针对风电并网系统在运行中的强不确定性问题,提出一种应用于电流内环的一阶自抗扰控制1st-LADRC(first-order active disturbance rejection control)策略。首先分析了并网逆变器的频域模型并细化了耦合量,考虑实际误差,给出了真实值与测量值之间的关系式。然后,基于理论分析设计一个适用于电流内环的1st-LADRC,并基于频域分析法理论分析了系统的稳定性。最后,在Matlab/Simulink数字仿真平台,进行了不同工况的仿真验证,证明了所提控制策略的有效性、可行性。
随着碳化硅器件的发展,基于固态变压器SST(solid state transformer)的充电站供电架构相比传统基于工频变压器的方案在效率、功率密度及扩展性等方面已展现出优势。为此,提出一种基于三电平功率单元输入串联输出并联的模块化SST。其中,隔离DC-DC级采用串联半桥LLC变换器,分析其软开关实现条件和参数设计表明,与中点箝位型三电平LLC相比更易实现ZVS,更适合高频高效运行。为实现单元间均压均流,基于后级均压前级均功率的协调控制思想,提出一种基于直流链电压反下垂的分布式控制方法,可同时实现均压、均功率和输出电压二次调节等多个目标。所提方法在一台电压10 kV、功率360 kW的SST样机上得到了实验验证。
针对传统准Z源逆变器QZSI(quasi-Z-source inverter)升压能力和功率协调控制能力的不足,提出将储能电池与开关电感型准Z源逆变器相结合,构成储能型开关电感准Z源逆变器ES-SLQZSI(energy-storage switched-inductor QZSI),提高了系统升压倍数和功率协调能力。针对ES-SLQZSI系统,提出一种基于有限集模型预测控制FCS-MPC(finite control set-model predictive control)结构的功率控制策略,在单级变换系统中实现了最大功率点追踪MPPT(maximum power point tracking)和并网功率控制。建立ES-SLQZSI的离散时间模型,并基于此模型设计了预测函数与代价函数,然后设计了光伏功率MPPT模块和输出功率管理模块。相比于传统多级结构的储能光伏系统,所提系统结构简单,无需额外的DC-DC变换器。相比于传统双环PI+PWM控制策略,所提方法简单易行,所需PI控制器少,无需PWM调制器,且动态响应速度优良,适合被控变量较多的非线性系统。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。
传统的单矢量直接功率控制SDPC(single-vector-based direct power control)以其结构简单和动态响应快等优点在双馈电机DFIG(doubly-fed induction generator)并网发电控制中得到了广泛研究,但同时具有高采样频率、变开关频率和稳态脉动大等缺点。在传统矢量表直接功率控制的基础上,将占空比优化的思想引入双馈电机直接功率控制中,深入研究了双矢量直接功率控制,以期在取得较快动态响应的同时,减低稳态功率脉动。最后搭建了实验平台对3种直接功率控制方法的动静态性能进行了实验验证和比较,为实际应用中控制算法的选择提供了理论和实验依据。
为解决低压电网线路中由于电压调节技术原因导致电压畸变的问题,提出了一种新型低压电网线电压调节器LVR(line voltage regulator),并设计了磁控电感MCI(magnetically controlled inductor)元件。该元件可以使用一个较小的铁芯,省去了开关元件和其他运动部件,减小了铁损耗和材料损耗。基于MCI设计三相电路模型及实验平台,通过实验与仿真结果,对比电压的变化和效率均达到预期结果,验证了具有电压的无极调节功能和高鲁棒性,使得该器件可以用于低压电网电路的调节,为电压调节器的进一步研究提供参考。