基于混杂系统DC-DC变换器的永磁风电并网系统直流母线电压稳定控制

为了提高基于固态变压器的永磁风电并网系统中直流母线电压的稳定性,在低压直流侧,通过双向DC-DC加入超级电容器。文章基于Boost电路建立混杂系统模型,引入类滑模控制策略,利用超级电容器的快速充放电特性,提高直流电压的稳定性。仿真研究表明,在风速改变和电网电压跌落两种工况下,直流侧电压波动、超级电容器充放电电压和充放电电流均变小。该方案可以快速准确地抑制直流母线电压波动,改善并网风力发电机组的电能质量和稳定性。     

用于级联型大功率变流器的多变量组合控制方案

提出一种用于级联型大功率变流器的多变量组合控制方案，综合利用非对称直流母线电压控制、移相控制和脉冲宽度调制(PWM)。与传统的非对称电平、阶梯波合成以及混合型调制控制方案相比，该控制方案能更好地消除输出电压的低次谐波，且全部功率器件均低频工作。本文分析了该控制方案下的输出电压谐波特性和各逆变模块功率分配。该控制方案简洁可靠，开关频率低，可用于现有典型的级联型结构变流器。基于混合非对称级联型拓扑并结合SPWM、SHEPWM调制策略的实验样机验证控制方案的可行性和低次谐波消除效果，仿真和实验结果表明理论分析的正确性。     

基于全响应功率补偿的电压型PWM整流器直接功率控制

为提高直流环节的动态响应,抑制功率突变时的母线电压波动,本文在建立双PWM变频调速系统能量平衡数学模型的基础上,将无功电流引入功率调节环,采用输出功率直接反馈,首次提出动态和稳态分步补偿的全响应直接功率控制策略,即以功率为控制量,对稳态所需能量进行实时性补偿,对动态所需能量以n个期望控制周期为单位进行阶段性补偿。实验结果表明,改进后的电压型PWM整流器控制策略显著提高了直流环节的动态响应,且有效抑制直流母线电压波动,实现了对双PWM变频系统能量流动的精确控制和协调性能的提升。     

飞轮储能系统能量回馈的精确小信号建模及控制器设计

无刷直流电机驱动的飞轮储能系统可用于平滑风力发电的输出功率，其能量回馈可通过由半桥调制方法构成的Boost电路来实现。本文建立了这类飞轮储能系统能量回馈时的平均值模型，分析了多个物理量对直流母线电压的影响。基于系统的非线性特性，建立了静态点附近的精确线性化小信号模型，得到开关占空比、绕组电动势和系统能量状态对直流母线电压的传递函数。根据电压反馈环开环传递函数的Bode特性选择电容值，确定滞后超前串联补偿类型并简化为带惯性的PID补偿，给出控制器参数确定方法。采用Matlab/Simulink对含无刷直流电机驱动的飞轮储能系统的风力发电系统进行了仿真研究，结果表明，所设计的控制器可使直流母线电压基本保持额定值，从而提高了飞轮储能系统能量回馈的稳态和动态特性。     

基于回转器理论的电流模式控制型DC-DC变流器统一大信号模型

随着新能源技术的大力发展，直流分布式系统以其独特的优势得到了越来越广泛的关注，逐渐成为业界的研究热点。虽然系统中每个模块都能够单独稳定运行，但由于模块之间复杂的相互作用，系统的稳定性特别是在大信号扰动下的暂态稳定性情况仍是令人困扰的一大难题，且目前该领域的理论研究成果相对缺乏。简单、有效、统一的大信号模型是进行大信号稳定性理论分析的基础。由于电流模式控制方法应用较为广泛，故本文基于回转器理论提出了一种适用于电流模式控制型DC-DC变流器的统一大信号模型。该模型实现了降阶，表达式简单，且仅需修改其中一个模型参数值即可实现对不同拓扑变流器的建模分析，为理论分析系统的大信号稳定性奠定了良好的基础，也为解析形式大信号稳定性判据的提出提供了可能。仿真和实验分别基于Buck、Boost及Buck-Boost变流器对该模型的有效性进行了验证。同时，为验证该大信号模型的完备性，对其稳态工作点附近的小信号特性也进行了分析，并与目前公认的比较精确的电流模式控制小信号模型进行了对比，得到了较好的结果。     

一种高动态性能的级联型有源电力滤波器

基于级联H桥多电平拓扑的有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)的研究越来越广泛。本文针对级联型APF系统的动态性能进行了研究。首先分析了电网电流反馈控制动态响应慢的原因和理想情况时的动态响应,在此基础上提出了一种提高系统动态性能的方法,该方法的特点是:稳态时,系统的控制策略为电网电流反馈控制,负载突变时,系统采用复合控制策略。文中进一步详细阐述了其实现方法,并对级联APF直流侧电容电压均衡控制的原理及其硬件实现进行了描述。仿真和实验结果表明,采用该方法的级联APF具有较高的稳态和动态补偿性能。     

一种分布式发电并网变流器测试装置设计方案及实现

提出了一种用于分布式发电并网变流器测试的波动电压发生装置方案，解决了分布式发电并网变流器在实际电网中不易测试的难题。该装置基于级联H桥拓扑，其电压等级可拓展，可高精度地输出频率为0.5～25Hz和波动幅值为0～10%基波电压幅值的波动电压，可模拟不平衡度可调节的三相不平衡电网，不平衡度范围为0～10%。它可以完成并网变流器对电网电压幅值和频率偏差，波动电压以及电网不平衡的适应能力等多种测试。本文分析了装置的工作原理，并以基于本文所提出装置拓扑的“35kV-6MW风机变流器低频扰动测试装置”上进行的现场实验为例，充分证明了这种波动电压发生装置用于分布式发电并网变流器测试的可行性和有效性。     

模块化输入串联输出串联高压直流组合系统分布式均压控制策略

将多个变换器模块的输入端串联、输出端串联(ISOS)构成的ISOS组合系统十分适用于输入电压和输出电压均较高的应用场合。要保证该组合系统正常工作,就必须保证各模块输入和输出电压分别均压。提出一种新颖的具有高度模块化特征的分布式均压控制策略,通过将各个模块输入电压采样信号叠加到参考电压信号中,使系统输出电压呈现上翘调整特性,从而实现各模块的输入端和输出端均压,同时引入输出电压校正环节,以改善系统输出电压调整率。该控制策略可有效地提高系统模块化水平和可靠性,最后以3台双管正激变换器构成的ISOS组合系统验证了该控制策略的有效性。     

改善微电网频率稳定性的分布式逆变电源控制策略

基于电力电子换流器并网的分布式能源对微电网系统的惯性几乎没有贡献,这将成为分布式能源大规模接入微电网之后面临的新问题。虚拟同步发电机控制策略作为一种能够使含储能装置的分布式逆变电源具有虚拟惯性的方法,对改善微电网系统频率的稳定性具有重要作用。在理论推导及分析虚拟同步发电机控制与微电网关系的基础上,提出了一种改善微电网频率稳定性的分布式逆变电源虚拟同步发电机整体控制策略,将同步发电机的转子运动方程、一次调频特性及无功调节延迟特性引入到逆变电源的上层控制中,底层控制则根据同步发电机的并网矢量关系得到。最后,搭建了简单微电网系统的Matlab/Simulink仿真模型及物理实验平台,通过仿真和实验充分验证了所提虚拟同步发电机控制方法对微电网频率稳定性的支持作用。     

基于模块化多电平变换器的电流滞环跟踪型并网控制策略

基于电流滞环型双闭环并网控制策略运用于模块化多电平变换器(MMC),实时监测电网电压、并网电流与给定电流误差,从而决定其网侧输出电压,使得并网电流快速、高效地跟踪给定电流;同时对并网电流脉动频率、开关频率做了详细分析,证明了该策略优越性。建立虚拟子模块,在此基础上根据子模块电容电压大小排序和桥臂电流方向,不断改变虚拟子模块与实际子模块驱动信号的循环映射关系,达到子模块电容电压动态平衡的目的。该控制方法适用于任意单元级联和任意电平数。设计了一台五电平MMC的实验样机对上述控制方法进行了实验验证。     

一种耦合电感双输入升降压变换器

针对温差发电模块输出电压宽范围变化并要求电流纹波小的特点,提出一种耦合电感双输入升降压变换器。其前端为两个Boost单元并联实现双输入,再级联Buck单元实现升降压;Boost与Buck电感反向耦合,减少了磁心数目,并且磁心直流磁通相互抵消,减小了磁心体积和损耗,大大提高了变换效率和功率密度;提出了相应的控制和调制策略以实现分布式MPPT及宽输入电压范围各种工作模态间的平滑切换。详细分析了变换器工作原理和耦合电感特性,搭建了一台450W实验样机,验证了理论分析的正确性和可实现性。     

基于PCI总线的磁共振成像数据采集卡设计

目的为小型磁共振成像装置设计专用的高速数据采集卡.方法采用高速模数转换器ADS 804对MRI复数模拟信号进行数字化采样,用静态存储器(SRAM)暂存这数字化信号数据.扫描完一幅图像数据后再把数据从SRAM读入计算机.对模数转换器ADC和静态存储器SRAM的所有逻辑控制信号包括写入ADC的地址均由现场可编程器件FPGA产生.对FPGA读、写和对AD的读出均使用并行总线,由PCI 9052总线控制器进行控制.结果用甚高速硬件描述语言Foundation 3.1软件对FPGA进行设计,并对其产生的控制逻辑电路进行了功能仿真模拟,得到了可行的结果.结论用硬件描述语言VHDL对FPGA进行数字逻辑电路设计是很方便的,修改纠错也很容易.     

两相静止坐标系下消除不对称和谐波影响的同步信号提取方法

三相并网变流器可以在同步旋转坐标系下，也可以在两相静止坐标系下进行控制。无论在哪一种坐标系下进行控制，都需要能够快速准确地提取出电网同步信号。为了满足两相静止坐标系下变流器的控制需求，文中将正弦幅值积分器应用于两相静止坐标系下的同步信号提取。通过对在不对称和含有谐波情况下的输入电压进行矢量描述，提出采用多通道正弦幅值积分器的同步信号检测方法，可以消除负序分量和谐波分量的影响，而且无需进行正负序分离就可以直接得到正序分量和负序分量的幅值和相位信息。文中建立了多通道正弦幅值积分器同步信号提取方法的数学模型，揭示了同步信号提取的机理并讨论了反馈参数的选取原则。通过构造频率自适应算法，克服了电源频率变化对同步信号提取的影响。理论分析和实验结果都表明所提出的同步信号提取方法可以在电源频率变化、不对称以及含有谐波的情况下快速准确出提取出正负序分量的幅值和相位信号。     

基于目标波形与逻辑编-译码的多电平变流器通用调制算法

考虑到传统的多电平变流器调制算法不能简单应用于各种新型多电平变流器拓扑结构，提出了基于目标波形与逻辑编-译码的多电平变流器通用调制算法。该算法首先确定与实际变流器电平数相同的等价变流器和目标波形，再通过编-译码确定原始工作波形和实际工作波形的逻辑关系，使实际变流器获得与目标波形一致的输出波形。以混合级联多电平变流器为例，对该调制算法进行了理论分析、仿真和试验验证。仿真和试验结果表明基于目标波形与逻辑编-译码的多电平变流器通用调制算法，具有不依赖于具体拓扑结构的通用性，算法简单且容易实现，适用于各种结构的多电平变流器。