可再生能源分散接入用先进并网逆变器研究综述
摘要：并网逆变器是分散式可再生能源接入配电网的重要接口,随着分布式可再生能源渗透率的不断提高,并网逆变器在传统配电网中的地位越发突出。为了高效完成可再生能源分散式并网,并有效降低并网逆变器对电网的冲击,一些在装置上、结构上和功能上更加先进的并网逆变器成为了迫切的需求。针对现有的一些先进并网逆变器进行比较、分析和研究,从装置级、功能级和控制级的角度对现有先进并网逆变器进行综述。给出一些在结构上能更加灵活地将可再生能源分散接入配电网的硬件电路。研究一些适用于可再生能源分散接入的,使并网逆变器能虚拟同步发电机完成自治运行、电能质量治理、系统阻抗检测、网络阻抗控制等辅助控制功能。同时还对并网逆变器的并网同步算法和电流跟踪控制策略进行了探讨。最后,提出一个适合于可再生能源分散并网的先进并网逆变器框架。采用重复控制的LCL型并网逆变器单闭环电流控制
摘要：提出一种应用重复控制器的单闭环电流控制。重复控制器能提高并网电流质量,然而其常用多环结构来保证稳定性,这就需要增加额外传感器。而针对LCL型滤波器,其常用的超前补偿和二阶滤波器使系统相频特性变得复杂,参数的稳定范围常不能定量计算,参数设计具有一定的试探性。文中所提控制方法可以解决以上问题。通过分析频率特性得到重复控制器的稳定边界,同时针对LCL型并网逆变器的特点,使用一阶补偿器替代传统的超前补偿,并使用陷波器组来消除系统谐振峰并提供足够的高频衰减。这种结构能使重复控制系统获得更高的低频谐波增益,并具有良好的电网阻抗鲁棒性,且实现容易。仿真和实验结果验证了提出控制方法的有效性。抽头电感单级升压逆变器的无源网络设计与参数极限值估计
摘要：分析提出的抽头电感单级升压逆变器所有可能的运行状态,揭示在一个直通周期内,除了期望的3种运行状态外,还存在4种对能量传递过程不起作用,甚至给电路运行造成一定危害的运行状态。这4种运行状态可通过合理设计电感和电容值加以避免。从稳态分析中得到描述电路运行的状态方程组,展示能准确设计无源网络的方法,使其运行于期望的直通和非直通状态。提供的方法还可估计电感和电容的极限值,避免电路出现不正常的运行状态。仿真和实验验证了该设计方法的有效性和精确性,同时展示了当电感和电容低于极限值时出现的不正常运行状态。电流临界连续模式Boost PFC变换器最恶劣传导电磁干扰频谱分析
摘要：由于开关频率在工频周期内变化,CRM Boost PFC变换器的传导电磁干扰（electromagnetic interference,EMI）频谱诊断和滤波器设计十分困难。通过分析CRM Boost PFC变换器开关管漏源极电压的谐波频谱,揭示开关频率变化对传导EMI峰值、准峰值和平均值频谱的影响,指出传导EMI频谱低频段的好坏取决于共模和差模干扰的基波幅值。依据占空比与开关管漏源极电压基波幅值的关系,推导CRMBoost PFC变换器原始传导电磁干扰频谱最恶劣时的输入电压和负载条件,证明在该条件下变换器的传导电磁干扰频谱是相同的,并通过实验验证理论分析。模块化多电平矩阵变换器电容电压纹波稳态分析
摘要：模块化多电平矩阵变换器（modular multilevel matrixconverters,M3C）是一种新型的基于级联H桥的直接交-交变换器拓扑结构,可用中/高压功率频率变换场合,但其应用范围受H桥子模块直流侧电容纹波电压的限制。从能量守恒角度研究M3C子模块电容电压的一般性波动规律,导出稳态条件下电容纹波电压与M3C输入/出频率、功率因数、电压比值等参量之间的定量关系。对各参量对纹波电压的影响程度进行理论分析并得出下列结论：电容纹波电压中一般含有输入/输出频率的二倍频、差频及和频4种频率成分,在几种特例中仅包含3种频率成分;电容纹波电压幅值对输入/输出频率比值变化非常敏感,当输入和输出频率彼此接近或一个趋近于零时,纹波电压幅值会逐渐变得很大,导致M3C无法正常工作。仿真计算验证了理论分析的正确性。级联型SVG单载波调制策略研究
摘要：多电平脉宽调制策略是级联型静止无功发生器（staticvar generator,SVG）的核心技术。提出一种改进的载波同相层叠调制策略,即单载波调制策略,采用单路三角形载波实现多电平调制,兼有载波同相层叠调制良好的消谐特性和载波移相调制开关分配均衡的优点;针对级联型SVG直流侧电压不平衡现象,提出一种参考直流侧电压排序的开关分配策略;将单载波调制策略与电压电流双闭环控制结合,应用于级联型SVG。最后,利用PSIM仿真软件搭建级联型SVG仿真模型,对比基于单载波调制的控制方案和传统控制方案的电压平衡控制效果,验证单载波调制及控制方案的有效性;在低压环境搭建七电平SVG实验样机,验证所提方法的可行性。混合式三电平中点电位平衡控制策略
摘要：三电平拓扑结构相对于两电平在性能上有很多优势,但是也存在中点电位不平衡这一固有问题。基于简化的三电平空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）,提出一种混合式的三电平中点平衡控制策略。该控制策略在低调制度下,根据中点电压偏移情况,结合三相电流,明确重叠区域的扇区选择原则,克服非冗余小矢量造成的中点偏移;高调制度下,充分考虑中矢量对中点偏移的影响,对不同的小三角形设置不同的时间控制因子,实现对中点电位平衡的精细化控制。基于DSP构建三电平逆变器硬件平台,在1140V/500kW三相异步电机和三相电感上完成了相关实验。实验结果验证了该方法可以实现全频率段中点电位的平衡控制。基于H∞和重复控制的三相四线制PV-AF系统
摘要：为了提高具有有源滤波功能的光伏并网（photovoltaicpower generation and active filter,PV-AF）系统的动态和静态性能以及稳定性,提出了一种基于H∞和重复控制的PV-AF系统双闭环控制策略。电压外环采用比例积分控制器控制变流器直流侧电压并生成逆变有功电流指令;电流内环采用重复H∞控制器用于跟随逆变指令电流和并联负载谐波补偿电流指令。与传统的电流环PI控制和PR控制方法相比,重复H∞控制器的内模环节提高了电流环跟踪性能,H∞控制环节增强了系统的鲁棒性,使PV-AF系统实现光伏并网逆变的同时,有效地补偿并联负载谐波电流。实验结果表明通过使用该方法,减小系统稳态误差的同时,提高了系统的鲁棒性,有效改善了系统的动静态性能。采用免疫算法的感应电机内模控制策略
摘要：内模控制（internal model control,IMC）因其结构简单、易于实现已得到广泛关注,但其控制性能与滤波器时间常数有直接关系,影响了其在高性能变频调速系统中的应用。该文提出了一种采用免疫算法的感应电机内模控制策略,以免疫应答系统为基础,引入一种免疫算法,分析了该算法的实现方式。将该免疫算法植入到内模控制器中,实现对滤波时间常数的在线调整,克服了内模控制器因滤波时间常数固定带来的系统动态性能不佳的问题。仿真与实验结果验证了采用免疫算法的感应电机内模控制策略的有效性。直驱型多相永磁同步电机定子磁动势与气隙磁密特性分析
摘要：直驱型多相永磁同步电机由于相数多、采用分数槽绕组结构、电机的中性点连接与PWM控制方式多样等特点,使得电机绕组电流与磁场谐波含量极为复杂,电机性能与普通三相电机相比有较大区别,因此,有必要对其电磁特性进行细致的研究。该文建立了直驱型多相永磁同步电机定子绕组磁动势数学分析模型,给出了详细推导过程。研究了电机绕组电流和磁动势的影响因素：相数与供电方式、中性点接法、极槽匹配与绕组分布。全面分析了以上因素对直驱型多相永磁同步电机电流及磁场的影响。研究结果表明,增加电机的相数和极槽数,合理的选择中性点连接方式,可以有效减少电机的谐波含量,提高电机的性能。无刷直流电机驱动系统逆变器的开路故障诊断
摘要：逆变器的故障诊断是实现容错控制的前提,有助于提高电机驱动系统的可靠性。针对上桥臂PWM调制、下桥臂常开调制方式下的无刷直流电机驱动系统逆变器,提出了一种新颖的开路故障诊断方法。该方法将PWM周期内ON时的线电压与OFF时的线电压的差值作为特征量进行故障检测;在逆变器的下一工作模式中定位出具体的故障功率管。为了降低应用成本,提出了分时采集端电压来估计线电压差的软件算法与检测电路。最大诊断时间为1个电周期。该方法硬件电路简单、实现方便、可靠性高、成本低,且不受开环、闭环控制等策略的影响。实验结果表明了所提方法的正确性和有效性。异步电动机定子绕组动态热特性及其离散算法
摘要：绕组动态热特性会影响电动机的使用、保护以及控制。根据异步电动机定子等效热路,建立了定子绕组的动态热特性,再应用实测的温度数据,采用曲线拟合的方法确定动态热特性的参数。在此基础上,研究了可用于在变动负载下计算绕组温度的动态热特性离散算法,实验结果表明该离散算法可以在各种运行状态下准确计算绕组的最高温度,其计算误差不会随时间累积,而且初始误差会随时间逐渐减小。该文所作的研究可为电动机的高效率应用、高准确性保护以及高精度控制提供参考。一种改进的异步电机转子磁场定向校正算法
摘要：异步电机参数受温度、励磁等因素的影响,导致基于转子磁场定向的矢量控制系统定向出现偏差。基于无功功率的算法虽然可以实现定向校正,但其校正精度受死区的影响。为此,提出了一种基于定子电流与转子磁链点乘的改进算法。根据模型参考自适应原理设计闭环校正系统。计算调整模型周期平均值时,可采用参考电压代替实际电压,不受死区影响,因此该算法提高了定向校正精度。然而,该算法的稳态精度受励磁电感的影响,因此,设计了简单的补偿算法。仿真和实验结果验证了该算法的有效性。五相容错电励磁双凸极电机容错特性分析
摘要：针对在高可靠性应用场合而提出一种五相容错电励磁双凸极发电机（fault-tolerant doubly salient electro-magnet generator,FTDSEG）结构。在对比分析了五相非容错电励磁双凸极发电机（non-fault-tolerant doubly salient electro-magnet generator,NFTDSEG）与五相FTDSEG的结构特点基础之上,推导出了从五相NFTDSEG到五相FTDSEG的定转子极数比的变化,并由此得出五相FTDSEG输出正负电动势各占144电角度。利用有限元分析软件,对五相NFTDSEG和五相FTDSEG的磁链和电势进行了对比仿真分析,特别对五相FTDSEG故障运行状态进行了分析。研究了不同励磁电流下4种故障运行时的输出电压以及电机的外特性和功率特性,得出了故障运行对输出电势以及输出功率的影响规律。分析了在饱和时单相短路故障的输出电压比开路故障时大的原因。最后对样机进行实验,证实了该电机具有良好的容错性能。混合励磁直线电磁阻尼器的特性分析
摘要：当电磁阻尼器的初级磁场与次级导体板相对运动时,会在导体板中感应出涡流,该涡流与初级磁场相互作用,从而产生制动力,因此也叫涡流制动器。文中提出一种混合励磁直线电磁阻尼器结构方案,介绍了其基本结构及工作原理,利用磁路法与麦克斯韦方程相结合的方法建立了混合励磁直线电磁阻尼器的解析模型,推导了制动力与涡流损耗的表达式,然后根据有限元法分析了混合励磁直线电磁阻尼器的制动力特性及其与主要参数之间的关系。最后研制了样机,并对样机进行了实验研究。内置光纤光栅油浸式变压器的研制
摘要：为了能够直接测量油浸式变压器的内部温度,设计了绕组电磁线内置光纤光栅传感器,并制作了35 kV/4 000 kW变压器样机,在该样机绕组、铁心、撑条、油顶等处成功布置了14根光纤,共218支光纤光栅传感器。绕组电磁线预埋光纤光栅传感器制作过程中的应力较小,光纤光栅传感器保持了良好的机械强度和测温性能。该样机的绝缘性能试验结果表明,内置光纤光栅传感器对变压器本体绝缘性能无影响;温升试验和长时空载试验验证了内置光纤光栅传感器具有良好的温度传感性能,为变压器内部温度场研究提供了可靠的技术支撑,为变压器的设计验证和寿命周期预测提供了一种新的有效手段。多线棒不完全换位定子绕组环流损耗的分析计算
摘要：不完全换位是工程上最常见的电机定子绕组换位方式,准确计算定子绕组环流损耗以确定绕组的换位角度是电机绕组设计中的关键问题。现有计算环流损耗的漏感电势法仅适用于计算一层绕组由一根线棒组成的电机,该文提出一种计算多线棒电机定子绕组环流损耗的改进漏感电势法。以一台核电用多线棒主泵电机为例,采用改进漏感电势法计算了空载工况下定子绕组所有股线的环流和环流损耗,并通过与真机试验数据对比,证明了改进漏感电势法的正确性;得到了当采用不同换位角度时上层绕组每根股线环流和环流损耗的分布规律并得到了最佳换位角度。电磁斥力机构数学模型的简化与求解
摘要：针对基于现有数学模型难以实现电磁斥力机构最优化设计的问题,该文提出斥力盘等效线圈串行连接的假设,并建立了机构等效的电磁耦合双线圈模型,然后根据机构在混合型直流限流断路器中的工程化应用,提出了在电磁斥力作用时间内,由于机构平均速度不大于3 m/s,互感M可记作定值M0,互感随时间变化率dM/dt可近似为常数的假设,在此基础上,推导出等效电阻、电感与脉冲电流、感应电流、电磁斥力等机构参量的数学表达式。以直流400A混合型限流断路器用电磁斥力机构样机为例,试验、仿真与解析的数据对比结果论证了上述假设的合理性以及表达式的正确性,同时电气量的解析误差可控制在5%以内。
