关键词： 模块化多电平换流器   电容电压平衡   环流抑制   模型预测   高压直流输电  

摘要： 高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)是关键电力传输技术,有输电容量大、距离远、损耗低、可隔离交流故障等优势,在跨区域大容量输电中意义重大。基于电压源型换流器(Voltage Source Converter,VSC)的HVDC难以满足高电压大容量需求,模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)凭借灵活性好、扩展性强、电能质量调节出色,成为现代HVDC前沿技术,在可再生能源并网等领域潜力巨大。本文以基于MMC的HVDC为对象展开研究。 首先对比MMC拓扑结构,分析不同子模块优劣势,阐述子模块工作状态与MMC工作原理,构建数学模型并列出子模块参数方程,并分析常用的载波移相正弦脉宽(Carrier Phase Shifted-Sinusoidal Pulse Width Modulation,CPS-SPWM)和最近电平逼近(Nearest Level Modulation,NLM)调制策略。 其次,针对MMC的电容电压不平衡与环流问题,阐述其产生原理,搭建仿真模型。引入基于拆分冒泡排序法的电容电压平衡控制策略,提升均压效率;利用陷波器、准比例谐振(Quasi-Proportional Resonant,QPR)控制器及虚拟阻抗,抑制环流中的二倍频及高倍频偶次谐波。 再次,分析MMC-HVDC控制策略的理论架构与内在原理,构建其于d、q旋转坐标系下的数学模型。设计直接电流控制器,并借助前馈解耦技术分别构建电流内环与功率外环。同时,将拆分冒泡排序法的电容电压平衡控制策略、加入虚拟阻抗+QPR控制的环流抑制策略运用到高压直流输电系统中搭建仿真,验证其具有可行性。 最后,考虑到直接电流控制器在网侧电压不平衡情况下参数整定困难等问题,本文引入一种基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的MMC-HVDC网侧电压不平衡时多目标控制策略,运用MPC的多目标约束能力实现多目标控制。该策略可以抑制负序电流、有功和无功功率波动,适应不同情况下的需求。基于MATLAB 2019b搭建21电平MMC-HVDC系统,仿真验证控制策略具有可行性。

关键词： 永磁同步电机   电机参数辨识   旋转加速器   谐振控制   线性自抗扰控制  

摘要： 随着绿色低碳出行理念的普及,交通领域的电气化进程显著加快。电动自行车凭借其零排放、低能耗的优势,已成为现代城市交通体系的重要组成部分。电机驱动控制器作为电动自行车的核心部件,其性能直接决定了整车的运行表现。本文针对企业横向课题提出的电动自行车驱动控制器性能提升需求,围绕其中三个关键技术问题,即驱动器针对不同品牌电机的通用性,电流控制性能提升和速度控制性能提升,开展深入研究,详细工作内容如下: 首先,本文建立了永磁同步电机在旋转坐标系下的数学模型,并系统阐述了矢量控制系统的工作原理。在此基础上,针对电动自行车驱动系统普遍采用的变交轴单电流环控制方案进行了分析,并设计了基于比例-积分控制器的电流环参数调节方法。为了克服驱动器针对不同品牌电机的通用性问题,本文采用了一种基于广义二阶信号发生器的电机参数辨识方法,该方法能够实现定子电阻与电感的精确辨识,为后续控制器的参数自整定奠定了基础。 其次,针对电流控制性能差的问题,本文采用电流总谐波失真率作为量化评估指标。首先,本文对电机驱动控制系统中谐波的产生机理以及频谱特性进行了分析,随后探讨了电流环比例-积分控制器在谐波抑制方面的局限性,并设计了比例-积分-谐振控制的改进方案。接着,在连续域下讨论谐振控制器的参数特性,并着重分析离散化过程对控制器精度的影响。为提升嵌入式系统的实现精度,本文设计改进型双积分器模型,并基于该模型提出了离散域下的比例-积分-谐振控制器参数优化设计方法。最后,通过定子电流谐波频谱分析实验验证了所提方案在改善电流谐波方面的有效性。 最后,针对速度控制问题,本文采用速度波动大小的峰峰值作为量化评估指标。首先,设计了一种考虑角加速度的霍尔传感器速度估算算法,以准确反映电机的动态响应特性。随后,针对变交轴单电流环控制系统中存在的速度波动问题,本文采用了旋转加速器分别与速度环比例-积分、线性自抗扰并联的复合控制策略,并进行了稳定性分析和控制器参数设计。此外,还对LADRC控制器的性能局限性,设计了相应的优化改进策略。最后,通过实物实验对三种控制方案进行性能对比与评估,验证所提出的方案在抑制速度波动和系统稳定性方面的优势。

摘要： 电能质量是电力系统供电可靠性和电能品质的核心指标，涵盖电压、频率、波形稳定性及供电连续性等参数。随着新型电力系统加速构建，电能质量管理正面临“双高”（高比例可再生能源、高比例电力电子设备）带来的全新挑战。本期封面聚焦输配电和用电侧，探讨如何通过标准、技术和管理创新实现电能质量治理的范式升级。

关键词： 电能质量评价   风力发电   太阳能发电   控制  

摘要： 本文旨在研究基于电能质量评估的风力—太阳能发电系统的控制策略，以提高系统的稳定性和电能质量。通过分析风力和太阳能发电系统的影响因素，结合电能质量评估指标，本文提出了相应的控制策略，包括最大功率跟踪控制、电压调节控制和频率稳定控制等。仿真结果表明，所提出的控制策略能够有效地改善风力—太阳能发电系统的电能质量，提高系统的可靠性和稳定性。

关键词： 新能源发电并网   电网   电压  

摘要： 近年来，在电力电子技术及信息技术飞速发展的背景下，新能源发电并网系统的控制技术也得到了飞速发展。从最初的简单并网控制，到现在的智能控制、自适应控制等，新能源发电并网系统的控制技术也在向更高层次迈进。本文主要对新能源发电并网系统的控制进行分析，以期为相关工作提供理论支持和技术参考。

摘要： 随着全球对可再生能源的需求不断增加，新能源技术的应用正逐步深化，涵盖了电力生产、交通运输、建筑、工业、农业等多个领域，并且不断扩大。这些技术不仅减少了对化石燃料的依赖，还显著降低了温室气体排放，推动了全球向可持续发展的目标迈进。风能应用场景风能作为一种成熟且清洁的新能源技术，目前在全球范围内得到广泛应用。2023年，全球风力发电装机容量1021吉瓦。这一数据反映了全球风电产业的快速增长和重要地位。

关键词： 农村智能微电网   参建模式   社会资本   车网互动  

摘要： 智能微电网是推动新型电力系统建设的重要环节，是形成和发展新质生产力的重要领域，其发展空间广阔。为了促进农村智能微电网的健康发展，我国政府出台了一系列支撑政策，以促进社会资本加入农村智能微电网的建设与运营。本文分析了我国农村智能微电网的发展现状和政策环境，探讨了整村式“光储”、农村产业集中园区、全电景区、车网互动等多样化的智能微电网应用场景，并为实现农村能源结构的转型升级和可持续发展提供了策略建议。本文旨在提高农村电网的运行效率和能源利用水平，为政府与社会资本的有效合作提供理论支撑和实践指导。

关键词： 齿轮   蜗杆砂轮磨齿   强力珩齿   复杂修形   表面完整性  

摘要： 齿轮是新能源汽车电驱动传动系统的核心基础件，对整车性能具有重要的影响。随着新能源汽车渗透率和电驱动传动系统功率密度的快速提升，齿轮面临高转速、低噪声、抗疲劳等高服役性能挑战，实现其高效精密加工是保障高服役性能的根本途径。但目前新能源汽车齿轮高效精密加工在创成机理、关键技术、加工装备等方面还存在一些难点。为此，在概述新能源汽车齿轮高效精密加工需求的基础上，围绕蜗杆砂轮磨齿工艺、内啮合强力珩齿工艺等典型工艺的高性能齿面创成机理、高效精密加工关键技术、齿轮高效精密加工典型装备的国内外研究现状进行了系统的论述与总结，并对新能源汽车齿轮高效精密加工技术的发展趋势进行了总结和展望，为后续研究提供理论和技术指导。

关键词： 风力发电   优化设计   运行效率提升   智能化技术   大数据分析  

摘要： 风力发电作为清洁能源的关键形式，其系统设计和运行效率直接影响风能的经济性和稳定性。本研究以提升风力发电系统性能为目标，围绕优化设计理论与关键技术展开分析；重点针对风力发电机组的叶片、发电机、传动系统及结构部件进行改进；构建基于数学模型和智能算法的优化方法并提出适应多种气象条件的系统设计方案。本文借助研究控制策略与变速恒频技术以及风能预测可以实现运行效率的全面提升，结合大数据分析与智能化控制技术来构建出数据驱动的风力发电系统优化方案。研究表明，优化后的系统在发电效率与运行稳定性以及成本控制方面，显著优于传统设计，并且具备广泛的应用价值。

关键词： 永磁同步电机   压缩机   单电阻电流采样   零速闭环启动   重复控制  

摘要： 随着环保要求的提高以及高端消费市场的崛起,永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)因其体积小、重量轻、效率高、调速范围广的优势,在空调及冰箱等家电中开始得到广泛应用。然而由于成本及装配要求,压缩机中的PMSM通常由无传感器矢量控制算法驱动,且逆变器采用成本更低的单电阻采样。由于没有位置传感器,压缩机的带载零速闭环启动性能会降低;由于单电阻电流采样存在分时误差,因此电流重构的精度更低;由于活塞式压缩机承受周期性变化负载,低速下的转速脉动及噪声也难以抑制。因此单电阻电流重构、零速闭环快速启动、以及噪声抑制是重要研究方向。本文主要研究工作如下: 1)针对直流侧单电阻采样电流重构的问题,设计了一套基于最小时长插入法(Minimum Time Insertion,MTI)的电流重构误差补偿方法,对PMSM的电模型进行了分析,并与SVPWM变形策略进行联动,基于两者的物理模型设计回溯补偿算法,对单周期内的瞬时误差及等效误差分别进行补偿,使得控制器在每个控制周期内均可以对误差进行补偿,从而提高了电流重构精度,并降低了重构电流的谐波。 2)针对压缩机零速状态下没有反电动势导致零速启动困难,单电阻采样观测初始位置难的问题,设计了基于扩张反电动势的零速闭环启动方法。设计基于扩张反电动势的方波注入及初始位置辨识方法,并应用了一步快速反正切,提高了单电阻采样系统中的初始位置辨识速度;设计基于非线性磁链观测器的位置观测方法,使得位置观测收敛速度增加;通过本文算法,减少了1.65s的零速启动时间及90%的启动能耗。 3)针对压缩机的周期性负载引发的转速脉动及运行噪声问题,设计了一套基于重复控制的噪声抑制方法,对压缩机的负载情况进行了建模分析,设计了基于二阶广义积分器的自适应滤波策略,对压缩机的转速脉动误差进行自适应滤波,减少了40%的谐波,并提高重复控制的鲁棒性,提高了压缩机的噪声抑制能力。 综上所述,本文针对PMSM压缩机及单电阻电流采样矢量变频系统,研究其电流重构失真、零速启动困难、转速脉动大的问题,设计误差回溯补偿算法、零速闭环快速启动算法、自适应重复控制算法,提高了系统的动静态性能。通过将所设计的算法在STM32G431单片机上进行部署,并控制VTB1113Y压缩机运转进行实验,得出所设计的算法能有效解决相应问题,验证了所设计的算法的可行性。