双向交直流变换器桥臂故障容错有限控制集模型预测控制
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51607159
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0706.电力电子学
- 结题年份:2019
- 批准年份:2016
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2017-01-01 至2019-12-31
- 项目参与者:邱洪波; 窦智峰; 申永鹏; 武洁; 姜素霞; 韩东许; 衡龙雨; 陈豪;
- 关键词:
项目摘要
Bidirectional AC/DC converter is the hub device in hybrid microgrids. The transient surges generated in high frequency switching process may easily cause converter leg failure which will result in hybrid microgrids splitting. In order to maintain continuous operation under fault conditions, the study of fault-tolerant topologies and control become significant and urgent issues. A non-redundant two stages bidirectional AC/DC converter with leg fault-tolerant capability is presented in this project. The converter is reconfigured by utilizing high frequency isolated DC transformer and three phase four switch (FSTP) converter. The frequent faults in this converter include open circuit, short circuit and disconnection of converter legs. The main research topics of this project are as follows. (1) To analyze the influence of faults on bidirectional AC/DC converter, and reveal the optimal rules of switching voltage vector selection under the condition of fault operation by replacing the fault leg with virtual capacitance leg. (2) To establish the power prediction models in different fault operation modes, and propose the finite control sets model predictive control (FCS-MPC) method for multi-modes flexible switching in fault-tolerant operation. (3) To discover the influence of unbalanced voltage and the cost function optimal matching rules by combining the theoretical analysis with experimental research, and to clarify the power quality regulation mechanism of the model predictive compound control combining power decoupling compensation with time-delay compensation. This project will provide theoretical basis for improving the operation reliability and fault-tolerant ability of bidirectional AC/DC converter.
双向交直流变换器是连接混合微电网的枢纽装置,其故障停运会导致混合微电网解列。为了维持多种故障模式连续运行,双向交直流变换器故障容错结构与控制方法研究成为重要而紧迫的课题。本项目分析开路、短路、断线等桥臂故障对双向交直流变换器的影响,采用高频隔离直流变压器和三相四开关并网变流器构建一种具有桥臂故障容错能力的非冗余两级式双向变换器结构,揭示电容虚拟桥臂替代故障桥臂容错运行时最优开关电压矢量的选择规律;建立容错双向变换器多种故障模式功率预测模型,提出一种多模式柔性切换容错运行的有限控制集模型预测控制方法;在此基础上,探索电网不平衡对故障容错运行的影响和代价函数优化匹配规律,阐明双向功率解耦补偿与时滞补偿相结合的模型预测复合控制对并网电能质量的调控机制。本项目有望为提高双向电能转换可靠性提供理论基础,也为研制容错双向交直流变换器提供技术支撑。
结项摘要
在分布式发电和微电网中,双向交直流变换器控制着交流侧和直流侧之间的双向功率流动,对改变和优化能源结构、促进清洁能源友好接入、改善电能质量等方面起到重要作用。当双向交直流变换器的开关器件发生故障后,为实现其故障容错运行,重构了一种三相四开关变换器。模型预测控制具有良好的自适应性和鲁棒性,设计了三相四开关容错结构的模型预测控制策略。首先阐明故障后的变换器结构变化及容错运行机理;建立了容错运行模式的功率预测模型,分析了故障情况下电压矢量变化关系。然后,设计了价值函数及延迟补偿策略。传统的模型预测控制开关频率不确定,导致其输出电流频谱分散,谐波含量大。提出了一种多矢量恒频模型预测容错控制方法,通过控制三个矢量的作用顺序,固定功率器件开关频率,使电流谐波频率集中在开关频率的整数倍,解决受滤波电感限制较大的问题。分析电网不平衡对变换器故障容错运行输出功率波动、电流畸变的影响关系。在研究变换器工作机制及故障后电压矢量变换关系的基础上,通过对复功率与电压、电流正负序分量的关系进行了分析和推导,设计了抑制功率波动的模型预测直接功率控制策略,提高容错运行电能质量。
项目成果
期刊论文数量(16)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(6)
专利数量(4)
不平衡电网三相四开关变换器预测功率控制
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:电机与控制应用
- 影响因子:--
- 作者:金楠;张涛;窦智峰;武洁;孔汉
- 通讯作者:孔汉
电容均压三相四开关变换器预测功率控制
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:电机与控制应用
- 影响因子:--
- 作者:金楠;衡龙雨;马孝强;乔中华
- 通讯作者:乔中华
电压源并网变换器有限控制集预测电流控制
- DOI:10.15938/j.emc.2019.09.016
- 发表时间:2019
- 期刊:电机与控制学报
- 影响因子:--
- 作者:金楠;窦智峰;李琰琰;孔汉;陶涛
- 通讯作者:陶涛
一种改进的永磁同步发电机模型预测共模电压抑制方法
- DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.161914
- 发表时间:2017
- 期刊:中国电机工程学报
- 影响因子:--
- 作者:郭磊磊;金楠;窦智峰;杨小亮
- 通讯作者:杨小亮
Model Predictive Direct Power Control for Nonredundant Fault Tolerant Grid-Connected Bidirectional Voltage Source Converter
非冗余容错并网双向电压源变流器的模型预测直接功率控制
- DOI:10.3390/en10081133
- 发表时间:2017-08
- 期刊:Energies
- 影响因子:3.2
- 作者:Jin Nan;Guo Leilei;Yao Gang
- 通讯作者:Yao Gang
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其他文献
基于频谱特性的HVDC区内外故障快速识别
- DOI:--
- 发表时间:2017
- 期刊:Journal of the University of Electronic Science and Technology of China
- 影响因子:--
- 作者:李从善;刘天琪;李兴源;和萍;金楠
- 通讯作者:金楠
114例垂体柄中断综合征临床分析
- DOI:--
- 发表时间:2016
- 期刊:中国医学科学院学报
- 影响因子:--
- 作者:韩白玉;张倩;李乐乐;郭清华;王成芷;藏丽;金楠;陈芳;赵玲;崔佳;谷秀莲;马芳玲;张赛春;母义明;窦京涛
- 通讯作者:窦京涛
国际近视研究学会(IMI)近视防控研究白皮书解读
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:眼科新进展
- 影响因子:--
- 作者:魏瑞华;鹿大千;金楠;杜蓓
- 通讯作者:杜蓓
电压源逆变器虚拟矢量模型预测共模电压抑制方法
- DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.181867
- 发表时间:2020
- 期刊:电工技术学报
- 影响因子:--
- 作者:郭磊磊;金楠;李琰琰;曹玲芝;代林旺;罗魁
- 通讯作者:罗魁
基于不平衡功率动态估计的直流幅值阶梯递增紧急功率支援
- DOI:--
- 发表时间:2018
- 期刊:电力自动化设备
- 影响因子:--
- 作者:李从善;和萍;金楠;武洁;陶玉昆;杨存祥;郭健
- 通讯作者:郭健
其他文献
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NPC三电平虚拟同步机故障桥臂电流重构模型预测容错控制
- 批准号:
- 批准年份:2020
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:联合基金项目
相似国自然基金
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