计及直流电网潮流优化的新型虚拟同步控制策略

维持直流电压稳定和实现站间功率协调是柔性直流电网控制的基本要求。针对柔性直流电网,提出了具备潮流优化能力的新型虚拟同步(Virtual Synchronous Generator, VSG)控制策略。引入下垂裕度调节的输出值作为VSG的机械转矩,直流电网定电压站超出调节裕度后,新型VSG控制换流站具备后备定电压能力,响应故障后电压变化,加快恢复过程;当故障引起潮流变化时,通过优化算法配置新型VSG有功功率及电压指令,实现潮流优化。最后在PSCAD/EMTDC中进行仿真分析,验证了该控制策略提高直流电网动态响应能力及故障恢复速度的有效性。     

太阳能两轮电动车能量控制的研究

太阳能两轮电动车所处环境的多变性导致了太阳能电池板的输出不稳定。为了保证电机负载稳定工作,进行了太阳能两轮电动车能量控制的研究。基于滑模变结构控制原理设计了追踪太阳能电池最大功率输出点的控制策略,同时设计了新型DC/DC变换装置,实现了太阳能电池与蓄电池的联合供电。搭建MATLAB仿真平台,通过改变直流母线端负载来测试系统的稳定性。仿真结果显示,所设计的太阳能两轮电动车能量控制策略能够很好地保持直流母线电压恒定,满足系统设计需求。     

一种新型模块化多电平DC-DC变换器北大核心

具有损耗小、传输容量大优点的高压直流电网被认为是建立大容量能量传输系统的关键,而为实现不同电压等级的直流电网互联,迫切需要一种适应于高压大功率场合的直流变压器（DC-DC变换器）.基于模块化多电平技术设计了基于半桥子模块拓扑的三相DC-DC变换器,采用等效电路的方法分析了其工作原理、电压变比和有功功率传输.变换器采用双环的直接电流控制,并针对变换器两侧设计了不同的控制策略,一次侧给定移相角并采用定交流电压控制,二次侧采用定直流电压和定无功功率控制.变换器利用最近电平逼近调制和基于排序算法的子模块均压策略.最后在PSCAD/EMTDC环境下仿真验证了变换器的直流变压能力以及控制策略的合理性.     

提高DFIG低电压穿越能力的改进控制策略

双馈感应发电机(doubly fed induction generator, DFIG)并网处发生短路故障时,基于传统crowbar技术的DFIG低电压穿越能力较低,须从电网吸收大量的无功功率,机端电压难以恢复。针对这一技术弊端,提出一种改进的综合控制策略:首先在原有crowbar技术的基础上引入直流卸荷电路(DC-chopper),在故障时能够抑制直流母线过电压和转子侧过电流;其次在转子侧变换器引入一个定子励磁电流的微分补偿项控制,以提升机组系统轴系机械应力。当电网发生严重故障时,改进的网侧变换器控制策略可将正常运行模式切换到无功支撑模式,从而补偿系统所需无功并为电网提供部分的无功功率。在PSCAD/EMTDC平台搭建DFIG并网的仿真模型,其仿真结果表明,在不同电压跌落程度下,提出的控制策略均能提高DFIG的低电压穿越能力。     

具备直流故障隔离能力的新型MMC拓扑研究

对柔性直流输电的直流侧短路故障问题,提出了一种新型的能够自我阻断直流故障的子模块拓扑,该拓扑可以通过自身结构特性来阻断故障电流;在此基础上,为了抑制故障时子模块电容电压升高带来的不利影响,提出了具有阻尼电阻的子模块拓扑,该拓扑在阻断故障电流的同时还具有抑制子模块电容电压的作用.在PSCAD/EMTDC平台下搭建了9电平MMC-HVDC仿真模型,并验证了所提出新型拓扑的正确性.     

新型三相四线制APF直流电压控制策略

针对三相四线制有源滤波器(APF)直流母线电压控制的特点,为了克服并网运行时产生的直流母线电压波动和直流侧上、下电容之间电压不平衡等问题,根据系统主电路数学模型建立稳压环和均压环,提出基于二阶低通滤波器的新型电压控制策略,给出设计方法.理论分析证明：与传统的PI控制器相比,采用该控制策略可以实现对电压环更好的控制性能和控制效果.通过仿真和实验验证了该控制方法在三相四线制有源滤波器系统中的正确性和优越性.     

车载超级电容在地铁制动回收能量中的应用

针对地铁列车运行状态变化时引起直流电网电压出现很大波动的现象,设计了一种基于非隔离双向DC/DC变换器的超级电容储能系统。采用电压电流双闭环控制方法,建立储能系统充放电控制策略,并搭建储能系统仿真模型。仿真结果表明:车载超级电容储能系统能够达到稳定电网电压和节能的目的,同时验证了控制策略的正确性。     

直驱风电系统低电压运行特性研究

针对永磁直驱风电系统,分析了机侧和网侧变流器的控制策略。为增强风电系统低电压穿越的能力,提出一种网侧变流器运行于无功优先输出模式的控制策略。在电网电压跌落时,风电机组可依据国网公司并网技术规范要求的电网的无功电流需求以及电网电压的跌落深度迅速向电网提供无功支撑,提升电网电压。仿真结果表明该控制策略可有效提高永磁直驱风电系统的低电压穿越能力。     

并联有源电力滤波器的软启动

阐述了并联有源电力滤波器在启动过程中直流侧电压和电流过冲的问题,提出了一种改进的软启动控制策略,并将其与传统的PI控制方法相结合,有效降低了启动瞬间的冲击电压和冲击电流.在电源电流直接控制方法的基础上,阐述了负载动态情况时的直流侧电压的控制问题,并用仿真软件MATLAB/Simulink进行仿真验证,结果证明了该方法理论上的正确性.     

直流微网供电系统控制技术研究

根据风能发电与太阳能发电的相辅特性以及蓄电池的储能特性,构建了一套多电源供电的直流微网系统发电模型.通过对此系统的能量流动及运行特性的分析,提出了此系统的能量管理方案.分别绘制出了直流微网各组成部分的模块方框图以及仿真模型.针对逆变器的拓扑结构得出了其控制的数学模型,采用基于SVPWM的电压电流双闭环控制实现了微网在并网和离网两种运行模式下的稳定运行和自动平滑切换.最后通过仿真测试验证了分布式电源、蓄电池、负载以及电网在不同的工况下此能源控制方案的可行性,实现了此供电系统的稳定运行.     

双馈风力发电系统转子侧功率控制策略研究

在电网电压稳定和降落时,要求双馈风力发电系统能够根据系统的需求及时的调整功率的输出.分析了双馈风力发电机的数学模型,在电网电压稳定时采用传统基于电网电压定向的矢量控制,在电压降落时采用计及定子电压波动的改进控制策略.利用Matlab/Simulink搭建系统仿真模型,仿真结果表明:在电网电压稳定和电网电压降落时有效实现有功功率和无功功率的解耦.电网电压降落时,双馈风力发电机能够实现无功调压.采用PI控制器,系统响应快、超调小,验证了控制策略的准确定性.     

直流电动机调速系统九点控制器仿真

针对直流电动机调速系统的非线性和结构参数易变等特点,利用一种新型的控制器--九点控制器,对双闭环调速系统的转速环进行控制;为了验证控制效果,分别对直流电动机的参数变化、负载突变等情况进行仿真研究,并与常规PI控制进行比较.结果表明,九点控制器在电机参数变化以及负载突变时都有较好的控制性能.     

由恒流二极管串联分压组成的直流辅助电源

设计了一种由恒流模块和稳压模块串联组成的直流辅助电源。介绍了直流辅助电源电路的工作原理,并设计了由恒流模块和稳压模块串联组成的直流辅助电源样机,测试了样机在电网电压波动及负载变化时的输出电压情况。测试结果表明:接入220 V交流电源时,样机可以稳定输出12 V电压,其性能满足设计要求。     

基于自适应滑模的直流微网光伏发电控制策略

针对双光伏直流微电网运行时存在光伏发电端光照不均、负载端突变导致的微电网系统运行不稳定问题,提出了一种双光伏直流微网有限时间非奇异自适应滑模控制方法,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明了该方法的稳定性.该方法根据两个光伏发电单元输出电压与电流的变化来构建控制器中的状态变量,结合有限时间非奇异滑模控制策略,使两个光伏发电单元输出电压快速相等并达到设定值,进而减小由于负载突变或光照不均引起的母线电压波动.仿真结果表明,该方法可有效地解决光照不均、负载突变带来的母线电压波动问题,具有良好的抗干扰能力.     

光伏并网逆变器电能质量控制策略

针对由配电网存在大量非线性负载和光伏发电系统本身间歇性引起的谐波和电压波动问题,提出一种基于瞬时无功功率理论的改进型光伏并网逆变器控制策略,通过采用直流侧电压控制方式稳定逆变器直流侧电压,增加三相交流电压幅值反馈稳定PCC点电压,有效改善了光伏并网及配电系统的电能质量。最后,通过MATLAB/Simulink搭建光伏并网发电系统进行仿真,仿真结果验证了该控制策略的可行性。     

基于电压前馈补偿算法的小电容电源控制策略

针对小电容电源的控制问题,提出了一种基于电压前馈补偿算法的小电容电源新型控制策略.通过对两级电能变换电路的简化分析后得到了电源系统的动态数学模型,进而分析了直流母线电容和网侧电感引起的共振.基于锁频环算法提取了直流电压脉动的交流分量,从而基于系统简化模型设计了电压前馈补偿控制器,故最大限度地减少了直流母线电压纹波对负载电流的影响.基于5 k W直流电源试验平台开展了对比试验,试验结果验证了新型控制策略的性能.     

新型三相逆变器直流连接电容的选取方法

提出一种新型三相不可控整流三相逆变器在感性负载下的工作机理,详细探讨了逆变器感性负载时负载向直流侧倒灌电流的工作方式。根据理论分析结果,给出了直流连接电容容量的选取原则。通过仿真和实验验证了理论分析结果的正确性。     

负载隔离式电动汽车动力电池建模及仿真研究

针对传统电动汽车采用单一电池组作为储能系统导致动力电池组发生过充、过放和过热等问题,本文基于负载隔离式电动汽车工作特性,提出了两组动力电池交替放电为车辆提供能量。分别搭建两组动力电池仿真模型,结合动力电池运行基本参数,在Matlab/Simulink环境下建立了基于逻辑门限值方法的动力电池充放电切换控制策略;在Advisor中串联式混合动力电动汽车的基础上进行二次开发,将两组动力电池的模型以及充放电切换控制策略模块嵌入到顶层模型中,结合工况对整车进行仿真实验分析。实验结果表明,该动力电池仿真模型所建立的动力电池充放电切换控制策略可行,可以满足负载隔离式电动汽车在不同工况下对功率的需求。该研究具有一定的实际应用价值。     

微电网混合储能系统研究

针对微电网中传统蓄电池储能系统循环寿命短、电压波动大、功率密度低等问题,提出了一种由蓄电池和超级电容器构成的混合储能系统及其控制方法。充分利用两种储能元件的优势,通过设计均压控制策略、功率控制、V/f控制等手段,实现了各蓄电池和超级电容器单体的均压控制;最后建立Matlab/Simulink模型对系统进行仿真。结果表明,该方法减缓了电网负载波动时蓄电池的电流波动,减小了直流母线的电压波动,验证了该方法的可行性。     

改进的级联STATCOM直流侧均压控制策略

针对级联静止同步补偿器(STATCOM)直流侧各H桥模块因损耗差异易产生电压不平衡的问题,在分层控制及能量交换思想的基础上,提出一种改进的相间及相内均压控制策略。在全局稳压控制所得的调制波基础上,通过在相间、相内均压控制时分别叠加一个与有功电流方向平行的误差分量,使触发角微小相移,从而使能量在各相、各H桥模块之间合理分配,达到均衡相间及同相各H桥模块直流侧电压的目的。仿真结果表明,所提方法可以有效均衡STATCOM直流侧相间、相内电压。