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小电容双PWM调速系统直流母线电压波动抑制策略

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电工技术学报 2022年第12期37卷 2971-2981页

作者：姚绪梁罗兴鸿马赫黄乘齐哈尔滨工程大学智能科学与工程学院哈尔滨150001 杭州中恒电气股份有限公司杭州310051

现代船舶电动吊机广泛采用双侧脉宽调制交直交调速系统,但因其直流母线使用大容量电解电容使得系统不宜集成化且维修困难。该文在对系统小信号建模的基础上,提出一种采用小容量电容的控制策略。首先分析直流母线采用小电容时系统失稳原... 详细信息

现代船舶电动吊机广泛采用双侧脉宽调制交直交调速系统,但因其直流母线使用大容量电解电容使得系统不宜集成化且维修困难。该文在对系统小信号建模的基础上,提出一种采用小容量电容的控制策略。首先分析直流母线采用小电容时系统失稳原因,而后设计直流母线电压前馈补偿、d轴电流前馈补偿环节提高系统稳定性和带载能力,并结合二者优点得到小电容双PWM调速系统控制策略。以永磁同步电机作为负载的仿真和实验表明,该策略能保证系统稳定运行,可抑制转矩突变及脉动时的直流母线电压波动,对电网谐波注入较少且参数设计方法具有普适性。

关键词：双PWM调速小信号建模小电容前馈补偿抑制直流母线电压波动

弱电网下无刷双馈风机稳定性分析及虚拟电感控制策略

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电网技术 2022年第4期46卷 1400-1409页

作者：徐海亮王中行李志王艳松中国石油大学(华东)新能源学院山东省青岛市266580

无刷双馈电机(brushless doubly-fed induction generator,BDFIG)由于省去了电刷和滑环等结构,降低了故障率和维护成本,在海上风力发电领域有巨大的应用潜力。然而,无刷双馈风机系统与弱电网的交互作用和失稳机理尚未探明,给其实际应用... 详细信息

无刷双馈电机(brushless doubly-fed induction generator,BDFIG)由于省去了电刷和滑环等结构,降低了故障率和维护成本,在海上风力发电领域有巨大的应用潜力。然而,无刷双馈风机系统与弱电网的交互作用和失稳机理尚未探明,给其实际应用和商业推广带来困难。为解决该问题,基于小信号建模方法,建立了计及电流环和锁相环影响的BDFIG系统输入导纳模型,探明了电网电压扰动在控制系统中的传递规律。特别是,分析了弱电网条件下,运行点(有功和无功电流)对系统稳定性的影响机理,并据此得出BDFIG系统电流指令的给定依据。同时,探明了虚拟电感参数对系统稳定性的影响机理,提出了一种虚拟电感控制的参数整定方法,以增强弱电网下系统的稳定性。最后,仿真算例验证了理论分析的正确性和虚拟电感控制策略的有效性。

关键词：弱电网无刷双馈电机小信号建模稳定性分析虚拟电感控制

采用开关电感的Buck变换器CCM和DCM特性分析

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电工技术学报 2022年第16期37卷 4155-4168页

作者：祁静静吴学智王久和续文政刘京斗北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心北京100044 北京信息科技大学自动化学院北京100192

Buck型DC-DC变换器采用开关电感单元后能拓宽电压变换范围且减小器件电流应力,但该文经推导发现,因电感的串并联切换会使等效电流分别为单电感电流的一倍和两倍,导致与负载电流的关系不确定,并使变换器变为非最小相位系统。该文以开关电... 详细信息

Buck型DC-DC变换器采用开关电感单元后能拓宽电压变换范围且减小器件电流应力,但该文经推导发现,因电感的串并联切换会使等效电流分别为单电感电流的一倍和两倍,导致与负载电流的关系不确定,并使变换器变为非最小相位系统。该文以开关电感Buck变换器(SLBC)为例,在分析工作原理的基础上,指出该变换器在连续导通模式(CCM)下开关电感单元电流与负载电流间存在六种与电感和占空比密切相关的匹配关系,同时存在负调现象。在断续导通模式(DCM)下开关电感单元电流与负载电流间仅存在一种对应关系,且不存在负调现象。该文分别在CCM和DCM下使用状态空间平均法和全阶模型面积法建立SLBC的小信号模型,表明该变换器存在右半平面零点(RHPZ),系统特性类似于升压型DC-DC变换器。依据六种电流关系和RHPZ相对位置,给出电感、电容值的最佳选择区域,综合满足稳态纹波和动态响应需求。最后通过实验验证了该文理论分析的正确性。

关键词：开关电感 Buck 小信号建模右半平面零点参数设计

双馈风机并网系统高电压穿越控制策略稳定性分析

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中国电机工程学报 2022年第20期42卷 7415-7425页

作者：周昌平汪震甘德强袁辉辛焕海浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

因系统故障导致电网高电压时,在传统的双馈风机高电压穿越(简称高穿)控制策略下系统可能存在稳定问题。为此,首先考虑了高穿期间双馈风机电流可行域,基于并网系统机端电压与电流关系(Ut-Id)研究了因平衡点不存在导致的系统高穿期间暂态... 详细信息

因系统故障导致电网高电压时,在传统的双馈风机高电压穿越(简称高穿)控制策略下系统可能存在稳定问题。为此,首先考虑了高穿期间双馈风机电流可行域,基于并网系统机端电压与电流关系(Ut-Id)研究了因平衡点不存在导致的系统高穿期间暂态电压失稳问题,分析高电压水平、电网强度和无功电流增益系数等关键因素的影响。然后,建立双馈风机高穿控制下的系统小信号模型,分析上述关键因素对系统小干扰稳定的影响,结合暂态电压稳定分析结论对无功电流增益系数和分配系数进行选取。最后,基于MATLAB/Simulink仿真验证理论分析的合理性。

关键词：双馈风机高电压穿越暂态电压稳定小信号建模

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风电并网系统次同步等幅振荡机理与特性分析

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第7期 45-51页

作者：王玉鹏严干贵杨成岳霖东北电力大学现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室

针对直驱风电并网系统次同步等幅振荡形成机理以及限幅环节动作对振荡特性的影响问题，基于时域模型复现了因直流电压外环PI调节器输出限幅饱和引起的次同步等幅振荡现象，重点分析了限幅环节对系统动态特性的影响。基于特征值分析法，... 详细信息

针对直驱风电并网系统次同步等幅振荡形成机理以及限幅环节动作对振荡特性的影响问题，基于时域模型复现了因直流电压外环PI调节器输出限幅饱和引起的次同步等幅振荡现象，重点分析了限幅环节对系统动态特性的影响。基于特征值分析法，从限幅饱和后直流电压环失效所获得的物理降阶系统的角度，解释了限幅环节动作后直驱风电并网系统发生次同步等幅振荡原理。结果表明：直流电压外环PI调节器输出限幅环节周期性陷入饱和会显著影响系统的动态行为；限幅环节周期性陷入饱和过程中伴随系统周期切换，主导次同步振荡模态随着切换，次同步等幅振荡特性表现为发散振荡和衰减振荡的耦合，而并不是传统意义上阻尼比为零的等幅振荡。

关键词：次同步振荡等幅振荡限幅环节小信号建模时域模型

多路恒流输出变换器小信号建模与瞬态特性分析

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电源学报 2023年

作者：张景璋陈树君余悦赵红雁程博易榕仙北京工业大学材料与制造学部

为了适应新的焊接工艺需求，需要设计一台单电源多路恒流输出焊接电源。设计了一种新型的恒流输出变换器，能够根据不同焊接工艺需求输出两路直流电流或是一路交流电流。详细分析了该变换器的工作原理，在考虑负载电流变化对电路性能影... 详细信息

为了适应新的焊接工艺需求，需要设计一台单电源多路恒流输出焊接电源。设计了一种新型的恒流输出变换器，能够根据不同焊接工艺需求输出两路直流电流或是一路交流电流。详细分析了该变换器的工作原理，在考虑负载电流变化对电路性能影响的基础上，分别建立直流和交流工作模式时的小信号模型，推导两种输出的输出阻抗，并通过频域仿真验证小信号模型的正确性，分析了变换器的负载瞬态响应速度。最后搭建了实验样机，通过实验结果验证了理论分析的正确性。

关键词：多输出变换器降压电路小信号建模负载瞬态响应

交流微电网直流互联变流器系统多阻抗优化控制

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中国电力 2023年第2期56卷 93-101,156页

作者：刘振国金铭于海陈文涛杨定乾国网新疆电力有限公司电力科学研究院新疆乌鲁木齐830013

为了实现系统功率双向传输控制、有功无功解耦控制、故障隔离等目标,2个交流微电网通过背靠背结构的电压源型变流器(VSC)进行直流互联。在功率双向流动系统中,定功率控制模式下变流器作为功率负载时,其直流或交流端口阻抗会呈负阻抗特性... 详细信息

为了实现系统功率双向传输控制、有功无功解耦控制、故障隔离等目标,2个交流微电网通过背靠背结构的电压源型变流器(VSC)进行直流互联。在功率双向流动系统中,定功率控制模式下变流器作为功率负载时,其直流或交流端口阻抗会呈负阻抗特性,进而减小系统阻尼,容易让系统失去稳定。针对该问题,提出一种多阻抗优化控制方法,不仅将该变流器直流和交流端口的负阻抗优化为正阻抗,还对定直流电压模式下的变流器直流端口阻抗进行优化,减小两侧阻抗的相位差,多角度增强系统的稳定性。首先,对系统的结构和控制进行了简单介绍。其次,对优化前两侧变流器多个端口阻抗的特性进行分析。然后,分析了多阻抗优化控制的工作机理,并得到优化后的端口阻抗模型。依据最小环路比和奈奎斯特稳定判据,对比分析了优化前后系统的稳定性。结果表明:提出的多阻抗优化控制方法能对系统中多个端口阻抗进行优化,不仅可以将原交、直流侧的阻抗特性从负优化为正,还可以减小直流侧阻抗间的相位差,使系统保持更大的稳定裕度。最后通过Matlab/Simulink仿真对所提控制方法的有效性进行了验证。

关键词：交流微电网变流器小信号建模稳定性分析优化控制

基于Superbuck变换器的光伏MPPT调节器控制策略

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电源学报 2022年第5期20卷 22-30页

作者：方子文窦英华杨亚红付北南上海空间电源研究所空间电源技术国家重点实验室上海222000

针对应用于航天器光伏调节变换系统的Superbuck变换器,通过状态空间平均法建立了其小信号模型。基于MPPT模式提出了太阳电池阵列电压控制的双闭环控制策略,并在LTspice仿真软件中得到传递函数的波特图。最后,搭建了光伏MPPT调节器的实... 详细信息

针对应用于航天器光伏调节变换系统的Superbuck变换器,通过状态空间平均法建立了其小信号模型。基于MPPT模式提出了太阳电池阵列电压控制的双闭环控制策略,并在LTspice仿真软件中得到传递函数的波特图。最后,搭建了光伏MPPT调节器的实验平台。结果表明,所提出的控制策略能够使系统保持良好的稳态和动态性能,提高了太阳电池阵列的能源利用率,具有较强的有效性和实用性。

关键词： Superbuck变换器小信号建模最大功率点跟踪光伏发电

无电解电容LED驱动电源纹波补偿控制策略综述

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电源学报 2022年第3期20卷 115-125页

作者：乔之勇施怡乐张良王顺利张楠刘知贵西南科技大学信息工程学院绵阳621000 绵阳职业技术学院信息工程系绵阳621000 绵阳脉科电子科技有限公司绵阳621000

随着LED照明领域的不断拓展和人们对健康光源的迫切需要,LED光源的频闪问题备受关注。流经LED光源的纹波电流不但会引起频闪,还会对光度、比色性能和光效等造成不良影响。无电解电容LED驱动电源纹波补偿控制能有效兼顾长寿命和低纹波等... 详细信息

随着LED照明领域的不断拓展和人们对健康光源的迫切需要,LED光源的频闪问题备受关注。流经LED光源的纹波电流不但会引起频闪,还会对光度、比色性能和光效等造成不良影响。无电解电容LED驱动电源纹波补偿控制能有效兼顾长寿命和低纹波等性能指标的优化设计,从而为人们提供高效节能且更加健康的LED光源。通过归纳分析无电解电容AC-DC LED驱动电源的关键技术和纹波补偿控制策略,对大功率无电解化LED驱动电源合理化指标要求、拓扑结构、小信号模型、自适应数字电流预测控制、自适应纹波补偿控制和高频能量同步传输控制等进行了展望,并针对工程应用提出了相应的实现思路,以期助推绿色健康LED驱动电源的研究。

关键词：无电解电容LED驱动电源两级拓扑小信号建模自适应数字电流预测模式纹波补偿控制