增强型半准Z源直驱永磁风电系统机侧谐波特性分析及抑制方法研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51907061
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    21.0万
  • 负责人：
    张阳
  • 依托单位：
    湖南工业大学
  • 学科分类：
    E0703.电机及其系统
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Impedance source direct-driven permanent magnet wind power generation system (WPGS) with the advantage of single-stage control, allowing inverter shoot-through, without the need to insert the dead-time and so on. The impedance direct-driven permanent magnet WPGS provides a new way to further improve the reliability of the grid-connection and reduce the system cost. However, the generator stator current gets distorted with unacceptable levels of total harmonic distortion (THD), because impedance-source wind power generation system using the three-phase diode rectifier. In this project, a novel topology of enhanced half quasi-Z-source direct-driven permanent magnet WPGS will be proposed, considering two key issues of stator current harmonics and boosting capability. Then combined field - circuit coupled model and AC-DC mixture dynamic model will be built. The reason of the stator current’s high total harmonic distortion (THD) phenomenon will be analyzed in detail. The relationship between parameters of impedance source network, shoot-through duty cycle, equivalent switching frequency, capacitor voltage of impedance source network and THD of stator current will be researched. A novel stator current harmonic suppression method based on variable weight coefficient fitting shoot-through duty cycle control and new six-stage STSVPWM strategy will be proposed to improve the safety, stability and reliability of the enhanced half quasi-Z-source direct-driven permanent magnet WPGS. This project will provide theoretical and technical support for the development of the impedance source direct-driven permanent magnet WPGS, which is with important scientific significance and research value.
阻抗源直驱永磁风电系统具有单级控制、允许逆变桥臂直通、无需插入死区时间等优势，为进一步提高并网可靠性和降低系统成本提供了一种新思路。然而，该系统机侧常采用三相不可控整流器，由此产生的发电机定子电流谐波会增大发电机的损耗和转矩脉动。本项目综合考虑发电机定子电流谐波抑制可行性和系统升压能力，提出一种增强型半准Z源直驱永磁风力发电变流系统拓扑结构。建立该系统的交直流混合场路联合动态模型，分析变转速下发电机定子电流谐波的产生机理和不同调制策略对其的影响，研究阻抗源网络参数、直通占空比、等效直通开关频率、阻抗源网络电容电压与发电机定子电流谐波的量化关系，提出一种基于时变权重系数拟合直通占空比控制和新型六段式STSVPWM策略的发电机定子电流谐波抑制方法，提高增强型半准Z源直驱永磁风电系统的安全性、稳定性和可靠性。为阻抗源直驱永磁风电系统的发展提供理论指导与关键技术支撑，具有重要的科学意义和研究价值。

结项摘要

阻抗源逆变器具有单级控制、允许逆变桥臂直通、无需插入死区时间等优势，有望在直驱永磁风力发电系统中得到大规模应用。然而，该系统机侧常采用三相不可控整流器，由此产生的发电机定子电流谐波会降低系统的稳定性和可靠性。为此，本项目研究了以下内容：1) 提出了一种增强型半准Z源逆变器，并将其应用于直驱永磁风力发电变流系统，研究了该拓扑的升压能力、小信号模型、阻抗源网络器件应力及主要参数的设计。2) 提出了一种变直通占空比控制方法，对增强型半准Z源逆变器的直通占空比进行折中，使永磁同步风力发电机三相定子电流都尽可能接近正弦波，降低了发电机的定子电流谐波。3) 提出了一种高等效开关频率调制策略，每个周期内只用3个参考信号来生成栅极信号，开关信号在每个基频的部分周期内被钳位到正极或负极，提升了变流器的等效开关频率。4) 提出了一种变权重参数模型预测虚拟同步机控制策略，协调全局可行解和局部最优解在算法中的配比权重，确保阻抗源逆变器升压需求的同时充分发挥虚拟同步风电机组短时功率支撑作用。项目的实施将对推进直驱永磁风力发电变流技术的发展和完善具有重要的科学意义。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（8）
Parameter Identification of PMSWG Based on ASMDRPSO
基于ASMDRPSO的PMSWG参数辨识
  • DOI：
    10.2528/pierc22100302
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Progress In Electromagnetics Research C
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yang Zhang;Mingfeng Zhou;Zhun Cheng
  • 通讯作者：
    Zhun Cheng
Review of Low Carrier Ratio Converter System
低载流子比变换器系统综述
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Chinese Journal of Electrical Engineering
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Mai Xu;Yang Zhang;Da Luo;Anping Shen
  • 通讯作者：
    Anping Shen
An Improved Low Switching Frequency Three-Vector Model Predictive Torque Control Strategy for Permanent Magnet Synchronous Motors
一种改进的永磁同步电机低开关频率三矢量模型预测扭矩控制策略
  • DOI：
    10.2528/pierc22090502
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Progress In Electromagnetics Research C
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Qianghui Xiao;Zhe Li;Yang Zhang;Bing Luo;Tingting Wang
  • 通讯作者：
    Tingting Wang
A Dual Adaptive Inertia and Damping Control Strategy of ANFIS-VSG for Direct-Drive Permanent Magnet Synchronous Wind Generator Systems
直驱永磁同步风力发电机系统ANFIS-VSG双自适应惯量和阻尼控制策略
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    Progress In Electromagnetics Research C
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Yang Zhang;Anping Chen;Jiangwei Deng;Yihan Liu;Sicheng Li;Zhun Cheng
  • 通讯作者：
    Zhun Cheng
An Enhanced Half-Quasi-Z-Source Inverter for Wind Energy Conversion System with D-PMSG
具有 D-PMSG 的增强型半准 Z 源逆变器风能转换系统
  • DOI：
    10.1155/2021/9962115
  • 发表时间：
    2021-07
  • 期刊：
    Complexity
  • 影响因子：
    2.3
  • 作者：
    Yang Zhang;Zhun Cheng;Qing Chen;Qingmei Li
  • 通讯作者：
    Qingmei Li

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其他文献

多小区Massive MIMO系统的分布式导频优化分配
  • DOI：
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
    西安科技大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    王安义
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  • DOI：
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  • 作者：
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    张阳
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  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
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    --
  • 作者：
    张阳;霍书亚
  • 通讯作者：
    霍书亚
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  • 影响因子：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    吴令安
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  • 发表时间：
    2015
  • 期刊：
    上海针灸杂志
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    --
  • 作者：
    张阳;唐巍;宋小鸽;武松;张高迎;徐华
  • 通讯作者：
    徐华

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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