【摘 要】
:
近年来,为了应对能源危机和环境问题,基于分布式发电系统(DGS)的可再生能源受到了广泛关注。其中电力电子并网逆变装置作为能源与电网之间的接口,其控制特性与系统的安全稳定运行息息相关。而随着分布式电源的规模化应用进程推进,电流控制型逆变器(CCI)大量接入使得电力系统阻尼惯性不断降低、调频调压难度增加,影响了“友好型并网”的实现并制约了DGS渗透率的进一步提高。因此,下垂控制逆变器(DCI)作为典型
论文部分内容阅读
近年来,为了应对能源危机和环境问题,基于分布式发电系统(DGS)的可再生能源受到了广泛关注。其中电力电子并网逆变装置作为能源与电网之间的接口,其控制特性与系统的安全稳定运行息息相关。而随着分布式电源的规模化应用进程推进,电流控制型逆变器(CCI)大量接入使得电力系统阻尼惯性不断降低、调频调压难度增加,影响了“友好型并网”的实现并制约了DGS渗透率的进一步提高。因此,下垂控制逆变器(DCI)作为典型电压控制型变换器,由于具备良好的电网支撑能力和调频调压性能,成为了CCI的有效替代之一,可以缓解电力系统运行压力。但是,受DGS地理位置限制,长距离传输线路带来的电网阻抗不能忽略,逆变器与交流网络间的连接变弱。同时,由于DCI功率解耦程度与输出阻抗特性密切相关,其控制环路需加入虚拟阻抗等模块实时调整。复杂的逆变器控制特性及电网环境使得“DCI-电网”交互系统的稳定性存在很多不确定因素,因此本文基于阻抗分析法对DCI的并网特性进行了详细讨论。文章首先给出了“Step-by-Step”的DCI基础参数设计指导,确定具体DCI系统。针对该对象,在分析阐述DCI正负序耦合电流产生机理及作用路径的基础上,利用谐波线性化方法建立了DCI输出阻抗矩阵模型。接着,考虑到电网阻抗的信号传递性及阻抗矩阵的形式不便性,建立了并网DCI的等效序阻抗模型。利用该模型,首先分析了DCI耦合电流、环路结构、控制参数及功率参数等对输出阻抗的具体影响,并通过导纳闭环传递函数对“DCI功率稳定性-功率环参数”间的关系进行了研究,结合该部分工作及上文基础参数设计指导,给出了完整的DCI参数整定方案。其次,利用奈奎斯特判据,对DCI在弱电网下的稳定性进行了分析并拓展至虚拟同步发电机(VSG)控制,对比了DCI、VSG、CCI三种典型并网逆变装置的输出阻抗特性及弱电网适应性。接着,针对含虚拟阻抗的DCI,具体讨论了不同虚拟电感实现方式对逆变器全频段序阻抗特性及并网交互稳定性的影响,指出基频虚拟电感法带来的DCI负序阻抗容性化及并网谐振现象,并给出解决思路。最后,利用仿真和实验样机证明了DCI控制策略及参数设计方案的有效性,并通过RT-LAB硬件在环平台对所建阻抗模型进行了扫频对比,基于此进一步对“DCI-电网”的交互稳定性进行了验证,为推进DCI在分布式发电系统中的规模化应用提供了有益指导。
其他文献
随着以电机系统为核心的电驱动装置应用于航空航天等关键领域的进程逐步加快,围绕着电机系统容错性能的议题被广泛讨论。多相电机系统相比于传统三相电机系统具有低压大功率、高转矩密度、多控制自由度、强容错性能等优势,因此其更适用于某些具有较高容错需求的场合。本文以五相永磁同步电机为研究对象,研究了绕组开路以及功率开关管开路等多重开路故障的故障特征,并据此设计了一套包括正常运行模式矢量控制策略、多重开路故障诊
多电飞机的快速发展使得机载用电设备增多,对航空交流电网的谐波污染加重。为获得良好的电能质量,需采用功率因数校正技术。CRM Boost PFC变换器控制简单、可自然实现软开关,成为中小功率场合PFC变换器最常用拓扑。传统COT(Constant On-time,COT)控制下反向谐振过程导致输入电流发生畸变,常采用VOT(Variable On-time,VOT)控制以获得较低的输入电流THD,然
三相SWISS型整流器不仅具有交流侧电流质量高、直流侧电压可调、功率因数高等特点,而且可以实现单级式电气隔离,无需采用启动冲击电流限制措施,在近年来得到了关注和研究。已有的隔离SWISS型整流器尚存在高频功率器件软开关范围依赖变压器漏感的问题,变压器体积与软开关实现要求之间的矛盾限制了磁性元件的优化设计,仍然存在的轻载硬开关现象也提升了变换器功率开关器件的失效风险,并导致整流器的整体效率无法进一步
永磁直线同步电机具备无中间传动机构、功率密度高、可靠性高、结构简单且灵活可变等优点,特别适合用于精密直线伺服驱动场合,但是存在定位力、摩擦力以及负载阻力等多种内外部扰动。由于无中间传动机构,内外部扰动直接作用于电机次级,增大了速度波动,降低了直线伺服精度。本文主要研究永磁同步直线电机的高性能伺服控制算法,从驱动控制的角度,补偿内外部扰动,从而提升直线伺服性能。高性能的推力控制是内外扰动抑制的基础。
永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine,PMSM)本身具有高效率、高功率密度、低振动噪音等优势,在电气化交通、航空航天、国防军工等战略性高端领域逐渐被重视,其可靠性研究成为多领域研究热点。多余度和多相技术是提高永磁电机系统可靠性的两种主要技术途径,其本质上均是提高电机系统的冗余度,保障电机系统在故障状态下的平稳运行。综合系统成本、故障率和故障运行功率
无线电能传输(Wireless Power Transfer,WPT)技术有效地克服了传统有线电能传输方式的诸多不足,并凭借高可靠性、高灵活性和可特殊作业等优点被广泛地应用于各种场合。其中,磁谐振式(Magnetically Coupled Resonant,MCR)WPT技术在中程传输距离下可传输大功率并具有高效率,因此近年来引起了学者们的广泛关注。目前,MCR WPT技术的应用需求主要趋向于中
随着航空供电系统的不断发展,航空电源从恒速恒频、变速恒频向变速变频方向转变,目前国际先进的大容量客机波音787,空客A380等均采用变速变频的发电系统,三级式变频同步发电机及其控制器是电源系统的重要组成部分。本文将以额定功率为10k VA、额定频率为453~641Hz的宽变频三级式交流发电机为研究对象,根据航空供电系统的系统设计和调压控制要求,分析研究现有的发电机控制器数字化实现方式,并重点对宽变
随着多电飞机技术发展,航空供电系统的功率容量不断增加,用电负载类型逐渐增多,变频交流电源系统容易产生谐波振荡等稳定性问题。作为多电飞机变频交流电源系统中主要的二次能源转换设备,多脉波自耦变压整流器(Auto-Transformer Rectifier Unit,ATRU)的频率特性对供电系统的稳定性构成重要影响。为此,本文以不对称式18脉波ATRU为研究对象,采用阻抗分析法建立了ATRU阻抗模型,
当下,SLAM技术已经广泛应用于自动导引小车、无人驾驶汽车为主的移动机器人领域。但是,单一传感器SLAM仍面临光照变化、快速运动场景下跟踪丢失带来的挑战,而多传感器融合算法能弥补前者的不足,改善系统的性能。本文将从移动机器人领域着手,研究多传感器融合SLAM算法在定位导航方面的具体实现。结合多传感器融合SLAM算法的实际应用需求,本文提出了一套融合相机、IMU和GPS的多传感器SLAM系统,具备大
逆变器多机并联运行是提高逆变系统容量和工作可靠性的重要方法,然而,并联系统在脉宽调制环节载波相位异步时易产生高频谐波环流,不利于系统的安全稳定运行。为实现逆变器并联系统中各逆变模块载波相位的同步,本文研究了基于虚拟振荡器的无互连线载波同步技术。首先介绍虚拟振荡器控制单元的组成结构和工作原理,分析非线性控制单元实现输出电压同步的机理。在此基础上研究虚拟振荡器实现逆变器载波控制的机制,建立复频域下逆变