检索结果-南通市图书馆

作者：张涛太原理工大学

学位级别：硕士

作为整合多种分布式能源与多种交直流负载的有效手段,交直流混联微网是解决新能源消纳问题和提高系统整体能效的有效途径,保持母线电压稳定和交、直流子网各自功率平衡是交直流混联微网稳定运行的基本要求,论文对交直流混联微网直流母... 详细信息

作为整合多种分布式能源与多种交直流负载的有效手段,交直流混联微网是解决新能源消纳问题和提高系统整体能效的有效途径,保持母线电压稳定和交、直流子网各自功率平衡是交直流混联微网稳定运行的基本要求,论文对交直流混联微网直流母线电压波动机理和抑制技术开展研究,主要研究工作有:(1)在阐释直流母线电压波动机理的基础上,从改进交直流母线接口变换器控制策略和外加母线电压补偿装置两方面梳理总结了直流母线电压波动抑制方法的研究现状及发展趋势。利用谐波状态空间模型分析了交直流母线接口变换器在逆变和整流两种模式下交直流两侧的谐波耦合特性。(2)在通过对交直流母线接口变换器的控制实现直流母线电压波动抑制方面,提出一种基于改进FBD控制的直流母线电压波动抑制策略,该控制策略首先保证交直流子网间的功率平衡,同时,当系统交流侧接入非线性负载时,还能够有效抑制交流谐波电流畸变和直流母线电压大幅度波动,经Matlab/Simulink仿真初步验证了所提直流母线电压波动抑制策略的有效性。(3)在外加直流母线电压补偿装置方面,设计了两开关管式直流有源电力滤波器(DC Active Power Filter,DC-APF),在对DC-APF主电路工作模态分析基础上设计了相应的控制策略,并在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,验证了DC-APF及其控制策略的直流母线电压波动抑制效果。(4)在硬件主电路、信号采集电路及控制模块设计的基础上搭建了交直流混联微网实验平台。分别对嵌入双向接口变换器控制中的直流母线电压波动抑制方法及外加母线电压补偿装置的直流母线电压波动抑制方法进行了实验验证。

关键词：交直流混联微网双向接口变换器直流有源电力滤波器直流母线电压波动抑制

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基于扰动观测器的整流回馈单元控制方法研究

基于扰动观测器的整流回馈单元控制方法研究

作者：王闻程西安理工大学

学位级别：硕士

直流负荷的间歇性与随机性影响着整流回馈单元的供电质量,低成本下提升整流回馈单元的带载能力具有一定的理论价值与实用意义。本文以整流回馈单元为对象,在对其工作原理与抗扰机理分析基础上,研究运用扰动观测器对负载电流进行重构的方... 详细信息

直流负荷的间歇性与随机性影响着整流回馈单元的供电质量,低成本下提升整流回馈单元的带载能力具有一定的理论价值与实用意义。本文以整流回馈单元为对象,在对其工作原理与抗扰机理分析基础上,研究运用扰动观测器对负载电流进行重构的方法,进而以前馈方式作用于系统,以期在不进行负载电流物理检测情况下提升系统带载性能。首先建立了双闭环控制策略下整流回馈单元系统的连续域数学模型,并结合数字控制器延时特征与采样通道滤波特征对系统稳定性的影响,得出了数字控制条件下的系统运行特征,并利用离散系统稳定判据,获得了控制系统参数选取依据。另外,为对系统抗扰性能进行科学评价,推导出了双闭环控制条件下系统等效阻抗特征,定性与定量分析了系统等效输出阻抗特征,获得了系统等效输出阻抗与系统带载能力间的关系。为了进一步提升系统的带载能力,研究了扰动电流前馈控制方法,分析了负载电流前馈下的系统等效输出阻抗特征,获得了负载电流前馈对增强系统抗扰性能的作用机理。为减小硬件复杂度、降低系统成本,将扰动观测器引入系统用于对负载电流重构与前馈。给出了负载电流观测器的设计方法及其数字化实现约束条件,推导出含扰动观测器的整流回馈单元等效输出阻抗模型,分析了这种情况下的系统等效输出阻抗特征,并研究了系统带载能力及作用带宽情况。最后,搭建了仿真及物理实验平台,对本文所提控制策略与理论分析方法进行验证,实验结果证明了所提控制策略的有效性及理论分析的正确性。

关键词：整流回馈单元扰动观测器扰动电流前馈等效输出阻抗直流母线电压波动抑制

电力电子变压器的并联运行及其电网适应性研究

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电力电子变压器的并联运行及其电网适应性研究

作者：王珍珍东南大学

学位级别：硕士

由电力电子变换器与高频变压器构成的电力电子变压器（power electronic transformer,PET）不仅具有电气隔离、电压等级变换的功能,还具有无功补偿、潮流控制、电能治理、可再生能源直流接入等功能。PET的主要应用场合有机车牵引、新能... 详细信息

由电力电子变换器与高频变压器构成的电力电子变压器（power electronic transformer,PET）不仅具有电气隔离、电压等级变换的功能,还具有无功补偿、潮流控制、电能治理、可再生能源直流接入等功能。PET的主要应用场合有机车牵引、新能源并网、输配电网等领域。本论文针对PET并联运行时存在的环流、直流母线电压波动问题,以及PET并网适应性问题展开研究,提出了对环流及电容电压波动的抑制方案,利用阻抗建模的方法,研究了电路参数变化对PET电网适应性的影响。首先,根据高压侧与低压侧的要求,讨论PET的三级式电路拓扑,对每一级采用的电路拓扑、工作原理、控制方式进行具体介绍。其次,研究两台三级式PET并联运行时低压侧与高压侧的环流问题及抑制方法。高频变压器的隔离作用使PET两侧的环流可以分开研究,在研究一侧的环流时可以把其它级电路进行简化,以等效电路的形式表示,然后在等效电路中画出环流流通路径,给出环流定义,根据基尔霍夫电压定律推导出数学关系式,分析影响环流大小的因素。本论文提出一种对低压侧与高压侧均适用的环流抑制策略,利用MATLAB/SIMULINK建立仿真模型,仿真结果证明环流抑制策略的引入能够明显减小环流。针对低压侧中点钳位型变换器（neutral point clamped,NPC）,搭建了两台PET低压侧并联的实验平台,实验结果再次表明本论文所提环流抑制策略的有效性。再次,研究PET并联运行时的协调控制。PET实际传输功率在跟随调度指令变化时,会引起直流母线电压的波动。为了保证直流母线电压的稳定,需要对直流母线电容电压的波动进行抑制。PET并联运行时,同时要考虑环流抑制问题,因此要对环流问题与直流母线电压波动问题实施协调控制。利用MATLAB/SIMULINK搭建了参考功率改变、功率翻转、PET投入切出等不同工况的仿真模型,仿真结果验证了本论文所提协调控制策略的有效性。最后,利用dq阻抗建模方法研究PET的电网适应性。针对PET低压侧基于NPC变换器的等效电路,建立小信号模型,考虑锁相环（phase-locked loop,PLL）、电流环控制环节的影响建立等效电路的dq阻抗模型,利用奈奎斯特稳定判据对PET接入弱电网下的并网系统稳定性进行分析。利用MATLAB/SIMULINK研究不同的电网阻抗、PLL控制参数、电流环控制参数对PET电网适应性的影响,给出系统稳定与不稳定条件下的频域阻抗和时域波形图,验证了并网系统参数对并网系统稳定性影响的分析。

关键词：电力电子变压器环流抑制直流母线电压波动抑制协调控制电网适应性

广义谐波电网环境下双馈风电系统增强运行能力研究

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广义谐波电网环境下双馈风电系统增强运行能力研究

作者：熊平化浙江大学

学位级别：硕士

随着在电力供应中风力发电并网容量的增大以及功率电子并入电网所带来电网电压畸变的趋势,对高性能双馈风力发电系统的需求将变得更迫切。随着各国电网准则和电力设置对电能质量要求越来越严格,适应各种电网环境下的双馈风力发电系统高... 详细信息

随着在电力供应中风力发电并网容量的增大以及功率电子并入电网所带来电网电压畸变的趋势,对高性能双馈风力发电系统的需求将变得更迫切。随着各国电网准则和电力设置对电能质量要求越来越严格,适应各种电网环境下的双馈风力发电系统高性能控制策略变得成为一种必然要求。在广义谐波电网电压环境下目前研究尚未达到电压骤变情况下的穿越运行控制策略成熟。本文力图在现有控制策略下进行改进,达到高性能的控制效果;同时,对一些近年来出现的控制算法进行了一些研究,以期达到广义谐波电网电压环境下双馈风电系统的最优运行性能。从系统数学建模、理论分析到验证三个方面展开全面、深入的研究。针对实际电网电压中存在实时动态变化的谐波运行环境,提出电压源型并网变流器广义谐波下的滑模变结构直接功率控制;其实施是针对所有次数谐波,该控制策略不需实时精确的电网谐波次数和相位检测,具有实际工程应用价值。在以往研究成果的基础上,建立了广义畸变电网环境中的并网电压源型变流器(grid-connected voltage-sourced converters, VSC)的完整数学模型,提出三种该运行环境下的控制目标,完成了滑模变结构直接功率控制设计。同理,为提高双馈感应风力发电机(DFIG)的运行性能,提出广义谐波电网电压环境下的DFIG滑模变结构直接功率控制,建立了广义畸变电网环境中DFIG的完整数学模型,提出三种该运行环境下的控制目标和补偿功率控制目标提取算法,完成了改进的滑模变结构直接功率控制设计,增强了DFIG在实际环境中的运行能力。在以上研究理论基础上,提出来一种整个双馈风电系统在广义谐波电网电压环境下的改进滑模变结构直接功率控制。通过对在广义畸变环境下双馈风电系统的功率潮流分析,为制定控制任务和控制策略奠定了基础。确定在机侧变换器的主要控制任务为抑制定子谐波电流输出,而在网侧变换器的主要控制任务为维持直流母线电压恒定,消除畸变电网电压时传统控制策略存在的直流电压波动。又通过对电抗器功率的分析以及设计网侧主控制器和辅助控制器结合,从而达到整个双馈风电系统广义畸变环境下的最合理和最优化控制性能。所提控制策略消除了既往研究结果对广义交流量调节能力的不足。为了简化数学模型以及减少以上研究所需的锁相环节,同时克服滑模变结构控制的稳态性能不佳的问题,提出了一种双馈感应风力发电机非线性控制系统的设计方法,无论正常电网电压环境还是广义畸变电网电压环境均适用,即统一的反推直接功率控制策略。首先,广义谐波环境下统一的双馈电机的数学模型被建立在工程应用的基础上,这点区别于以上研究。如为了减少锁相环节,未采用谐波合成矢量的概念而采用数量场之和,达到减少运算量,同时对数学模型进行详细分析的基础上合理简化。与此同时,由于-1次谐波即不平衡电网电压幅值往往较大,为了未来进行区别的控制,所研究的谐波不含-1次成分。其次,对反推算法进行了简要介绍后结合双馈电机模型进行了详细的统一反推直接功率控制设计。再次,对正常和广义谐波电网电压下双馈电机的功率关系进行分析后,完成定子谐波电流抑制的统一功率控制目标设计,包括谐波电网电压时的补偿功率控制目标算法设计,其值在理想电网时自动为零。对采用了谐振控制器的传统矢量控制和查表法直接功率控制进行了简要的梳理和简单的改进,对反推控制算法的一般性设计方法和拓展潜力进行了简要的介绍。该策略比较充分的利用了自身对广义交流量调节能力。最后,在一台2MW的双馈风力发电系统中对所提的理论分析以及控制策略进行了验证,证明本论文所研究的直接功率控制策略在双馈风力发电中具有一定的理论价值和工程应用前景。

关键词：双馈感应风力发电(DFIG)系统广义谐波电网电压改进滑模变结构直接功率控制(SMC-DPC) 反推直接功率控制(BS-DPC) 有功脉动无功脉动定子谐波电流抑制直流母线电压波动抑制谐波次数适应性电网电压频率适应性

分布式DC-DC变换器输出阻抗优化技术研究

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分布式DC-DC变换器输出阻抗优化技术研究

作者：李江江西安理工大学

学位级别：硕士

直流微电网系统中,分布式电源与负载通常以电力电子电路为桥梁接入系统公共直流母线,分布式电源的间歇性与负载的随机性会对公共直流母线造成扰动或冲击,公共直流母线电压的稳定度是评价系统整体稳定性的重要指标。本文以光储直流微电... 详细信息

直流微电网系统中,分布式电源与负载通常以电力电子电路为桥梁接入系统公共直流母线,分布式电源的间歇性与负载的随机性会对公共直流母线造成扰动或冲击,公共直流母线电压的稳定度是评价系统整体稳定性的重要指标。本文以光储直流微电网系统为对象,分析公共直流母线存在的扰动类型及其特点,从优化储能系统的等效输出阻抗角度出发,研究抑制母线电压波动,改善系统抗扰能力的控制方法。首先,分析用于储能的典型双向DC-DC变换器的数学模型,研究系统的离散化和采样延迟对系统稳定性的影响。在此基础上,建立储能系统的离散化数学模型,推导其等效输出阻抗模型,定量分析延迟环节与系统带宽以及等效输出阻抗之间的耦合关系,研究一种应用于电感电流内环控制的延时补偿环节,从而优化系统的等效输出阻抗特征。其次,引入扰动电流前馈控制来进一步降低高频段输出阻抗,并在电流前馈中加入高通滤波器以保持低频段下垂特性。并通过阻抗分析法获得分布式储能系统输出阻抗与系统参数之间的定量关系及参数选取范围。同时研究了电容电流反馈条件下系统等效输出阻抗的优化特征,获得系统等效输出阻抗与系统参数之间的定量关系以及参数选取范围。最后,论文进行了仿真分析与验证,并搭建实验平台,对论文中的分析结论与所研究的阻抗优化策略进行实验验证,仿真和实验结果都表明分析方法的正确性以及阻抗优化策略的有效性。

关键词：直流微电网双向DC-DC变换器输出阻抗优化直流母线电压波动抑制