基于空间矢量脉宽调制的三电平逆变器滤波器参数设计

基于LCL滤波器的三电平并网逆变器被越来越多地应用到高电压大功率场合,LCL滤波器具有高频阻带性能好、低频补偿能力强等优点,但参数确定难。LCL参数设计的关键在于桥臂侧电感的设计,该文在建立了三电平并网逆变器数学模型的基础上,考虑单位功率因数正弦波电流控制,结合三电平的空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)特性,得到桥臂侧纹波电流的变化规律,求得最大纹波电流,工程上要求最大纹波电流需要小于0.2倍的峰值电流,据此可以给出桥臂侧电感的设计范围。之后,考虑LCL的谐振影响并且将无功损耗限制在5%的系统额定功率,设计了滤波电容;取纹波电流衰减率为20%,设计了网侧电感。仿真和试验验证了所提出方法的正确性和可行性。     

基于比例复数积分的风力发电并网逆变器控制方法

针对现有新能源并网逆变系统存在控制算法复杂和硬件锁相环带来的成本增加等问题,该文提出了一种基于比例复数积分控制的双闭环控制新方法。该控制方法以比例复数积分控制作为电流内环,以功率源形式直流母线电压控制作为系统外环。前者解决了传统PI控制无法消除并网电流稳态误差的问题,后者实现了功率源直流母线电压的稳定,以保障并网系统正常可靠运行。该文对功率源输入并网逆变器的电流内环与电压外环的参数和性能进行了详细地分析,并搭建了基于Matlab/Simulink的仿真系统,验证了控制算法的正确性。在理论分析与系统仿真的基础上,采用TMS320F2812 DSP实现了系统数字化控制,并基于风力发电系统平台试验验证了所提出控制方法的可行性与有效性,结果表明网侧的功率因数保持在0.97以上,电网电流最大谐波约为2.13%,满足电网要求。     

混合多电平逆变器拓扑及调制方法

针对传统多电平逆变器需要的开关器件数量较多,输出电压谐波较大等问题,该文提出了一种非对称混合多电平逆变器拓扑,包括二极管钳位非对称多电平逆变器和电压源串并联状态切换的H桥多电平逆变器。在输出电压电平数相同的情况下,该逆变器拓扑能减少开关器件的数量。采用与混合多电平逆变器相适应的混合调制控制策略,该策略使大部分开关器件工作在低频状态,减少了开关损耗,避免了电流倒流,降低了输出电压的总谐波失真(THD),可以实现连续PWM调幅。通过仿真,验证了该逆变器拓扑及其调制策略的正确性。     

开关电感型Z源逆变器拓扑结构的设计与仿真

该文在开关电感型Z源逆变器的基础上提出一种高电压增益的开关电感型Z源逆变器。与传统的开关电感型Z源逆变器相比,新型拓扑不仅保留了X型的基本结构,而且将二极管和逆变桥的位置互换,同时增加了2个电感和6个二极管,这样可以减小电容电压应力,增大直流链路峰值电压,使输入电流具有连续性;另外,新型拓扑的控制方法简单,采用直接升压控制方法,它以正弦波为调制波、三角波为载波,是一种基于正弦脉宽调制控制技术的一种控制方法。在理论分析的基础上,对新型拓扑进行仿真试验,结果表明：当直通占空比为0.139、调制系数为0.85时,新型拓扑直流链路峰值电压为127.95 V,电容电压应力为39.50 V,而传统拓扑的直流链路峰值电压为89.65 V,电容电压应力为68.40 V,新型拓扑在获得较大直流链路峰值电压的同时,可以保证电容上承受的电压应力较小。通过仿真试验,验证了新型拓扑的优点。     

基于Takagi-Sugeno模糊模型的电流跟踪型光伏并网逆变器

逆变器是光伏并网发电中的关键设备,如何调整PWM控制信号的波形,输出与电网电压同频率同相位的电流,是并网逆变器设计中最重要的问题。在分析比较了光伏并网发电系统逆变器各种控制算法的基础上,推导出了单相全桥逆变电路功率开关管占空比关于并网电压和电流误差等可测量物理量的函数关系式,提出了一套基于Takagi-Sugeno模糊模型的PWM波形产生方法。该方法采用四输入双输出的结构,将并网电压和电流误差等可测物理量作为模糊控制器的输入量,经T-S模型模糊处理之后分别得到两组功率开关管的控制信号的占空比。该文最后以单相全桥逆变电路为例,给出了详细的仿真分析,结果显示由该方法生成的PWM控制信号较之传统滞环比较控制等,有开关频率低、硬件电路简单、谐波畸变率小等优势,可实现并网发电要求的单位功率因数。     

多电平逆变器三段法空间矢量脉宽调制算法设计

为解决传统七段法空间矢量脉宽调制(SVPWM)在高电平电力逆变器中应用受限的问题,该文提出了一种优化开关系统算法,即三段法SVPWM算法。优化算法采用了一种新型三角形划分法和60°坐标系。分析了附加开关的产生原因、最小化机理,详细表述了三段法开关序列的设计步骤并辅以实例。与传统七段法相比,三段法开关序列设计灵活,可最小化器件开关频率,降低开关损耗。在五电平级联型逆变器上对该调制策略进行了仿真研究,结果验证了该法的有效性和优越性。     

基于DSP太阳能光伏并网系统的应用研究

光伏并网发电是太阳能光伏发电应用发展的趋势。并网逆变器是光伏并网发电系统核心部件之一,基于TM S320LF2407 DSP芯片控制的并网系统。利用DSP丰富的外围电路和强大的功能实现并网系统的所有工作、控制和相应的保护功能等。并网逆变器采用前级DC/DC的boost升压结构电路,减少了系统体积和重量;后级DC/AC逆变器采用全桥逆变电路;且具有最大功率跟踪和反孤岛效应等功能。以DSP为控制核心的光伏并网系统具有可靠性强,工作效率高,稳定性好等优点。其加快了光伏并网发电系统的应用推广。     

组合式三相逆变器同步控制方法

为实现组合式三相逆变器输出电压的同步控制,该文以三台单相储能逆变器Y/△连接为例,对其离网模式及离并网预同步过程时的同步控制方法进行研究。该文在离网模式下采用基于CAN(controller area network)总线通信的基准时间同步与相位调整同步的主从同步控制方法;在此基础上,针对离并网预同步过程,该文提出了一种基于改进的二阶广义积分锁相环的频率调整同步控制方法,引入了逻辑判断控制器,实现了三相逆变器电压输出相位差时刻满足120°,保证了离网模式及离并网预同步过程时输出电压的同步,为离并网无冲击切换打下基础。最后,实际试验验证了该方法的可靠性和实用性。     

基于同步离散电流估计的磁轴承自传感方法与试验

针对自传感磁轴承的滤波法幅度解调模型结构复杂导致相移过大的问题,提出一种基于Cosine纹波的同步离散电流估计自传感方法。建立了磁轴承磁阻模型,得到了磁轴承开关工作电流与位移之间的关联变化规律。与以往的采样电流相比较,同步离散电流是同步于PWM周期并定点离散于其Cosine纹波函数为0处的采样电流,并建立了同步离散电流估计器(Synchronous-Sampling-based Discrete Current Estimator,SS-DCE)数学模型;该模型可消除主动磁轴承自传感路径中的滤波器,简化估计算法复杂度,从而使得历经估计器的相移减小。数值仿真结果表明:SS-DCE自传感算法在50～250μm量程范围内估计误差小于2.72%;在特征频率处幅值增益为2 dB,相位滞后为-22°,为系统稳定运行提供了158°相位裕度。搭建了自传感磁轴承实验平台,验证了SS-DCE的位移估计最大估计误差为5.06μm,对应的估计精度为2.53%,并获得较好的激励响应的跟随特性,研究结果为小相移的自传感磁轴承和高速运行的磁轴承设计提供参考。     

农业装备中三电平二极管箝位式逆变器拓扑结构的改进

传统的二极管箝位式(NPC)三电平逆变器结构中,中点电压波动过大将导致输出电压的谐波总畸变率（total harmonic distortion,THD）增大及开关器件损坏,影响了该结构在农业机电中的应用。该文提出了一种带中点电压自平衡的NPC三电平逆变器拓扑结构,通过在传统NPC三电平逆变器结构中加入一套由单相全桥逆变电路组成的电压主动补偿装置,对三相桥臂中点电压的波动进行主动补偿。实时检测三相桥臂中点电压,与给定值比较后,控制补偿装置实时产生补偿电压。不需要坐标变换,控制方案简单。同时对系统的稳定性进行了理论分析。仿真结果表明提出的拓扑结构能够将三相桥臂中点电压的波动控制在3%以下,并且在负载突变时,仍然能快速的平衡中点电压的波动,具有良好的动态性能。     

户用风水光直流微电网控制策略与实现

分布式能源、微电网和智能电网都是当前电力行业的热点课题。现有微电网研究集中在并网控制、潮流计算、建模与仿真、拓扑结构与控制等方面,实际投入运营的系统不多。该文在利用现有研究成果基础上,设计并研制了一套面向户用的微电网系统。该系统由风水光等电源、储能蓄电池、逆变器等单元构成,由微网调度器和远程SCADA系统进行监控和调度。通过系统分析、建模仿真和完善的功能设计,实现了智能调度与功率自动平衡、故障自愈和即插即用等功能,并在某农村投入试运行。研究成果对智能电网的智能能量管理和调度控制研究也具有借鉴意义。     

电网谐波下双馈发电机改进控制策略

电网低次谐波电压会造成双馈发电机(doubly fed induction generator,DFIG)定子电流畸变和电磁转矩脉动。通过电网5次、7次谐波电压下双馈发电机的数学模型建立与分析,揭示了电网谐波电压对双馈发电机定子电流畸变和电磁转矩脉动的影响机理,比较研究了基于比例积分(proportional integral,PI)控制与基于比例积分谐振(proportional integral resonant,PIR)控制的转子电流控制环的谐波抑制能力。并采用了基于R调节器的定子电流闭环和基于PIR调节器的转子电流内环的双馈发电机双闭环控制策略,有效的消除了双馈风力发电机定子输出电流中的5次,7次谐波和电磁转矩脉动,提高了其在电网电压低次谐波下的运行性能,仿真和试验验证了该控制策略的正确性。     

基于精确反馈线性化的单相并联APF电流滑模控制

有源电力滤波器(active power filter,APF)作为一种谐波和无功补偿装置,能够实时动态地跟踪并补偿电网中的谐波。该文针对单极性调制的单相并联APF进行了分析和数学建模;基于精确反馈线性化理论,重新构造了单相APF仿射非线性系统的输出函数;在此基础上通过非线性坐标变换将原系统转化为完全能控的线性系统,并在映射的微分同胚系统中设计了一个相对阶为r(r=2)的滑模控制器实现了对补偿电流的精确控制。所提方法在实现对APF输出电流精确控制的同时,简化了控制系统的总体设计。在Matlab仿真试验中,通过与传统PI控制的单相APF的补偿效果进行对比:采用传统PI控制和该文所提控制方法的单相APF补偿后的电流总谐波失真(total harmonic distortion,THD)分别为3.83%和1.18%,后者的动态性能也优于前者,验证了基于精确反馈线性化的滑模控制方式的优越性。最后,搭建试验平台佐证了该文所研究控制方法具有良好的动态响应、稳态性能以及鲁棒性。该研究可为今后单相APF和三相APF的控制方式改进提供参考。     

基于有限脉冲反应和径向基神经网络的触电信号识别

针对农村低压电网剩余电流保护与动作技术中,如何检测总泄漏电流中人体触电支路电流的难题,该文利用严格线性相位与任意幅度特性的FIR（finite impulse response）数字滤波技术和具有自适应性与最佳逼近特性的RBF（radial basis function）神经网络有机结合,提出一种基于FIR数字滤波的RBF神经网络作为触电电流信号的检测方法。首先,采用FIR数字滤波器选定合适的窗函数和滤波阶数,对触电试验获得的总泄漏电流及触电电流进行滤波预处理;然后,将预处理后的信号波形作为样本集,选定适合的RBF函数,建立从总泄漏电流中提取触电电流波形的3层RBF神经网络模型。仿真试验结果表明：该方法速度快且稳定,检测值与实际值的平均相对误差为3.76%,具有良好的适应性和实用性,对于研制新一代剩余电流保护动作装置具有重要意义。     

E类谐振逆变低频超声雾化喷头驱动电路研制

该文提出了一种E类谐振逆变低频超声雾化喷头驱动电路,以基本的E类谐振变换器为基础,结合超声喷头串联谐振时的等效电路,设计并制作了一款高功率、低成本的超声雾化驱动电路。介绍了电路结构、基本原理;分析了E类谐振逆变电路最佳工作状态下的电路特性;给出了最佳状态时理论分析、波形说明及公式推导。在理论参数设计的基础上,结合saber仿真软件对所求的理想参数验证,通过仿真波形图与实验波形图对比,结果表明,理论设计参数很好地符合仿真结果与实际结果。同时,详细分析了晶体管两端的并联电容的大小对电路的影响。     

基于无刷直流电机的风力机转矩模拟

针对风力发电技术的研究受到自然条件制约的问题,该文提出了一种新的利用无刷直流电机来代替风力机的模拟方案,通过控制无刷电机直流侧电流的方式实现转矩控制,电流环采用径向基函数神经网络与PI调节相结合的控制策略。利用Matlab/Simulink建立系统仿真模型,并搭建了基于DSP控制的无刷直流电机+永磁发电机的硬件平台,仿真和试验结果都与理论转矩相吻合,并有效降低了无刷电机的转矩脉动。该方法控制简单、精度高,为实际模拟系统的设计提供了一种新的思路。     

基于泄漏电流时频奇异谱和模糊聚类的触电故障诊断

针对实测触电故障信号具有非平稳特性而不易被辨识问题,提出了一种基于泄漏电流时频奇异谱和模糊聚类的触电故障诊断方法。首先,利用平滑伪威格纳-维尔分布(smoothed pseudo wigner-ville distribution,SPWVD)对触电故障信号进行时频分析并依据信号的能量分布特征选择时频区域;然后对选择的时频区域进行奇异谱分析,以获取的局部时频矩阵奇异值作为触电信号的特征量输入FCM,即可实现触电信号的故障诊断。对剩余电流保护装置试验平台上获取的实测触电故障信号的时频矩阵奇异值进行模糊C均值聚类,结果表明该方法识别准确率为97.50%,平均识别时间为0.008 5 s,其中植物和动物触电测试样本识别准确率分别为100%,95.00%,从而验证了基于泄漏电流时频奇异谱和模糊聚类的触电故障诊断方法的有效性,该研究可为研发新一代基于触电故障诊断的剩余电流保护装置提供理论依据和方法参考。     

Reactive natural phosphate enriched with filter cake enhances soil P content and noni seedlings growth*

One of the major challenges in crop production is increase efficiency of non-renewable P sources, or replace them with renewable sources. The objective of this study is to evaluate the effects of phosphorus (P) fertilization using reactive natural phosphate, filter cake, peat and biofertilizer on soil P content, foliar P content and growth of noni seedlings. The treatments were: control (without P fertilization); phosphorus; filter cake; phosphorus?+?filter cake; phosphorus?+?filter cake?+?peat; and phosphorus?+?filter cake?+?peat?+?biofertilizer. All treatments were replicated four times and arranged in a completely randomized design. The treatments phosphorus?+?filter cake; phosphorus?+ filter cake?+?peat; and phosphorus?+?filter cake?+?peat?+?biofertilizer increased phosphorus content in soil and in leaf, and the growth of noni seedlings. Our results indicates that natural reactive phosphate enriched with filter cake can be used as phosphate fertilizer on noni seedlings cultivation.