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双电机驱动系统消隙技术研究与实现的开题报告一、选题背景隙死点（Dead Zone）是因为双电机驱动系统中两个电机的性能差异，造成其运动轨迹不同步，引起的一种情况。
直接控制两个电机不能有效地解决隙死点问题，而且这种问题会影响整个系统的性能和精度。
因此，实现对双电机驱动系统中隙死点的消除变得至关重要。
二、研究目的和意义本研究的目的是探讨双电机驱动系统消隙技术，并提出新的解决方案。
消隙技术的目的是消除双电机驱动系统中的隙死点，提高整个系统的性能和精度，使得电机的控制更为精准，减少误差。
此外，该研究还可以为实际应用提供可靠的理论基础。
三、研究内容本研究的主要内容包括以下几个方面：1. 双电机驱动系统的建模和分析：本研究将对双电机驱动系统进行建模和分析，探讨其动力学特性和隙死点形成的原因。
2. 隙死点消除方法的研究和比较：本研究将研究现有的隙死点消除方法，如电流环反馈、速度环反馈、位置环反馈等，并进行比较研究。
3. 新的隙死点消除方法的研究：本研究将提出一种新的隙死点消除方法，探讨其实现原理和效果。
4. 实验验证：本研究将通过仿真和实际实验来验证所提出的隙死点消除方法的有效性和可行性。
四、研究方法本研究将采用理论研究和实验验证相结合的方法。
理论研究主要是对于双电机驱动系统的建模和分析、现有隙死点消除方法的研究和对应方案的比较以及新方法的提出和分析。
实验验证主要是通过仿真和实际实验来验证所提出的隙死点消除方法的有效性和可行性。
五、预期成果本研究的预期成果包括：1.双电机驱动系统的建模和分析。
2.现有隙死点消除方法的研究和对应方案的比较。
3.一种新的隙死点消除方法的提出和分析。
4.仿真和实际实验结果的分析。
5.针对研究结果，在某些应用领域实现双电机驱动系统的隙死点消除。
六、研究计划阶段时间节点研究内容第一阶段 1-3个月双电机驱动系统的建模和分析第二阶段 4-6个月现有隙死点消除方法的研究和对应方案的比较第三阶段 7-9个月一种新的隙死点消除方法的提出和分析第四阶段 10-12个月仿真和实际实验结果的分析七、参考文献[1] 高桂勋. 电机控制技术与应用. 机械工业出版社, 2012.[2] 李培超. 控制理论与工程应用. 北京航空航天大学出版社, 2013.[3] 王清剑, 洪哲. 电机传动控制系统. 机械工业出版社, 2006.[4] Tang, X. L., Lun, L., & Lai, C. H. (2004). Dead-zone compensation for hybrid switched reluctance motor drives. IEEE Transactions on Power Electronics, 19(2), 378-389.[5] Xu, K., Shen, W. X., & Bai, L. (2004). Dead-zone compensation for permanent-magnet brushless motor drives using self-adaptive fuzzysliding-mode control. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 51(4), 771-779.。
光伏减载驱动新能源同步机参与电力系统调频的研究#付文启！，杨鑫！，管飞！，谷昱君！，黄永章“[!.华北电力大学新能源电力系统国家重/实验室，北京102206；2.华电(烟台)功率半导体技术研究院有限公司，山东烟台264000]摘要：大规模新能源发电并网降低了系统惯性和一次调频能力。
新能源同步机(MGP)可以提供无延时的、真实的旋转惯量。
介绍了新能源经MGP并网的系统结构和惯量水平，计算了MGP对初始频率变化率(ROCOF)的抑制作用。
然后基于光伏(PV)驱动MGP并网的直流电压反馈控制策略,提出了一种定减载率控制算法，并引入频率反馈环，形成PV调用有功储备驱动MGP参与电力系统调频的控制策略。
通过3机9真系统对控制算，并一步对比了源、网功率 PV采用不同方式并网参与系统一次调频的。
结，控制PV经MGP并网能为系统提供的频率。
关键词：新能源电网；新能源同步机；一次调频；减载控制中图分类号：TM341文献标志码：A文章编号：1673-6540(2021)05-0079-07doi：10.12177/emca.2020.239Research on Photovoltaic Driving Motor-Generator Pair to Participate in Frequency Regulation Under Load Shedding Controt**FU Wenqi1,YANG Xin,GUAN Fei,GU Yujun1,HUANG Yongzhang1，2[1.State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources,North China Electra Powec University,Beijiny102206,China;2.NCEPU(Yantai)Powec Semiconductor Technolooy Research Instituhe Co.,Ltd.,Yantai264000,China]Abstraci:The inteeration of large-scale renewable eneryy source reduces the rotationat inertia and primag frequence reeulation capability of powec systems.Motor-generatoc pair(MGP)system can provide the real rotational inertio withoui delay.The system structure and匚皿匸上诅level of a renewable energy integration MGP are introduced.The damp effect of MGP on the initial rate of chanye of frequency(ROCOF)is calculated.Based on the DC veltaye feedback control strategy of MGP driven by photoveltaio(PV)inteeration,a constant load shedding control aleorithm is proposed.A frequency feedback loop is introduced,and then the inteerated control strateyy of MGP driven by PV paeeicipaeinyin poweessseem feequencseeyueaeion isfoemed.Fina e s,eheouyh a3-bus-9-nodesimueaeion ssseem,ehe eoad sheddinyconeeoeaeyoeiehm iseeeified.Thessseem peimaesfeequencseeyueaeion e f eceofPV ineeyeaeion bs di f eeenemeehodsiscompaeed in ehecondieionsofehepoweefeuceuaeinyofsouecesideand yeid side.Theeesueeshows ehaeundeeeheineeyeaeed coneeoeseeaeeys,PV ineeyeaeion deieinyMGPcan suppesseeonyeefeequencssuppoeeeoehe ssseem.Key words：new energy grip；motor-generator pan；primary frequency regulation；load shedding controt收稿日期：2020-12-17；收到修改稿日期：2021-03-14*基金项目：贵州电网公司科技项目(067600KK52180007)作者简介：付文启(1997-)，男，硕士研究生，研究方向为新能源电力系统稳定与控制’0引言新能源机组发电量的，同步电机电源数量降，电网化⑴。
绪论一、微机保护的发展历史微机保护的发展大体经历了三个阶段：1、理论研究阶段主要是采样技术；数字虑波及各种算法的研究。
2、试验室研究阶段主要是微机保护硬件、软件的研究，并制成样机3、工业化应用阶段20世纪70年代末，80年代初，微机保护在电力系统中得到应用，并且发展十分迅速。
1984年华北电力学院研制的一套微机距离保护通过鉴定。
87年投入批量生产。
以后，微机保护发展迅速，90 年华北电力学院研制的WXB—11投入运行。
现在微机保护已得到广泛应用。
二、我国微机保护的发展概况第一代产品为1984年华北电力学院研制的微机距离保护MDP－1型。
其特点是：采用单CPU及多路转换的ADC模数转换模式。
第二代产品为华北电力学院北京研究生部研制的WXB－11型和WXH－11。
其特点是：采用多CPU并行工作，总线不引出插件，模数转换采用VFC方式。
第三代产品为北京哈德威四方保护与控制设备公司和华北电力大学联合研制生产的CS系列产品。
其特点是：采用不扩展的单片机，总线不引出芯片及先进的网络通信技术。
三、微机保护的特点1、维护调试方便。
2、可靠性高3、动作准确率高4、易于获得附加的功能5、保护性能容易得到改善6、使用灵活、方便7、具有远方监控特性第一章微机保护装置的硬件原理§1—1微机保护装置的硬件结构传统的继电保护装置，都是反应模拟量的保护，保护的功能完全由硬件完成。
微机保护不仅有实现保护功能的硬件，而且必须有实现保护和管理功能的软件。
即：程序。
一、微机保护的硬件主要由四个部分组成：图1-1示（1）数据采集系统；（2）微型机部分；（3）开关量输入、输出接口部分；（4）电源。
1、数据采集系统：将模拟信号变换成数字信号的系统数据采集系统的任务：将模拟信号变换成数字信号。
采样——在给定的时刻对参数量进行测量记录。
模拟信号——随时间作连续变化的信号。
数字信号——如果信号的定义域是一些离散的点，则称这种信号为离散信号。
电气传动2023年第53卷第3期ELECTRIC DRIVE 2023Vol.53No.3摘要：高压直流（HVDC ）输电系统常采用高压变换器进行高电位就近控制取电。
然而模块内的高母线电压及其大范围波动对取电电源的高可靠性设计形成挑战。
针对该问题，基于串联双管反激拓扑电路提出了一种高压模块取电系统。
该系统以多输入、单输出形式的直流变压器为变压载体，并利用在同步控制信号下的各级联单元的自均压特征实现了输入各串联电路的动态自均压控制，主动降低了各模块中半导体开关的电压应力；另外，该方法具有漏感能量回馈效率高、开关管最大电压应力钳位到输入电压优点。
最后，借助系统仿真与半实物仿真平台实验验证了所提自供电电路系统的可行性以及理论分析的正确性。
关键词：高位能取电电路；双管反激拓扑；动态均压中图分类号：TM46文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd24028Research on a Power Supply Circuit for HVDC Based on Dual -tube Flyback Topology LI Lingxin 1，JIAO Yuping 2，SUN Jiacheng 3，DENG Fujin 4，ZHANG Qi 3，REN Biying 3（1.Xi'an Megmeet Electric Co.，Ltd.，Xi'an 710065，Shaanxi ，China ；2.The 165th Institute of the SixthResearch Institute of China Aerospace Science and Technology Corporation ，Xi'an 710100，Shaanxi ，China ；3.School of Electrical Engineering ，Xi'an University of Technology ，Xi'an 710054，Shaanxi ，China ；4.School of Electrical Engineering ，SoutheastUniversity ，Nanjing 211189，Jiangsu ，China ）Abstract:High voltage converter is often used in high voltage direct current （HVDC ）transmission system to control power supply nearby at high potential.However ，the high bus voltage and its wide range fluctuation in the module pose a challenge to the high reliability design of power supply.To solve this problem ，a high voltage module power supply system was proposed based on the series dual-tube flyback topology.The multi-input and single-output DC transformer was used as the transformer carrier of the ing the self balancing characteristics of all levels of connected units under the synchronous control signal ，the dynamic self balancing control of each series circuit was realized ，and the voltage stress of semiconductor switches in each module was actively reduced.In addition ，this method has the advantages of high leakage inductance energy feedback efficiency and clamping the maximum voltage stress of the switch to the input voltage.Finally ，with the help of system simulation and hardware in the loop simulation platform ，the feasibility of the proposed self powered circuit system and the correctness of theoretical analysis were verified.Key words:high voltage power supply circuit ；dual-tube flyback topology ；active voltage balance基金项目：陕西省自然科学基金（2020JM-449）作者简介：李灵鑫（1979—），男，硕士，工程师，Email ：**********************通讯作者：孙家程（1998—），男，在读硕士，Email ：*****************基于级联双管反激拓扑的HVDC 供电电路研究李灵鑫1，焦玉屏2，孙家程3，邓富金4，张琦3，任碧莹3（1.西安麦格米特电气有限公司，陕西西安710065；2.中国航天科技集团公司第六研究院165所，陕西西安710100；3.西安理工大学电气工程学院，陕西西安710054；4.东南大学电气工程学院，江苏南京211189）模块化多电平变换器及其它级联型的半桥/全桥变换器系统已被广泛用于高压直流（high voltage direct current ，HVDC ）输电系统中[1-2]。
100MW脉冲电源系统电动机双馈调速系统仿真研究 刘威葳，丁洪发，段献忠（华中科技大学强磁场中心 湖北省武汉市珞瑜路1037号 430074）
摘 要：实验室从美国引进了100MW脉冲发电机电源系统，可用于各种储能实验。由于该电源系统的绕线式异步电动机原本设计工作在60Hz额定频率下，其同步转速为720rpm，当其供电频率为50Hz时，达不到其原本设计的额定转速。因此，与电动机转子同轴的发电机飞轮的储能也就达不到其原先设计的额定值185MJ。针对该问题，本文设计了一套双闭环解耦控制的双馈调速方案，使得该电动机能够稳定运行于转速为720rpm的超同步工况。用Matlab建立100MW脉冲电源系统电动机的超同步双馈调速系统的模型，并结合相关实际参数，针对超同步运行状况进行仿真。仿真结果证明了该双馈调速系统设置的正确性。
关键词：绕线式异步电动机；双闭环解耦控制；双馈调速；100MW脉冲电源系统
0 引言 脉冲发电机电源系统所使用的脉冲发电机组由美国西屋公司制造。1980年11月，该机组在德州州立大学奥斯丁分校核聚变研究中心首次工作；后由该校拆迁安装至本实验室。该脉冲发电机组应用广泛，除了可为聚变装置提供脉冲能量外，在脉冲强磁场领域，该机组可以设计用于为长脉冲磁体提供能量；利用飞轮储能的原理，该机组可以提供短时电压支撑以提高电力系统电压稳定性。 由于脉冲发电机电源系统的电动机原始设计工作于额定频率60Hz 下，同步转速为720rpm；然而在工频50Hz下，其同步转速为600rpm，与其同轴的发电机转子储能不能达到额定值。解决方案之一是采用双馈调速系统，使得电动机最高转速上升到720rpm，同时网侧功率因数提高到0.97以上。本文针对脉冲发电机电源系统的特点，设计了一套调速方案，利用Matlab/Simulink仿真平台搭建了该系统的仿真模型，为该系统调速方案的选择提出了理论依据。 1脉冲发电机组电源系统 脉冲发电机型电源系统由共轴的电动机和发电机组成。电动机为绕线式转子三相异步电机，原始工作在额定电压12kV、额定频率60Hz 下，额定功率为1417kW，最大转速为713rpm；采用三级串电阻器起动方式，三级电阻器总电阻值为0.6211Ω。脉冲发电机的功率为100MW，储能185MJ。当脉
冲发电机的转速由713rpm降为495rpm时，可对外提供约100MJ的能量。 如图 1所示，为脉冲发电机电源系统原理图。M为异步电动机，G为发电机，T1为调速系统变压器，虚线内为本文设计的调速系统，采用AC/DC/AC的拓扑结构，这种结构技术成熟，实用性强。T2为发电机励磁系统变压器，D1-D3为输入保护断路器，G1-G3为输入隔离开关。电源系统工作原理为：电动机拖动发电机到额定转速，将电能转化为机械能储存在飞轮中；然后发电机将机械能转换成电能，通过接口电路对负载放电。
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图 1脉冲发电机电源系统原理图 2 定子磁链定向异步电动机的等效模型[1] 2.1 d-q坐标系下的数学模型 当定子和转子侧都取电动机惯例时，在任意旋转坐标系下，双馈电机的电压方程如式(1)所示。
ϕϕωϕϕωϕϕωϕϕω
⎧=++⎪
⎪⎪=+−⎪⎪⎨⎪′′′′′=++⎪⎪⎪′′′′′=+−⎪⎩qssqsqsdsedssdsdsqseqrrqrqrdrsldrrdrdrqrsldVRidtdVRi
dt
dVRi
dt
dVRi
dt
(1)
双馈调速系统可看作是异步电机转子变压变频调速系统，双馈电机的磁链方程如式(2)所示。 qssqsmqrdssdsmdrqrrqrmqsdrrdrmdsLiLiLiLiLiLiLiLiϕϕϕϕ=+⎧⎪=+⎪⎨′′′=+⎪⎪′′′=+⎩ (2) 此处，有 slsmrlrmLLLLLL=+⎧⎨′′=+⎩ (3) 电磁转矩方程： 1.5()epdsqsdsqsTniiϕϕ=− (4) 机械方程： (12memmdTFTdtHωω=−−) (5) 功率方程： sdsdsqsqssqsdsdsqsPViViQViVi=+⎧⎪⎨=−⎪⎩ (6) 2.2 定子磁链定向 把同步旋转d-q坐标系的d轴定在定子磁链的方向上，则有： 0qsdssϕϕϕ=⎧⎨=⎩ (7) 定义漏感系数21/(msr)LLLσ=−，推导出如下公式。 ()1mqsqrsdsmdrsLiiLiLLϕ⎧′=−⎪⎪⎨⎪′=−⎪⎩i (8) qrrqrdrrdrsLiLiLϕσϕϕσ′′′=⎧⎪⎨′′=+⎪⎩′ (9) qrrqrqrdrsldrrdrdrqrsldVRidtdVRidtϕϕωϕϕω⎧′′′′′=++⎪⎪⎨⎪′′′′′=+−⎪⎩ (10) 1.5mepsLTnLϕ′=−qri (11) 0qsdsVVV=⎧⎨=⎩ (12) ()1msqsqsqrssqsdsmdrsLPViViLQViVLiLϕ−⎧′==⎪⎪⎨⎪′==−⎪⎩ (13) 可得异步电动机的动态结构框图，如图 2所示。图 2表明，异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统，虽然通过坐标变换可使其降阶，但并没改变其本质[2]-[4]。因此，调速系统的设计应面向这样一个动态模型，同时具有高动态性能[5][6]。
qrV′
drV′1
s
slω
1
rLσ′qr
ϕ′
rR′
1s
slω1rLσ′dr
ϕ′
rR′
qri′dri′1sLϕ
1.5m
p
s
LnL−eT
mT12Hs
F
mωϕ
mLϕ
V1
sL′sQ
图 2 异步电动机动态结构框图 异步电机参数定义如表 1。 表 1异步电动机参数定义 参数名 定义 NP 电机额定有功功率
NS 电机额定视在功率
Nn 电机转子额定机械转速
NU 电机额定电压(线电压有效值)
dcU 直流电容电压有效值
,,,,,′′rlrlslsrlrRLRLRL逆变器网侧、定子绕组、转子绕组的电阻和漏感
,,′msrLLL 定转子互感、定转子等效感抗
,,,′′qsqsqrqrViVi q轴定子侧、转子侧电压和电流
,,,′′dsdsdrdrViVi d轴定子侧、转子侧电压和电流
,,,ϕϕϕϕ′′qsdsqrdr 定子侧、转子侧q轴和d轴磁通
,,,ωωθθmrmr 转子机械角速度、电角速度、机械角和电旋转角
,ωθee 同步角速度和同步旋转角
,ωθslsl 转子转差角速度和转差角
,meTT 转子机械转矩和电磁转矩
,,pnHF
极对数，惯性系数，摩擦常数
,ssPQ 定子侧瞬时有功和瞬时无功
1122,,,pipiKKKK
电流内环PI参数和角速度、无功外环PI参数
,,,msqrdrQii
ω
∗∗∗∗
参考设定量
mK 转子侧逆变器变比，mdcKU= 3双馈调速双闭环解耦控制模型 为了利用双馈异步电机转子电流的q轴和d轴分量，来分别实现对于双馈异步电机有功功率(或电磁转矩、转速)和无功功率的解耦控制，先采用前馈补偿去除电流内特性框图中的交叉耦合项，然后对转子电流进行PI闭环控制，减小对参考电流的输出跟踪稳态误差。在此基础上，再对机械外特性框图中的转子转速和无功功率进行PI闭环控制，从而达到系统要求的动态跟踪控制效果[7]-[9]。控制框图如图 3所示。 作为内环的电流调节器，其作用是使得电流紧紧跟随其给定值的变化，保证电动机转子侧获得允许的最大电流，从而加快动态跟踪过程。其PI限幅值可决定转子侧逆变器输出电压的峰值。 转速调节器是调速系统的主导调节器，转速
mω很快就能跟随给定转速*mω变化，稳态时可减小转速误差，此处采用PI调节器，可实现无静差。同
时，由于负载转矩mT包含在转速环内，所以该环对负载变化能起到抗扰作用。在电流内环完全跟踪控制情况下，对转速PI调节器的输出限幅可以用于决定异步电机转子q轴电流qri允许的最大电流。
同理，无功闭环调节器和转速闭环调节器具有相似的性质。首先，该调节器可实现无功跟踪无静差；其次，可抑制电网电压V的扰动作用；再次，
其PI限幅值可决定转子d轴电流dri的最大电流，起到保护电动机的作用。
qrV′drV′1
s
slω
1
rLσ′qr
ϕ′
rR′
1s
slω1rLσ′dr
ϕ′
rR′
qri′dri′1sLϕ
1.5m
p
s
LnL−eT
mT12Hs
F
mωϕ
mLϕ
V1
sL′sQ
qrV∗drV∗22piKKs+22piKKs+qri′dri′qri∗dri∗11p
i
K
Ks+
11p
i
K
Ks+
mω
sQmω∗
sQ∗mK
mK
图 3 异步电动机双闭环解耦控制框图
图 4 单相转子电压、电流和网侧逆变器电流波形图 4仿真分析 本文利用Matlab/Simulink软件平台搭建了100MW脉冲电源系统的电动机双馈调速系统的仿真电路。由于Matlab中的异步电动机模型没有定义定转子的变比，而是将转子侧的变量自动转换到定子侧计算，所以仿真建模在异步电动机转子侧接三相线性变压器以模拟实际运行工况[10][11]。转子变压器采用Yy接法，并设置定转子电压变比为10kV: 2.3kV。考虑到IGBT工艺水平，选择1700V2400A的IGBT开关器件。网侧逆变器出口选用变比为10kV: 575V的线性变压器，以配合IGBT的选型。 仿真中，开关器件动作频率选为2kHz。在直流电容电压稳定在1.2kV的情况下，双馈调速系统在第15s时刻跟踪1.2倍同步速度(720rpm)，初始速度为0.987倍同步速度(592rpm)；无功参考设置为0MVar。仿真观察时间为10s~100s。 如图 4所示，随着转速的增加，转子电压（即转子侧逆变器输出电压）的频率、幅值均逐渐增加，分别由第15s时刻的0Hz、0V增加至10Hz、862.4V。由于PI限幅作用，转子电流幅值不变，维持在394A，而其频率随转速增加而增加，最终稳定在10Hz；当异步电机达到参考转速时，转子电流幅值
