基于功率解耦控制的电流注入式HVDC换流器运行特性的研究

研究基于MLCR-CSC的HVDC换流器在电网不同工况下的功率控制特性。从实际工程角度出发,设计了两组MLCR-CSC(DMLCR-CSC)协调工作的方案,提出了双组多电平电流重注入换流器(DMLCR-CSC)作为HVDC换流器。分析了DMLCR-CSC在功率解耦控制的可行性,提出了有功功率和无功功率解耦控制思想。采用的9电平DMLCR-CSC主电路晶闸管器件具备零电流关断(ZCS)特点。在输电网正常工况下,网侧单相接地故障、两相短路故障和直流侧短路故障时,换流器可以在1/6个周期内把电流降到零,并且THD含量与触发角度无关。仿真验证了DMLCR-CSC构成的HVDC换流器是高压大功率电能传输的一种可靠的选择。     

基于重注入式电流变换技术的换流器特性分析

由于传统换流器产生较多的谐波,消耗大量无功功率,以及功率器件开关损耗较大,为实现大功率换流器的软开关技术、谐波含量降低和单位功率因数运行,提出一种基于直流纹波注入技术的重注入式电流变换技术,它同时具有多电平、软开关和谐波消除的优点。它在传统12脉波换流器的基础上增加了电流重注入回路,构成多电平电流重注入电流型换流器(multilevel current reinjection current source convertor,MLCR-CSC)。文中首先介绍了MLCR-CSC拓扑结构,构建了零电流关断(zero current switching,ZCS)、理想注入波形产生和降低谐波的数学模型。接着,在Matlab/Simulink环境下进行仿真,结果表明该拓扑结构在基波周期内有6个电流过零点,实现了ZCS;总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)低于4%;实现单位功率因数运行;不同电平数重注入电流的结构零电流脉宽可以调节。文章最后搭建了1 MW换流器实验平台,验证了理论分析的可行性。     

光伏多电平电流重注入换流器电流控制方法的研究

针对电压型光伏换流器难以高压大功率化的问题,提出使用一种新型多电平电流重注入换流器(MLCR-CSC)。它在传统换流器拓扑结构上附加了重注入拓扑电路,控制方法则采用了基于H∞重复控制器的直接电流控制策略。MATLAB/Simulink仿真结果表明:该换流器实现了高压大功率晶闸管零电流关断(ZCS)(每个基波周期有6个脉宽可调的零电流时刻),并且其网侧电流不接入滤波器总谐波畸变率(THD)降低到3.95%,达到了消除谐波的目的;多组MLCR-CSC协调控制可以实现电流超前或者滞后电压30o,即可实现四象限运行。     

一种低谐波和零电流关断换流器运行特性的研究

为了解决高压大功率换流器谐波含量高、功率因数低和零电流关断（zero current switching,ZCS）问题，文中以7电平电流重注入换流器（seven level current reinjection current source converter,SLCR-CSC）为对象，研究其电流控制特性。通过分析多绕组变压器磁化电流合成原理，构建了重注入变压器电流合成数学模型，给出电流重注入变压器和功率器件的选型依据，以及重注入电流通路控制原理。MATLAB/Simulink仿真结果表明其在谐波消除的同时，实现电流过零关断和单位功率因数运行。设计1 MW物理实验平台，实验结果与理论仿真基本一致。     

一种适用于新能源发电接入电网的电压源换流器

大容量的新能源发电接入电网换流器既需可调节有功和无功功率,又需减少注入电网电流的谐波含量.双Buck电压源换流器仅用2个高频开关便可实现新能源发电接入电网.这种双Buck型换流器的滤波电感既可以置于晶闸管逆变桥的直流侧.也可置于交流侧.通过采用空间矢量分析方法.并结合晶闸管逆变桥的换相条件,对滤波电感处于不同位置的2种换流器电路的有功和无功功率处理能力进行了分析和比较,结果表明这2种电路具有不同的有功和无功处理能力.该结论为换流器的功率控制区间提供了理论基础.同时对2种电路的输出电流波形质量进行了分析,表明滤波电感置于直流侧时.由于电感电流不能突变会导致换流器输出电流波形畸变严重.而滤波电感置于交流侧时,则不会存在该问题.Saber仿真对分析结果进行了验证.     

非对称运行状态下换流器改进开关函数模型

传统的换流器开关函数模型应用于非对称运行状态分析时,精度显著降低。详细分析了三相非对称运行状态下换流器的换相过程,并着重考虑了直流侧2次谐波电流对换相持续时间的影响,提出了考虑2次谐波电流影响的换相角计算方法。基于分析建立了考虑阀导通偏移和换相角不等的换流器改进开关函数模型,并通过忽略非必要次谐波简化了模型的计算过程。在Matlab中编程实现了提出的开关函数模型,并采用PSCAD中搭建的Cigre-Benchmark直流标准模型的仿真结果进行检验。分别在逆变侧和整流侧设置换流母线三相不对称,通过对比直流侧直流电压、换流母线三相注入电流及注入功率,验证了提出模型的有效性。     

交流系统接地故障对HVDC的影响分析

以最常见的交流系统单相接地故障为例,详细分析了 HVDC换流器的动态过程,包括换流母线电压特性、锁相环输出特性和阀换相特性。提出改进的开关函数法以求解故障期间的直流电压,该方法将直流侧电压表示为3部分,分别对应交流侧正序电压、负序电压以及导通时间变化量。建立了直流侧谐波计算的等值电路,该电路中故障侧换流器以谐波电压源表示,其幅值由开关函数计算得到,对侧换流器计及了换相过程的影响并以换相电抗的平均值表示。算例以及与 PSCAD／EMTDC的结果对照表明对故障期间换流器的动态过程分析正确,直流电压和谐波计算准确。该文所提出的改进的开关函数法解决了开关函数法不能应用于换流器不对称运行的问题,并可用于交流系统单相接地故障及阀不对称运行时的谐波分析。该谐波计算方法可用于HVDC控制保护中谐波保护定值的整定计算与校核。     

新型注入式多电平电流源型变换器的研制

给出了大功率应用场合下多电平注入式电流源变换器的拓扑结构和开关触发时序。该拓扑通过控制与多抽头电抗器相连的开关器件,产生一定规律的多电平电流注入到常规12相主桥变换器中。主桥开关器件1个电网周期开关1次,开关频率低,将具有一定规律的电流波形注入2个并联主桥,不仅降低了一次侧交流输出电流的谐波畸变率,而且实现了主桥零电平换相。实验装置采集波形与PSCAD/EMTDC仿真波形吻合。     

基于虚拟磁链的直接功率控制在VSC-HVDC中的应用

基于电压源换流器的高压直流输电系统(voltage sourced converter HVDC,VSC-HVDC)作为一种新型的直流输电技术,克服了传统直流输电系统中的换相失败、必须联结于有源网络等缺点,在新能源发电并网、孤岛供电、交联系统互联等应用场合具有广阔前景。研究了VSC-HVDC系统基于虚拟磁链定向直接功率的控制方法,根据推导的VSC电流矢量方程分析了空间电压矢量对有功功率、无功功率的作用机制,并由此改进了功率开关器件控制开关状态表的选择方案,仿真结果表明,新的开关状态表使得系统有功、无功功率调节更加平滑、快速,功率波动更小,从而提高了电力系统的稳定性。     

CCC的补偿度对HVDC系统的影响分析

利用MATLAB中的SIMULINK仿真工具对逆变器为电容换相换流器(CCC)的高压直流(HVDC)输电系统的稳态特性和暂态特性进行了仿真计算,并对仿真结果进行了详细的分析。研究了整流侧定电流、逆变侧定电压控制方式下,CCC中串联电容器补偿度对稳态运行中的HVDC输电系统的熄弧角、换流器与系统间交换的有功功率、无功功率、换流母线电压以及换流器的基波功率因数等的影响。对整流站换流母线处分别发生单相接地和相间短路两种故障形式进行了仿真计算,并研究了换流母线电压的恢复过程及电压暂降与临界补偿度的关系。研究表明考虑到稳态和暂态特性,在整流侧定电流、逆变侧定电压这种控制方式下,CCC的串连电容器补偿度的选择要兼顾防止换相失败和防止引起交流系统不稳定来考虑,并非越大越好。     

间接电流控制可调功率因数电流型PWM变流器

电流型PWM变流器（PWM-CSC）因其良好的功率因数和直流电流源特性，可望在某些场合取代产生大量谐波的二极管或晶闸管相控整流装置，但是，PWM-CSC本身的强耦合非线性特性，使得变流器常采用复杂的直接电流控制策略，实现功率因数可调和能量回馈非常困难。提出一种基于dq坐标系的间接电流控制方法，该方法将变流器的直流输出作为网侧电流有功分量的给定值，通过此给定值和tgj的乘积调节无功电流的大小，然后利用PWM-CSC交流侧电流的离散方程，求出当前变流器的控制量，间接控制变流器的网侧电流，从而控制了变流器的有功功率和无功功率，实现了变流器的可调功率因数和能量回馈。论文最后对变流器的稳定运行范围进行了讨论，得出变流器提供的无功功率受有功功率限制的结论。     

基于间接电流控制的电流型PWM整流器

针对电力电子装置给电力系统带来谐波污染和功率因数下降的问题,建立了三相电流型PWM整流器在abc坐标系下的数学模型,并在该坐标系下通过控制三相电流型PWM整流器交流侧电流的基波和相位,进而间接控制网侧电流的间接电流。通过仿真和实验验证,该控制策略完全可以实现网侧电压电流单位功率因数,且直流侧电流趋于稳定。     

并联型有源滤波器自适应模糊控制方法研究

针对并联型有源滤波器滞环电流控制方法控制精度与开关损耗易受到滞环宽度的影响的问题,提出了一种自适应模糊滞环电流控制方法。首先通过模糊控制和锁相环技术得到参考电流,然后使用自适应模糊控制器产生指令电流。该控制方法使滞环带宽随着逆变器参数的变化自动调整,使其开关频率保持稳定,从而有效减少开关损耗,显著提高了有源滤波器的补偿性能。仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

一种简易的并联开关电源均流方案

提出了一种新型、方便、无损的电流采样法,其关键是用一个简单的RC网络检测各路电流．然后在这种简单的电流检测方法的基础上方便、高效、低成本、简单地实现了对并联系统的均流,且均流效果好,误差在3％以下,电源输出稳定。     

带LCL滤波器的APF新型预测电流控制策略

针对带LCL滤波器的有源电力滤波器APF（active power filter）的优化控制问题,设计了一种新颖的预测电流控制方案。传统的APF控制器采用多旋转坐标系变换和PI调节器实现对谐波的控制,此外还有谐振控制方案,但都存在计算负担随谐波次数增加而增大的缺点。新型预测电流控制方案结合使用了比例预测控制、积分预测控制和阻尼算法,实现了在计算量固定条件下的APF优化控制,其中积分预测控制可以补偿由参数扰动引起的模型误差。利用APF实验平台开展了动静态实验,结果验证了使用所开发的新型预测电流控制方案在稳态和负载变化的情况下均具有优良的控制性能,并能完成对高次谐波的补偿。     

海流能发电装置功率控制技术研究

以25kW级水平轴式海流能发电装置为原型，分析其小信号数学模型；根据其特性，探讨最大能量跟踪及功率控制的方法，并提出间接速度控制的最佳转矩-转速曲线跟踪方法；仿真结果验证了控制策略的正确性和可行性。     

Current trends in control centre design

Trends in various aspects of control centre design are discussed, including the computer configuration, the man-machine interface, database management, communications and remote terminal units. Future directions that control centres may take are also reviewed.     

一种有源电力滤波器电流环控制的新方法

首先介绍了有源电力滤波器在abc坐标系和dq坐标系下的数学模型,然后从自控原理的角度详细阐述了PI控制器作为有源电力滤波器的内环控制策略的不足,在此基础上,对PI控制器进行了改进,结合比例谐振控制器的基本原理,提出了一种新的控制策略,克服了传统PI不能很好地跟踪交流信号的缺点。仿真和实验结果证明了所提方法的正确性和有效性。     

以网侧电流为补偿目标的有源电力滤波器预测电流控制

根据有源电力滤波器谐波和无功检测的不必要性的结论,提出了一种以网侧电流为直接补偿目标的APF预测电流控制新方法.首先建立了用于预测电流控制的APF离散化模型,然后根据网侧电流的下一采样时刻的预测值和目标函数挑选出下一时刻的电压矢量.该方法除了可消除采样、计算造成的延时外,还可以省略谐波检测电路及实现等效的PwM发生器,在一定程度上简化了控制电路的软硬件设计,还消除了谐波检测造成的延时,具有良好的暂态性能.仿真结果表明该预测电流控制方法具有良好的补偿性能.     

模糊控制理论在自动均流技术中的应用

提出了利用模糊控制理论控制两个PH600S280-48电源模块构成并联供电系统的自动均流技术;分析验证了该模糊控制理论在自动均流技术中的应用。采用该均流技术设计的并联供电系统结构简单、易扩展、输出电压调节范围宽,均流效果好。