，并利用有限元方法验证了解析公式的正确性。归纳了高速情况下热套式永磁转子强度设计准则，为转子的优化设计提供了理论依据。以一台额定转速120kr／min、10kW的高速永磁同步电机为例，给出了两种常用过盈配合高速电机转子的强度设计方法。交流接触器新型智能抗电压跌落控制模块的设计
摘要：智能抗电压跌落交流接触器多使用在连续生产的企业中，不允许意外断电，针对这一特点，设计一款新型智能抗电压跌落控制模块，具有交流供电模式和控制模块直流可控供电模式。当控制模块正常时，通过控制模块给交流接触器线圈供电，具有直流无声运行、抗电压跌落等功能；一旦控制模块自身发生严重故障，起动转换电路，切断控制模块，通过有触点开关直接提供交流电给交流接触器线圈，维持生产系统正常工作，同时发出报警信号，在系统正常停机的情况下更换控制模块。详细分析了该智能控制模块的工作原理，尤其对开关电源的设计及有触点开关与无触点开关构成的转换电路进行分析，并进行仿真与实验研究。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。三相抛物线PWM电流控制解耦方法（方法I）
摘要：抛物线脉宽调制（pulsewidthmodulation，PWM）电流控制方法具有与传统滞环控制相媲美的高精度、快速电流跟踪控制性能，并能保持开关频率基本恒定，可广泛用于各种电压型功率变换器。但是现有文献仅给出了单相抛物线PWM电流控制方案，并未涉及如何用于三相三线变换器。该文利用叠加原理，将三相三线系统等效为虚构的三相四线系统与虚构的零序系统之和，提出一种三相抛物线PWM电流控制解耦方法，该方法通过3个独立的单相抛物线PWM电流控制器对虚构的三相电流进行控制，间接实现三相三线变换器实际电流的高精度快速跟踪控制。仿真和实验结果验证了该解耦控制方法的可行性和有效性。一种适用于宽输入电压范围的三端口变换器
摘要：提出一种适用于宽电压范围的H桥三端口变换器。在H桥升降压变换器的基础上引入变压器副边整流滤波电路，形成变换器的第3个输出端口，从而构造出H桥三端口变换器；变换器包括两个双向输入／输出端和一个隔离输出端，分别与输入源、蓄电池和负载相连，同时实现三者的功率控制；变换器的原边电路等效为H桥升降压变换器，可以适应输入源电压宽范围变化的应用需求。详细分析变换器的工作状态及开关模态，分析开关时序对变压器直流偏置电流的影响，提出优化的开关时序控制方式，最后通过实验验证理论分析的正确性。抽头电感准Z源逆变器
摘要：提出一种高升压比的单级升压逆变器，它在传统准z源逆变器拓扑中引入抽头电感无源网络，因此称为“抽头电感准z源逆变器”（tapped inductor quasi-Z-source inverter,TL-qZSI）。该抽头电感无源网络包括一个抽头电感和两个二极管，替代了原准Z源逆变器中的一个电感。类似于抽头电感Z源逆变器（tapped inductor Z-source inverter，TL-ZSI），所提出的逆变器也能提供高升压能力，但比TL-ZSI略低些。分析电路的工作机理、升压能力和控制策略，讨论设计上的考虑。最后通过基于简单升压控制方法的实验结果验证该拓扑的实际性能。一种新的基于混合空间矢量调制的三电平逆变器直流侧电容电压平衡研究
摘要：针对二极管中点钳位型（neutral point clamped，NPC）三电平逆变器容易造成直流侧电容电压不平衡问题，提出一种新的中点电位平衡控制方法。在该方法中，采用分扇区精细控制，对不同的小矢量设置不同的时间分配因子，以增加相应正或负小矢量对中点电流的控制能力。对于正负小矢量不能成对出现的扇区，根据相电流的变化情况，使调制在传统算法和基于虚拟矢量的算法之间切换，从而削弱中矢量对中点电流不可控的影响。仿真和实验证实了该方法的正确性和有效性。LCL滤波并网逆变器的控制策略
摘要：把LCL滤波器作为电压源型并网逆变器与电网的接口已受到广泛关注。与单电感L滤波器相比，利用电感值较小的LCL滤波器对入网电流的高次谐波具有显著的衰减效果，特别是在低开关频率的大功率并网逆变系统应用中更具明显优势，但是仅采用直接入网电流控制时，LCL滤波器接口的并网逆变器系统存在稳定性问题。该文采用电网侧电感电流和逆变侧电感电流双闭环控制策略对并网电流进行直接控制，电网侧电感电流作为外环更容易抑制并网电流的谐波因素，且可以直接控制入网电流的单位功率因数，采用逆变器侧电感电流作为内环可以增加系统阻尼，从而可抑制系统振荡，增加系统稳定性。对该方案进行系统建模，并深入分析了滤波器参数、控制器参数及系统稳定性之间的精确量化关系。仿真和实验结果表明，该控制策略既可有效抑制入网电流谐振和实现进网电流的高功率因数运行，同时又具有良好的稳态和动态性能。航空静止变流器的输入纹波电流特性研究
摘要：航空静止变流器（aviation static inverter, ASI）作为飞机电源系统的典型负载，其脉动的输入电流严重影响着直流电网的电能质量。针对航空静止变流器的输入电流特性进行研究。基于双重傅里叶开关函数法给出逆变环节输入电流中直流分量、二次谐波分量、载波次谐波和载波的边频谐波等表达式，为定量计算各电流分量提供了精确依据。推导二次谐波电流向高压直流电网侧传播的等效电路模型，从而揭示航空静止变流器输入端低频纹波电流的产生、传导及其影响因素。最后，通过仿真和实验验证理论分析的正确性。利用等效电导率进行叠片铁心涡流场分析的有效性和精确性
摘要：对于分析叠片铁心中的涡流问题，利用各种等效电导率替代硅钢片实际电导率的匀质化方法是很有应用前景的。为了评估各种电导率模型，该文提出了铁心涡流场分析的二维解析验证方法，并分别基于引入各向异性或各向同性等效电导率的铁心连续体表述和实际叠片表述对涡流场进行了解析计算。通过比较连续体表述下所得到的平均磁通密度和涡流损耗值与相应由实际叠片表述所得到的精确解，对各种电导率模型的有效性和准确性在各种条件下进行了评估。为了进一步考察电导率模型对实际工程问题的适用性，利用有限元法进行了关于TEAM21面向工程基准问题的磁通和杂散场损耗计算。计算结果表明，由该文作者所提出的等效电导率模型优于其他模型。提高GTEM小室测量EMI噪声精度的研究
摘要：针对吉赫兹横电磁波fgigahertz transverse electromagnetic，GTEMl小室用于辐射电磁干扰（electromagnetic interference，EMI）测量精度不高的问题，提出一种GTEM小室测量EMI噪声的的校准方法，采用多项式模型提取辐射噪声，利用方差对该模型的计算误差进行补偿，并基于高阶矩分析校准后的GTEM小室和3m电波暗室测量辐射电场值分布的相似性。实验结果表明，采用该文所提方法可显著提高GTEM小室的测量精度，验证了方法的有效性。
