基于分层结构的级联H桥整流器预测控制研究

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作者 韩金刚 吕肖佳 +1 位作者 李翔宇 汤天浩 《电力电子技术》 2025年第4期107-110,116,共5页

为了解决传统有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)方法运算量大,多目标控制时权重因子设计繁琐等问题,提出了一种分层单目标MPC方法。以级联H桥(CHB)整流器为控制对象,建立控制变量的单目标评估函数,直接计算得到最优值,减少系统的计算量,... 为了解决传统有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)方法运算量大,多目标控制时权重因子设计繁琐等问题,提出了一种分层单目标MPC方法。以级联H桥(CHB)整流器为控制对象,建立控制变量的单目标评估函数,直接计算得到最优值,减少系统的计算量,并采用分层结构对并网电流和输出直流侧电容电压进行控制。与传统的多目标评估函数通过评估和比较所有可能的开关组合来确定最优状态不同,该方法不需要比较来确定最优状态,计算量明显减少。同时,借鉴相邻电平思想,进一步限制所用的分层MPC算法,使得预测的结果更加准确。最后通过实验验证了所提方法的正确性,与FCS-MPC相比,控制器的执行时间减少了24.3%。 展开更多

关键词 整流器 模型预测控制 分层结构

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半直驱永磁同步风力发电系统建模与电流解耦控制研究 被引量：14

2

作者 韩金刚 陈昆明 汤天浩 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期110-115,共6页

提出一种永磁同步半直驱型风力发电系统,采用双PWM变流器,实现能量双向流动和高功率密度电能变换。基于该系统,提出一种HDCWPS变流的整流并网控制策略:通过对机侧变流器的控制,实现风能的最大功率跟踪;通过对网侧变流器的控制,实现对直... 提出一种永磁同步半直驱型风力发电系统,采用双PWM变流器,实现能量双向流动和高功率密度电能变换。基于该系统,提出一种HDCWPS变流的整流并网控制策略:通过对机侧变流器的控制,实现风能的最大功率跟踪;通过对网侧变流器的控制,实现对直流母线电压和并网功率因数的控制。采用Matlab/Simulink搭建其仿真模型,通过仿真试验证明了该控制策略的正确性。 展开更多

关键词 风力发电系统 永磁同步发电机 双PWM变流器 矢量控制 电流解耦控制

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统一电能质量调节器串联变流器多频级联无源控制研究 被引量：8

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作者 慕小斌 王久和 +2 位作者 孙凯 吴卫民 吴学智 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第16期4769-4779,共11页

统一电能质量调节器的串联变流器数学模型是高阶模型,为了在频域中提高高阶控制系统的动静态性能,提出一种多频级联无源控制策略。首先,采用傅里叶变换技术对其交流数学模型进行频谱分解及多频直流建模,然后在被指定的频率模型上将系统... 统一电能质量调节器的串联变流器数学模型是高阶模型,为了在频域中提高高阶控制系统的动静态性能,提出一种多频级联无源控制策略。首先,采用傅里叶变换技术对其交流数学模型进行频谱分解及多频直流建模,然后在被指定的频率模型上将系统降阶成级联的低阶模型;针对此级联低阶模型进行了一种新型无源控制器设计,理论分析表明所提的控制器不仅在频域上实现了对串联变流器的灵活控制,而且在无法获知控制对象精确模型时也实现了零稳态误差控制,有效克服了传统无源控制器控制性能依赖控制对象模型精度的缺点。最后,进行实验验证,实验结果表明所提的控制策略是可行的。 展开更多

关键词 统一电能质量调节器 串联变流器 高阶系统 多频 级联控制 无源控制

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UPQC并联变流器频域无源控制策略研究 被引量：1

4

作者 慕小斌 王久和 +2 位作者 孙凯 吴卫民 吴学智 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期93-99,共7页

为了提高统一电能质量控制器(UPQC)中并联变流器的频域补偿性能,本文提出在频域中设计一种多频无源控制策略.采用傅里叶变换技术对其交流数学模型进行频谱分解及多频直流建模,在被指定频率的直流模型上实施所提的控制器设计,理论分析表... 为了提高统一电能质量控制器(UPQC)中并联变流器的频域补偿性能,本文提出在频域中设计一种多频无源控制策略.采用傅里叶变换技术对其交流数学模型进行频谱分解及多频直流建模,在被指定频率的直流模型上实施所提的控制器设计,理论分析表明该控制策略能够实现对并联变流器的指定频率控制,而且除了适用于三相系统外也适用于单相系统,可实现分相控制.该策略改善了传统在基频模型上设计的无源控制策略在跟踪多频指令信号时控制性能下降的现象.实验结果表明所提的控制策略可将谐波补偿率提高到95%. 展开更多

关键词 统一电能质量控制器 傅里叶变换 频域 无源控制

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两电平可升压自然软开关DC/AC变流器发热均衡控制研究 被引量：1

5

作者 陈建明 吴卫民 +1 位作者 耿攀 叶银忠 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2011年第1期28-31,73,共5页

介绍了一种能有效整合DC/DC和DC/AC两级电能变换的自然软开关逆变器拓扑结构,详细分析了该拓扑工作在特殊直通零矢量时,逆变器开关管的转换过程。指出采用传统单一锯齿载波调制模式势必引起输出逆变器上下桥臂开关管发热失衡。为此,提... 介绍了一种能有效整合DC/DC和DC/AC两级电能变换的自然软开关逆变器拓扑结构,详细分析了该拓扑工作在特殊直通零矢量时,逆变器开关管的转换过程。指出采用传统单一锯齿载波调制模式势必引起输出逆变器上下桥臂开关管发热失衡。为此,提出一种适用于此拓扑的优化控制方案,在获得最佳软化效果的同时,维持逆变器上下桥臂开关管发热均衡。实验证明优化控制方案的有效性。 展开更多

关键词 直通短路 软开通 软关断 热均衡

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基于重复控制的单相分时复合级联光伏逆变器控制 被引量：15

6

作者 耿攀 吴卫民 +1 位作者 叶银忠 刘以建 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期116-122,共7页

将比例积分控制(PI)和重复控制(RC)相结合的控制方案应用于一种单相分时复合级联光伏逆变器系统,以提高整个系统的静态性能。通过对重复控制内模的数学分析和系统离散域伯德图分析,在理论上指出了重复控制能实现无静差补偿,但补偿信号... 将比例积分控制(PI)和重复控制(RC)相结合的控制方案应用于一种单相分时复合级联光伏逆变器系统,以提高整个系统的静态性能。通过对重复控制内模的数学分析和系统离散域伯德图分析,在理论上指出了重复控制能实现无静差补偿,但补偿信号会滞后一周期。按提出控制方案补偿后,系统可以同时获得较好的相频特性和幅频特性。最后通过1kW样机上的实验验证了以上理论分析的正确性。 展开更多

关键词 分时 光伏逆变器 重复控制 离散域伯德图

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单相LCL并网逆变器电流控制综述 被引量：15

7

作者 吴卫民 刘松培 +1 位作者 何远彬 耿攀 《电源学报》 2011年第2期51-58,共8页

并网逆变器采用LCL滤波器方式的高频滤波效果优于单电感滤波器,但是由于电容支路的引入,将明显增加控制难度。就采用LCL滤波器的并网逆变器基本控制策略而言,可以大体分为三种:采用逆变器侧电感电流反馈的间接电流控制策略,采用电网侧... 并网逆变器采用LCL滤波器方式的高频滤波效果优于单电感滤波器,但是由于电容支路的引入,将明显增加控制难度。就采用LCL滤波器的并网逆变器基本控制策略而言,可以大体分为三种:采用逆变器侧电感电流反馈的间接电流控制策略,采用电网侧电感电流反馈的直接电流控制策略,以及采用部分逆变器侧电感电流和部分电网侧电感电流反馈的混合控制策略。每一种控制策略可以采用不同的控制器来实现具体控制。文中以单相LCL并网逆变器为例,对当前文献报道的主要控制方案的性能进行了详细分析和比较。 展开更多

关键词 LCL滤波器 逆变 并网 控制策略

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一种内同步高精度锁相环技术研究 被引量：2

8

作者 耿攀 吴卫民 +2 位作者 陈建明 叶银忠 刘以建 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2011年第2期75-78,共4页

本文提出一种适用于数字控制的内同步高精度锁相环方法。本方法实现简单,在系统正常工作情况下可以高精度跟踪电网同步信号。在失去电网同步信号后依然可以使系统按照原来的频率和相位继续稳定运行,更适用于需要在并网、离网自由切换工... 本文提出一种适用于数字控制的内同步高精度锁相环方法。本方法实现简单,在系统正常工作情况下可以高精度跟踪电网同步信号。在失去电网同步信号后依然可以使系统按照原来的频率和相位继续稳定运行,更适用于需要在并网、离网自由切换工作的系统。本文首先详细分析了此处带内同步程序锁相环的工作原理,然后推导了采用这种锁相方法的具体精度,最后通过1kW样机实验验证了提出方法的正确性。 展开更多

关键词 数字控制 内同步 锁相环 同步信号

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直驱式永磁同步风力发电机稳态模型与最大功率跟踪控制 被引量：6

9

作者 汤天浩 陈新红 +1 位作者 彭东恺 韩金刚 《电源学报》 2011年第3期13-20,共8页

针对直驱式永磁同步风力发电系统最大功率点跟踪问题,通过风力机、永磁同步发电机、三相不控整流桥、DC-DC变换器等的等效电路分析,建立了系统的稳态数学模型,推导出交流侧电功率的计算、最大功率点的捕获与直流电压等的相关计算公式,... 针对直驱式永磁同步风力发电系统最大功率点跟踪问题,通过风力机、永磁同步发电机、三相不控整流桥、DC-DC变换器等的等效电路分析,建立了系统的稳态数学模型,推导出交流侧电功率的计算、最大功率点的捕获与直流电压等的相关计算公式,进而采用功率信号反馈(PSF)算法实现最大功率点跟踪(MPPT)控制,然后在Matlab/Simulink中搭建模块对系统进行仿真,仿真结果验证了系统的可行性。 展开更多

关键词 风力发电 等效电路分析 稳态模型 最大功率点跟踪(MPPT)控制

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单相分时复合级联光伏逆变器的对比研究 被引量：1

10

作者 耿攀 吴卫民 +1 位作者 叶银忠 刘以建 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2010年第4期57-61,共5页

本文通过对两种拓扑结构十分相似的单相分时复合级联光伏逆变器建模分析,揭示了这两种电路因滤波电路位置不同产生的本质区别。在"Boost"工作阶段,一个系统的小信号模型为典型四阶系统,而另一个为性能与二阶系统相似的特殊四... 本文通过对两种拓扑结构十分相似的单相分时复合级联光伏逆变器建模分析,揭示了这两种电路因滤波电路位置不同产生的本质区别。在"Boost"工作阶段,一个系统的小信号模型为典型四阶系统,而另一个为性能与二阶系统相似的特殊四阶系统。两个系统的补偿器设计也相差很多,一个系统需要设计包含两对共轭零点和一个积分器的补偿器,而另一个系统只需要一个简单的PID补偿器。理论分析和样机对比实验表明:特殊四阶系统拓扑在控制性能方面明显优于另一种拓扑。 展开更多

关键词 分时复合级联 光伏逆变器 特殊四阶系统 PID补偿器

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基于模糊控制的海流发电系统能量管理 被引量：2

11

作者 韩金刚 李旭 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1406-1414,共9页

海流流速的波动导致海流发电功率的波动,采用钒电池和超级电容组成的混合储能系统改善电能质量,平滑海流发电功率。随着大功率海流发电系统的研究和商用,储能系统的容量也随之不断增大。为降低储能系统中超级电容组的额定容量,提出了基... 海流流速的波动导致海流发电功率的波动,采用钒电池和超级电容组成的混合储能系统改善电能质量,平滑海流发电功率。随着大功率海流发电系统的研究和商用,储能系统的容量也随之不断增大。为降低储能系统中超级电容组的额定容量,提出了基于模糊控制的低通滤波优化算法的能量管理策略,并搭建了3 MW海流发电系统仿真模型。仿真结果表明:所提出的能量管理策略可以有效降低超级电容组的额定容量,同时能够避免超级电容的过充与过放,使超级电容的荷电状态保持在合理范围内。 展开更多

关键词 海流发电 混合储能 能量管理策略 模糊控制 低通滤波

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电动汽车动力电池测试系统的变流及控制

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作者 刘艺 韩金刚 汤天浩 《电源学报》 CSCD 北大核心 2018年第3期144-150,共7页

动力电池的动态性能直接影响电动汽车的起动、加速、续航、快速充电等指标。分析动力电池的测试要求和方法,选择结合实际路况的变功率测试,使用动态应力测试DST(dynamic stress test)标准功率曲线作参考曲线。模拟工况下电池测试设备要... 动力电池的动态性能直接影响电动汽车的起动、加速、续航、快速充电等指标。分析动力电池的测试要求和方法,选择结合实际路况的变功率测试,使用动态应力测试DST(dynamic stress test)标准功率曲线作参考曲线。模拟工况下电池测试设备要求,选用交错并联双向DC/DC变换器为拓扑结构,详尽阐述了变换器的工作原理,给出了参数设计和控制方法。采用TMS320F28335为控制核心,搭建了硬件实验平台进行测试。实验结果表明,所采用的控制方法能实现交错并联双向DC/DC变换器的快速响应,实现能量的双向流动,满足电动汽车动力电池测试的应用要求。 展开更多

关键词 动力电池 动态工况测试 动态应力测试(DST) 双向DC/DC变换器

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组合式正弦波高频链逆变器 被引量：8

13

作者 吴卫民 汤天浩 +3 位作者 彭青松 马昌赞 谭惊涛 应建平 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期56-60,共5页

提出一种新型的组合式正弦波高频链逆变器,与传统高频链或带Boost升压环节的DC/AC逆变器相比,在成本不增加的前提下,提高了效率。文中给出了详细的理论分析并做出了相应的比较。4kW、165V直流输入,220V交流输出的样机实验证实了所提方... 提出一种新型的组合式正弦波高频链逆变器,与传统高频链或带Boost升压环节的DC/AC逆变器相比,在成本不增加的前提下,提高了效率。文中给出了详细的理论分析并做出了相应的比较。4kW、165V直流输入,220V交流输出的样机实验证实了所提方案的优越性。 展开更多

关键词 高频链 逆变器 升压 效率

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两电平自然软开关AC／DC／AC变流器 被引量：5

14

作者 吴卫民 汤天浩 +2 位作者 彭青松 钱照明 彭方正 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期47-51,共5页

一种单相交流输入三相交流输出的两电平可升压自然软开关AC/DC/AC变流器。与传统采用不可控整流的AC/DC/AC变流器相比,主电路中增加了一个电感和一个辅助可控开关。采用以锯齿载波调制为基础的电压空间矢量法之后,可以提高电网输入的功... 一种单相交流输入三相交流输出的两电平可升压自然软开关AC/DC/AC变流器。与传统采用不可控整流的AC/DC/AC变流器相比,主电路中增加了一个电感和一个辅助可控开关。采用以锯齿载波调制为基础的电压空间矢量法之后,可以提高电网输入的功率因数,有效提升直流电压,辅助可控开关软开关动作以及大部分逆变器开关软开关动作。详细介绍了以锯齿载波调制为基础的电压空间矢量法的基本实现原理,并通过实验加以验证。 展开更多

关键词 软开关 变流器 零电压 零电流

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两级式三相自然软开关DC/AC逆变器 被引量：4

15

作者 耿攀 吴卫民 +1 位作者 叶银忠 刘以建 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第30期39-44,共6页

随着可再生能源并网发电受到越来越多的关注,并网逆变器得到了广泛应用,人们期望并网逆变器在不同负载等级下和宽输入电压范围内实现均能高效率。该文提出一种两级式三相自然软开关DC/AC逆变器拓扑。该拓扑与传统带Boost升压电路的三相... 随着可再生能源并网发电受到越来越多的关注,并网逆变器得到了广泛应用,人们期望并网逆变器在不同负载等级下和宽输入电压范围内实现均能高效率。该文提出一种两级式三相自然软开关DC/AC逆变器拓扑。该拓扑与传统带Boost升压电路的三相逆变器相比,在直流平波电容支路增加了一个辅助开关。通过适当的时序控制可以实现Boost开关管零电压开通,辅助开关工作在全软状态,输出级逆变器软开关次数比传统方案多12.5%。首先分析该种拓扑的工作原理;然后分析第2级电路的具体软化次数;最后,通过10kW样机上的实验验证理论分析。 展开更多

关键词 自然软开关 三相逆变器 效率 升压

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LLCL型单相并网逆变器在不同滤波电感组合情况下的损耗计算 被引量：4

16

作者 吴慧韫 吴卫民 +1 位作者 黄敏 Frede Blaabjerg 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2013年第3期16-21,35,共7页

随着LLCL型并网滤波器的提出,大电流纹波工况下工作的并网逆变器受到重视;此时,如果按传统方法进行逆变器的效率分析会带来偏差。本文提出了一套完整的并网逆变器的效率计算方法,并以采用不连续单极性调制的LLCL型单相并网逆变器为例进... 随着LLCL型并网滤波器的提出,大电流纹波工况下工作的并网逆变器受到重视;此时,如果按传统方法进行逆变器的效率分析会带来偏差。本文提出了一套完整的并网逆变器的效率计算方法,并以采用不连续单极性调制的LLCL型单相并网逆变器为例进行了损耗分析与计算。具体推导了逆变器侧的电感电流表达式,然后根据IGBT的特性及制造商提供的特性参数,采取曲线拟合的方法来计算逆变器的损耗,这使得并网逆变器在大纹波电流条件下的效率计算更为准确,也对LLCL滤波器的初始设计或参数优化有着重要的指导性作用。该方法也适用于采用其他调制方式或其他滤波器的并网逆变器的损耗计算。最后,基于2 kW的单相并网逆变器平台,将理论分析结果与实验结果进行了对比验证分析。 展开更多

关键词 LLCL型滤波器 单相并网逆变器 电感 功率器件 损耗 效率

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新型级联式分时复合高频DC/AC逆变器 被引量：3

17

作者 吴卫民 耿攀 +1 位作者 王晓丽 汤天浩 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期157-160,174,共5页

通过数学建模详细分析了传统分时复合高频正弦波逆变器控制,当输入电压较低时,它难以胜任光伏逆变器的最大功率点跟踪。在此基础上提出了一种由降压型Current-Fed电路与分时复合脉冲调制逆变器级联组合而成的新型高频正弦波逆变器拓扑... 通过数学建模详细分析了传统分时复合高频正弦波逆变器控制,当输入电压较低时,它难以胜任光伏逆变器的最大功率点跟踪。在此基础上提出了一种由降压型Current-Fed电路与分时复合脉冲调制逆变器级联组合而成的新型高频正弦波逆变器拓扑。与传统方案相比较,它有更高的功率密度和更好的控制特性。通过3.5kW的样机实验验证了控制方法的可行性。 展开更多

关键词 级联 分时复合 电流反馈 正弦波逆变器

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一类半波对称FFT改进算法与电网谐波分析 被引量：3

18

作者 汤天浩 郑慧 《电源学报》 2011年第2期80-85,共6页

在深入分析快速傅里叶变换(FFT)方法的基础上,针对一类电网信号具有半波对称性的特点,提出了一种改进的FFT算法。该算法对于只含奇次谐波分量的一类半波对称波形,省去了偶次谐波分量的计算。因此,改进算法的计算量是传统FFT的一半,大大... 在深入分析快速傅里叶变换(FFT)方法的基础上,针对一类电网信号具有半波对称性的特点,提出了一种改进的FFT算法。该算法对于只含奇次谐波分量的一类半波对称波形,省去了偶次谐波分量的计算。因此,改进算法的计算量是传统FFT的一半,大大节省了运算时间,提高了谐波分析速度。论文详细推导了算法公式,设计了完整的计算流程,并通过仿真和实验验证了算法的可行性和有效性。 展开更多

关键词 傅里叶变换 FFT算法 谐波分析 MATLAB仿真 电网谐波试验

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两电平三相逆变器效率对比分析 被引量：5

19

作者 叶银忠 耿攀 +1 位作者 吴卫民 刘以建 《上海应用技术学院学报（自然科学版）》 2010年第3期169-174,共6页

对传统的两电平三相逆变器系统效率进行了分析。对电路在SPWM、准最优SVP-WM、开关损耗最小SVPWM三种调制方式下各部分的损耗计算方法做了详细分析,并对系统效率和损耗分布进行了对比。以一种当前主流器件为例设计了10 kW/380 V的逆变... 对传统的两电平三相逆变器系统效率进行了分析。对电路在SPWM、准最优SVP-WM、开关损耗最小SVPWM三种调制方式下各部分的损耗计算方法做了详细分析,并对系统效率和损耗分布进行了对比。以一种当前主流器件为例设计了10 kW/380 V的逆变器系统,给出了系统在不同调制方式下效率和各部分损耗所占比例,并将理论分析结果与实验结果进行了对比。 展开更多

关键词 两电平 三相逆变器 SPWM SVPWM 效率

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新能源与可再生能源的关键技术与发展趋势 被引量：22

20

作者 汤天浩 《电源技术应用》 2007年第2期60-64,共5页

主要研究了开发新能源与可再生能源的关键技术,提出了电力电子变换、电能存储、电能管理与电能质量控制在新能源供电系统中的核心作用。着重探讨几种电能混合供电发电和分散供电方式,以及集成供电系统的电源变换、智能管理及安全控制等... 主要研究了开发新能源与可再生能源的关键技术,提出了电力电子变换、电能存储、电能管理与电能质量控制在新能源供电系统中的核心作用。着重探讨几种电能混合供电发电和分散供电方式,以及集成供电系统的电源变换、智能管理及安全控制等问题,并展望新能源供电系统的应用前景。 展开更多

关键词 电力电子与电力传动 电能变换 能量管理系统 电能质量控制

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