Z源NPC三电平变换器恒功率并网控制策略研究

Z源中点钳位式(NPC)三电平变换器把逆变和升压两种环节结合在一起,结构简单、工作效率高,但是针对这种结构输出的无功功率研究较少。提出了一种Z源NPC三电平变换器的恒功率并网控制策略。首先对这种变换器的结构及原理进行分析；再把恒功率控制引入到这种变换器的并网控制中,并采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)实现了变换器的并网控制。MATLAB/Simulink软件仿真结果证明了这种变换器能够提高电压升压比。该控制策略可使变换器输出的有功功率、无功功率稳定于设定值,且并网电流谐波较低。     

电容均压三相四开关变换器预测功率控制

三相四开关变换器直流侧分离电容电压不平衡,将降低其并网电能质量,缩短电解电容寿命。针对该问题,提出了一种直流侧分离电容电压均衡的模型预测功率控制策略。基于αβ两相静止坐标系分析电压矢量,建立功率预测模型。由于直流侧电容中点电压偏差值含有交流分量和直流分量,使用低通滤波器提取直流分量后计算功率补偿值,并计入给定功率,进行模型预测功率控制,实现直流侧分离电容电压均衡。该控制策略无需锁相环和PWM调制,易于实现。通过仿真和试验对其动、静态特性进行分析,验证了所提出控制策略的有效性和可行性。     

考虑局部遮挡的太阳能无人机能源控制

针对太阳能无人机在飞行状态下可能出现的太阳能电池局部遮挡情况，开展相应的太阳能电池最大功率点追踪算法和能源控制研究。通过将发光亮度引入相对吸引力计算过程对萤火虫算法进行改进，实现了局部阴影情况下太阳能电池最大功率点的高效追踪。以此为基础，设计了考虑局部遮挡情况下太阳能无人机的太阳能电池/蓄电池混合能源状态机控制规则。以"蒲公英I"无人机为例，建立了太阳能电池阵列模型，开展了考虑局部遮挡情况下太阳能电池最大功率点追踪仿真实验；基于"蒲公英I"飞行剖面，开展了考虑局部遮挡情况的混合能源控制仿真试验。研究结果表明：改进的萤火虫算法可以实现在局部阴影情况下太阳能电池最大功率点的有效跟踪，与萤火虫算法相比收敛时间更短、且功率波动幅度更小；采用改进萤火虫算法和状态机能源管理策略，在考虑局部遮挡的飞行状态下可以实现太阳能电池/蓄电池之间的合理功率分配与控制。     

基于预测电流控制的光伏并网系统最大功率点跟踪算法

针对光伏发电的突变性及昼发夜停特性提出一种新型的基于预测电流控制的光伏并网系统最大功率点跟踪(MPPT)算法。根据实际情况考虑光伏阵列的非线性特性,最大功率点周围光伏电压的振荡及逆变器、滤波器的设计等。为了确保系统采用控制算法的稳定性,MPPT的设计应运而生,在此基础上通过改进算法从光伏系统的电压与电流预测基准电流进而控制光伏并网系统。通过与传统的波动相关控制方法对比给出了仿真结果。仿真结果表明:在光照发生突变时,与传统的波动相关控制法相比,提出的改进算法的跟踪速度较之提升9.3%,并能够准确跟踪光伏并网系统最大功率点,且性能稳定可靠。     

不锈钢导管安装感应钎焊过程控制

研制开发了基于PLC的数字智能PID控制算法,与全桥逆变直流调功技术、光纤传光和辐射测温技术相结合,实现了钎焊过程的数字化精确控制.试验结果表明,该方法很好地满足了工件的钎焊特性,改善了焊接区域的温度场分布,减少了焊接缺陷,提高了焊接质量.     

一种改进的LCL并网逆变器控制方法的研究

LCL型滤波器相对于L型滤波器对交流侧电流中的高频谐波有更强的抑制能力,因此也越来越多地被用于逆变器中。研究了在独立工作模式和并网逆变模式间的切换过程中如何做到无扰动切换。在独立和并网逆变两种模式下分别对空载电压和并网电流直接控制。在对比传统电压电流控制情况下, 对电压电流控制进行改进。通过MATLAB/Simulink仿真平台,建立了LCL型滤波的逆变器并网模型,仿真分析证明了可行性。     

浅谈如何选用变频器

变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交一直一交方式（VVVF变频或矢量控制变频）,先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器,逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,且输出为PWM波形,中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。     

双通道噪声激励与主动控制系统研究

以计算机声卡作为噪声发生装置,运用MATLAB驱动VXI总线仪器,构建一个实验室双通道声试验控制系统,采用多输入多输入比例均方根控制算法实现对空间两点噪声功率谱的控制,使两点的响应谱同时满足控制目标。进行了仿真分析与多次模拟试验,最后给出了两点噪声控制的试验结果,结果表明该控制系统基本能够满足控制要求,验证了文中方法的可行性,为噪声环境试验的深入研究提供了一定的参考价值。     

集成低频脉冲功率解耦端口的机载电源系统

为了消除高峰均功率比低频脉冲负载对有限容量机载交流供电系统的周期性冲击等不利影响,对开关器件进行集成和复用,提出了能够同时提供功率解耦端口和直流输出端口的三端口功率解耦整流器。通过将三端口整流器与DC/DC变换器组合,构造出集成低频脉冲功率解耦端口的机载电源系统,实现了直流侧周期性脉动功率和交流源侧功率的解耦,并保证低频脉冲负载正常供电需求。详细分析了三端口整流器的工作原理,提出了与之相适应的功率控制方法和调制策略,基于开关器件分时复用原理,实现了交流端口到两个直流端口的功率传输和分配,并实现了两个直流端口功率切换过程的平滑过渡。实验结果验证了所提三端口脉冲功率解耦整流器的有效性和可行性。     

不平衡电网三相四开关变换器预测功率控制

为了提高三相四开关变换器并网电能质量,提出一种适用于不平衡电网条件的有限控制集模型预测直接功率控制策略。分析三相四开关变换器的工作机制和电压矢量变化关系,并建立其功率预测模型。使用αβ静止坐标系下的电网电压以及其90°延迟信号计算功率补偿值,设计价值函数,选择最优电压矢量对应的开关状态。该控制策略无需传统的正负序分离控制及锁相环技术,易于实现。仿真和试验结果表明,在不平衡电网条件下,所提出的控制策略能够有效降低并网电流畸变,消除功率波动,提高并网电能质量。     

Single-phase grid-connected PV system using three-arm rectifier-inverter

A grid-connected photovoltaic (PV) power supply system with on-line voltage regulation capability is presented. It employs the three-arm rectifier-inverter topology with PV modules connected directly on the dc-link. The common-arm is with line-frequency switching and synchronous to the input voltage, aiming for a lower switching loss and decoupling the control of rectifier and inverter portions. As a result, the rectifier and inverter portions can be controlled independently with the rectifier-arm and inverter-arm, respectively. For maximum power point tracking (MPFF) of the PV modules and balancing the power among utility, PV, and the load, a variable dc-link voltage is adopted and controlled by the rectifier-arm based on the MPPT control algorithm. The inverter-arm then regulates the load voltage with good regulation and low distortion. Due to large variation of the dc-link voltage, a feedforward plus feedback control technique with variable gain is developed to keep constant bandwidth of the current loop at any operation condition. Therefore, the performance of the rectifier and inverter portions can be ensured. A system containing a 2 kVA converter and a 1.2 kW PV module is set up, and some experimental results are provided for demonstrating the effectiveness of the proposed method.     

基于变步长与非对称模糊的光伏MPPT控制策略

针对于光伏发电系统的输出特性,容易受到外界变数的影响而出现非对称的强非线性特征,输出的功率会偏离最大输出功率点的现象。分析了最大功率点跟踪的几种常用控制策略的优缺点,对PU曲线进行了分析,提出了非对称模糊与变步长电导增量法相结合的控制策略。这里的变步长电导增量法可以在远离最大功率点两侧时,快速靠近最大功率点,当进一步靠近最大功率点区间附近时,采取非对称模糊控制进行寻优,能够较好地削弱系统在最大功率点周围的振荡现象,提升整个系统的稳定性能。通过MATLAB/Simulink进行建模仿真对比,得出所提的方法有较好的动态性能。     

Optimized one-cycle control in photovoltaic grid connected applications

The use of one-cycle control (OCC) for maximum power point tracking (MPPT) and power factor correction (PFC) in grid connected photovoltaic (PV) applications is discussed. Circuit and operating parameters of the one cycle-based controller of a cost-effective single-stage inverter are optimized in order to obtain the best performances of the system under different irradiance levels. Firstly, design constraints are formulated which allow to get a very efficient OCC operation in terms of power extracted from the PV array, stability, and PFC. Afterwards, such constraints are used to perform the parametric optimization of the one cycle controller by means of suitable heuristic approaches. Various selection criteria of the best parameters set under different conditions are discussed and applied. Finally, a customized perturb and observe (P&O) control is applied to the optimized one cycle controlled single-stage inverter in order to perform a real MPPT in presence of varying irradiance conditions. Subjects described here are covered by the Italian Patent Application SA2005A000014-13.07.2005 and PCT Application PCT/IT2005/000747-20.12.2005     

基于改进粒子群优化模糊控制的MPPT算法研究

在光照强度和温度变化时,常规的最大功率点跟踪(MPPT)算法难以快速准确地跟踪光伏系统最大功率点。针对此问题,设计了一种改进粒子群优化算法(PSO)的模糊控制器。首先,依据常规MPPT特性,设计了一种带调整因子的模糊控制算法以快速收敛到最大功率点；然后,采用参数自适应PSO对设计的模糊控制器调整因子进行动态优化。仿真结果表明:所设计的参数自适应PSO优化模糊控制器能快速准确地跟踪最大功率点,保证了MPPT的动态响应速度和稳态精度,提高了光伏系统的工作效率。     

MPPT of photovoltaic systems using extremum - seeking control

A stability analysis for a maximum power point tracking (MPPT) scheme based on extremum-seeking control is developed for a photovoltaic (PV) array supplying a dc-to-dc switching converter. The global stability of the extremum-seeking algorithm is demonstrated by means of Lyapunov's approach. Subsequently, the algorithm is applied to an MPPT system based on the "perturb and observe" method. The steady-state behavior of the PV system with MPPT control is characterized by a stable oscillation around the maximum power point. The tracking algorithm leads the array coordinates to the maximum power point by increasing or decreasing linearly with time the array voltage. Off-line measurements are not required by the control law, which is implemented by means of an analog multiplier, standard operational amplifiers, a flip-flop circuit and a pulsewidth modulator. The effectiveness of the proposed MPPT scheme is demonstrated experimentally under different operating conditions.     

永磁直驱风电系统中最大功率点跟踪控制优化的仿真研究

分析了风力机特性、永磁直驱电机模型、变换器控制策略及各种功率跟踪控制算法优缺点,并提出一种基于爬山搜索法的最大功率点跟踪(MPPT)控制方法的优化。在MATLAB/Simulink环境下搭建了永磁直驱风力发电系统模型,仿真分析了控制方法对最大功率点的跟踪效果,结果表明当风机起动及风速变化时MPPT控制方法能够使系统快速稳定在新的工作点,捕获得最大功率。由此验证了改进优化后的控制方法及所搭建模型的准确性与有效性。     

1/spl phi/ 3W grid-connection PV power inverter with partial active power filter

This paper presents a single-phase three-wire (1/spl phi/ 3W) grid-connection photovoltaic (PV) power inverter with a of partial active power filter (PAPF) feature, which can not only deal with PV power but filter current harmonics and improve power factor. Once the processed power exceeds the switch ratings, the inverter can reduce its output reactive power and harmonic power, while still supplying the maximum real power generated by the PV arrays. In the derivation of control laws, a limit circle is defined to confine the output power of the inverter. To determine the power that the inverter can process, the instantaneous reactive power of a 1/spl phi/ 3W system is defined and used to calculate reactive power, which can avoid complex detections of phase angle and magnitude of the fundamental component of a nonlinear load current. Simulation results and experimental measurements have verified the proposed algorithm and the feasibility of the inverter.     

大容量直驱风电机组级联直流组网系统设计

传统交流组网风电场系统存在多次电能转换、成本高的问题。针对这个问题,设计了一种大容量直驱风电机组级联直流组网海上风电场系统,其直接将每台机组的直流输出级联形成高压直流进行传输,而无需额外的海上升压站平台。风电机组采用了永磁直驱风力发电机及其变流器,其中变流器包括了AC/DC单元和DC/DC单元,并设计了控制策略,即通过DC/DC单元的占空比调节来实现电流的持续输出和最大功率跟踪。陆基逆变电站采用晶闸管型逆变器,设计了工作模式和控制策略,其主要功能是实现高压直流链路的电压电流调节。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,搭建了容量为150 MW的风电场系统进行了仿真计算,计算结果验证了该系统具有较高的鲁棒性和对风速变化的适应性,同时每个机组都能独立的实现最大风能捕获。     

一种单相光伏并网逆变器改进预测电流控制算法

光伏并网逆变器传统预测电流控制算法由于采样与计算延时会造成差一拍控制,使得逆变器并网电流不能很好地跟踪目标电流,同时逆变器滤波电感模型值与实际值有误差时会造成并网电流谐波大,还可能导致系统不稳定。为克服这些不足,提出了一种改进的预测电流控制方法,可提前一个采样周期对并网逆变器输出电压进行预测,同时利用递推最小二乘法对电感参数进行在线辩识。仿真和试验结果表明所提方法有效提高了逆变器并网电流对目标电流的跟踪精度,减小了并网电流的谐波分量,提高了由逆变器进网的电能的质量。