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基于双dq坐标变换的模块化多电平矩阵变换器无源控制策略

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电力自动化设备 2023年第4期43卷 16-22页

作者：程启明赖宇生李剑辉沈章平张昕陈颖上海电力大学自动化工程学院上海市电站自动化技术重点实验室上海200090

模块化多电平矩阵变换器(M3C)采用双αβ坐标变换时控制结构复杂,被控变量仍为交流量,且非线性的M3C采用线性的比例积分微分(PID)控制时效果不理想。提出采用控制系统结构更简单的双dq坐标变换,将M3C控制系统中的被控量都转换为直流量,... 详细信息

模块化多电平矩阵变换器(M3C)采用双αβ坐标变换时控制结构复杂,被控变量仍为交流量,且非线性的M3C采用线性的比例积分微分(PID)控制时效果不理想。提出采用控制系统结构更简单的双dq坐标变换,将M3C控制系统中的被控量都转换为直流量,并采用非线性的无源控制(PBC)方法。基于PBC理论分析了M3C对象的无源性和稳定性,设计并推导了M3C的PBC策略。在MATLAB/Simulink上搭建了基于双dq坐标变换的M3CPBC仿真系统,模拟3种运行工况下的系统运行情况。仿真结果表明,相比于PID控制,所提PBC方法控制参数更少、响应速度更快、谐波含量更低,总体控制效果更好。

关键词：海上风电模块化多电平矩阵变换器双dq坐标变换双αβ坐标变换无源控制 PID控制

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基于双dq坐标变换的M3C变换器的数学模型及控制策略研究

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中国电机工程学报 2016年第17期36卷 4702-4711页

作者：孟永庆王健李磊王秀丽罗辉勇白森戈西安交通大学电气工程学院陕西省西安市710049

模块化多电平矩阵式变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是一种可实现直接交交功率变换的新型拓扑,在未来高电压大功率异步混联系统中有着广阔的应用前景,因而对其数学模型及控制策略的研究具有十分重要的意义。论文通过对... 详细信息

模块化多电平矩阵式变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是一种可实现直接交交功率变换的新型拓扑,在未来高电压大功率异步混联系统中有着广阔的应用前景,因而对其数学模型及控制策略的研究具有十分重要的意义。论文通过对M3C换流系统的3个子换流器分别进行αβ0坐标变换,发现对称运行时桥臂中的非零序分量只与输入侧电气量有关,而桥臂中的零序分量只与输出侧电气量有关。基于此结论,论文首次提出了对M3C桥臂中电压、电流的非零序分量和零序分量分别进行输入频率、输出频率的dq旋转坐标变换,推导出了基于双dq坐标变换的M3C数学模型。该模型实现了系统输入输出两种交流频率分量的解耦,并将所有的交流电气量转换为直流量。在此基础上,论文提出了相应的矢量控制方案,该方案中所有的被控量在稳态时都是直流量,物理概念清晰,控制结构简单,比以往文献在αβ0坐标系下的控制方案更易实现控制的无静差特性。最后论文在Matlab平台上搭建了M3C换流系统模型并采用文中的控制方案进行仿真研究,仿真结果验证了所提数学模型的正确性和控制策略的优越性。

关键词：模块化多电平矩阵式变换器数学模型双dq坐标变换控制策略

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双绕组永磁同步电机控制策略研究

双绕组永磁同步电机控制策略研究

作者：罗晓北京交通大学

学位级别：硕士

电机驱动系统的可靠性对光伏无人飞行器(UVA)的稳定持续飞行至关重要,而普通的三相电机驱动,在发生故障时难以继续工作,因此本文研究了采用具有冗余结构的双绕组永磁同步电机(PMSM)驱动系统,不仅能够提高系统的可靠性,而且还可以根据光... 详细信息

电机驱动系统的可靠性对光伏无人飞行器(UVA)的稳定持续飞行至关重要,而普通的三相电机驱动,在发生故障时难以继续工作,因此本文研究了采用具有冗余结构的双绕组永磁同步电机(PMSM)驱动系统,不仅能够提高系统的可靠性,而且还可以根据光伏发电量的差异进行功率和转矩的分配,提高能量利用率。考虑到无人飞行器工作需求和环境的复杂性,针对驱动系统的可靠性与稳定性,重点研究了双绕组PMSM的矢量控制、无位置传感器控制和容错控制。针对双绕组PMSM的矢量控制,本文采用了基于双dq坐标变换的矢量控制策略,将双绕组PMSM视为两套三相子绕组的组合,建立双dq坐标系下的数学模型。两套绕组在控制上相互独立,但是共同承担负载转矩与功率,每一套绕组都配备各自的逆变器与控制器,共同构成双冗余控制系统,通过对两套绕组分别采用三相电机的矢量控制,实现对双绕组PMSM转速与转矩的控制。仿真和实验表明,矢量控制能够实现电机的全速度范围稳定运行。为了实现双绕组PMSM在全速度范围内无位置传感器控制,本文研究了模型参考自适应(MRAS)算法与IF控制算法相结合的复合控制策略。在零低速范围内,利用IF控制算法完成对电机的启动,并实现对电机的带载稳定运行。在中高速范围内,利用MRAS算法实现对电机转速和转子位置角的辨识,实现电机在中高速范围的稳定运行。为了使两种算法能够平滑切换,研究了两种算法的切换策略,确保在切换前后电机的运行状态不发生突变。仿真和实验表明,复合无位置控制算法能够实现电机在全速度范围内的稳定控制。为了提高双绕组PMSM的故障运行能力,重点研究了两相四开关的容错控制策略,当电机发生缺相时,将故障套绕组中性点与直流侧电容中点相连,同时采用四开关调制策略,实现了单套绕组的容错运行。针对单套绕组故障运行出现的剩余相电流幅值增加较大的问题,充分利用两套绕组的双冗余结构,对故障绕组和正常绕组重新进行转矩分配,有效的降低了故障绕组的电流,最终使剩余相电流幅值趋于平衡。对容错控制算法进行仿真,表明所提出的容错控制策略能够实现双绕组PMSM在断相故障时的稳定运行,完成故障情况下转速和转矩的控制。

关键词：双绕组永磁同步电机双dq坐标变换模型参考自适应容错控制两相四开关调制

双绕组感应发电机静止励磁调节器的锁相环研究

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电机与控制应用 2018年第12期45卷 74-81页

作者：原景鑫朱俊杰聂子玲韩一孙兴法海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室湖北武汉430033

双绕组感应发电机具有随负载变化调节励磁磁场、保持负载电压恒定不变的优点,通过静止励磁调节器输出的有功电流控制母线电压、无功电流控制负载电压,两者经过坐标变换形成反馈电流,实现系统的闭环控制。锁相环(PLL)为坐标变换提供相位... 详细信息

双绕组感应发电机具有随负载变化调节励磁磁场、保持负载电压恒定不变的优点,通过静止励磁调节器输出的有功电流控制母线电压、无功电流控制负载电压,两者经过坐标变换形成反馈电流,实现系统的闭环控制。锁相环(PLL)为坐标变换提供相位信息,选用合适的PLL可以提高坐标变换的动静态性能,为控制系统提供快速准确的反馈信息。分析了双绕组感应发电机励磁电压的特点,分析了双dq变换PLL、延时信号对消PLL、基于延时信号对消的滑动平均滤波PLL的各自工作特点,最后优选了基于延时信号对消的滑动平均PLL检测励磁电压相位。

关键词：双绕组感应发电机静止励磁调节器锁相环励磁电压锁相双dq坐标变换

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