MMC柔性直流输电系统功率骤变附加控制

为了提高柔性直流输电系统紧急功率调节时换流站母线电压的稳定性,引入了dq0坐标系下系统功率控制数学模型.通过对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)功率控制方式深入研究,发现了柔性直流输电系统的有功功率和直流电压的平方成比例微分关系,从而提出了功率骤变附加控制环节.当交流电网出现功率波动时,加入附加控制环节后,交直流系统的穿越功率更加快速平稳地恢复到给定值.最后基于搭建的51电平MMC交直流混合系统仿真模型,利用数值仿真方法分析了功率翻转情况的系统特性,结果表明MMC系统在加入功率骤变附加控制环节后,系统的有功功率和直流电压响应特性更好,验证了功率骤变附加控制的有效性.     

一种适用于电压源换流器型直流输电的直流电压控制

直流电压稳定是关系到电压源型直流输电系统可靠运行的关键问题之一。为了确保电压源型直流输电系统在一侧换流器故障时仍能有效控制直流电压,在分析电压源换流器在不同控制模式下的外特性的基础上,提出了采用基于直流电压下垂控制的直流电压控制策略。控制器采用该策略后,能实现有功功率控制模式与直流电压控制模式之间的自动转换,确保定直流电压控制的换流站故障退出后,输电系统仍能有效地控制直流电压。最后以一个两端系统为例进行仿真验证,结果表明系统获得良好的动态性能。     

弱受端支撑的高压直流故障恢复优化研究

弱受端支撑的高压直流发生双极直流短路故障后,在恢复过程中会出现电压、电流及功率振荡甚至失稳现象,威胁系统稳定运行。首先分析了高压直流输电等值系统在全压和降压运行方式下的最大输送极限,指出受端弱同步支撑的高压直流在降压运行状态下可能突破运行极限,这是导致直流故障恢复振荡的主要原因。基于实时数字仿真软件RTDS分析整流侧最小触发角、定电流控制参数、低压限流控制参数、降压重启动幅值以及受端电网强度对改善系统恢复振荡的作用。研究结果表明:通过调整最小触发角、定电流控制、低压限流控制和降压再启动电压定值等环节参数,可以减缓直流功率恢复速率,有助于提升直流故障恢复过程中弱受端系统的稳定性。     

VSC-HVDC输电系统的模糊自抗扰控制

电压源型换流器高压直流输电系统是一类非线性、多变量和强耦合的系统。考虑系统中存在的不确定性以及扰动等问题,首先建立电压源型换流器高压直流输电系统的数学暂态模型,并在此基础上设计双闭环结构的控制器。在内环控制中设计模糊自抗扰控制器,实现对直轴和交轴电流的解耦。设计扩张状态观测器环节估计系统不确定性及扰动并进行补偿,使得系统的鲁棒性和抗干扰性能力得到提高,同时设计模糊规则对扩张状态观测器参数进行整定。外环控制中采用PI控制器,能够实现有功功率和无功功率的独立调节功能。仿真结果验证了所提方法的有效性和优越性。     

交直流系统换流母线电压相互影响特性分析

为了探讨交直流并联系统和多馈入系统换流母线电压间的相互影响关系以及相互作用因子的解析式,以增量形式的潮流方程为基础,通过分析异步电动机的阻抗特性、换流站的外特性方程以及各节点注入功率的变化量,给出了各节点电压间相互影响关系式及相互作用因子的求解方法。明确了异步电动机的等效阻抗是机端电压幅值的函数;节点电压间的相互影响关系与系统结构、扰动前运行状态以及直流系统控制方式有关;节点电压变化量之间的比值近似为一常数。最后通过具体的算例分析,说明了换流母线电压相互影响关系式的有效性和准确性。     

计及不同控制方式的混合直流多馈入系统电网强度评估

综合多种高压直流(HVDC)控制方式，进一步完善基于交流网络模态解耦的混合直流多馈入系统电网强度评估方法，使之适用于异构的基于电网换相换流器的高压直流输电(LCC-HVDC)和基于电压源型换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)的混合直流多馈入系统的电压稳定分析.推导计及多种控制方式的LCC-HVDC直流侧雅克比矩阵，定性分析LCC-HVDC控制方式对电压稳定裕度的影响规律，在此基础上提出异构LCC-HVDC多馈入系统的电网强度评估方法.把握混合直流馈入系统电压稳定问题中的主要矛盾，将次要影响因素以模态摄动的形式进行近似计算，以保持电网强度评估方法的实用性和便捷性.通过数值计算和时域仿真说明所提方法的有效性.分析结果表明，LCC-HVDC的受端定熄弧角控制方式是恶化系统电压稳定性的主导控制模式，混合直流多馈入系统的电压稳定性随着直流容量减小或联络导纳增大而增强.     

双馈异步风力发电机网侧换流器复合控制策略的研究

双馈异步风力发电机(DFIG)网侧换流器的主要任务是保持直流母线电压的稳定、输入电流的正弦性和输入功率因数的恒定.一般在设计控制器时,常对电机模型进行一些理想假设,忽略掉一些次要的影响因素.在不同的运行工况下,电机参数会或多或少地发生变化,导致控制器的跟踪效果变差.为解决设计网侧换流器控制策略时由于参数变化带来的扰动不确定问题,提出了网侧换流器电流内环的基于BP神经网络整定的PI控制及电压外环的PI控制的复合控制策略.通过MATLAB/Simulink软件仿真分析,结果表明,相比于传统的PI控制,直流母线电压在电流内环的基于BP神经网络整定的PI控制及电压外环的PI控制的复合控制策略下能更快地达到给定值.因此,本文所提出的电流内环的基于BP神经网络整定的PI控制及电压外环的PI控制的复合控制策略能很好地实现对换流器输出电压和输入电流的有效控制,减小了由于参数变化等原因对换流器造成的不利影响,提高了系统的鲁棒性,具有实际意义和应用价值.     

基于MMC的多端直流输电系统下垂控制策略

模块化多电平换流器(MMC)因其具有输出波形质量高、可靠性高等优势,在高压直流输电、新能源并网等领域得到广泛研究与应用。针对MMC型多端柔性直流输电系统(MTDC),研究换流器的基本拓扑结构及工作原理,在建立MMC详细模型的基础上推导其平均值模型;并针对多端直流输电系统大功率变化时,直流电压下垂控制导致直流电压偏差较大的问题,提出一种改进的下垂反馈控制策略,在稳定直流电压的同时实现系统功率的平衡;最后,在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建四端高压直流输电系统,对系统稳态时和出现功率扰动情况下,进行仿真分析,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于新型换流变压器的多基频交直流互联系统的谐波特性研究

采用理想化的研究方法,通过理论分析和MATLAB仿真对滤波换相换流器的电流变换关系以及基于新型换流变压器的多基频交直流互联系统的谐波特性进行了系统的研究．理论分析和数字仿真结果均说明了基于新型换流变压器的换相换流器一滤波换相换流器在谐波特性方面的优越性．     

一体化电机系统中大功率开关器件性能研究

首先分析了各种功率开关器件的原理结构，并对功率开关器件的开关频率，电流容量与电压耐量等静态和动态特性进行了研究对比．在此基础上，论述了电机参数与功率开关器件的匹配问题．提出了无刷直流电动机系统中典型的功率开关结构与控制方式。     

两种电流型转差频率控制系统运行特性的分析

分析了恒磁通的转差频率控制和磁通随着负载电流变化保持转差频率恒定控制的两种电流型转差频率控制系统的结构、特性。对后者在弱磁高速运行范围内导出了转差频率同转子旋转角频率成线性关系，进而确定弱磁范围内的控制方法。分析中借用了等值电路法．并对两个系统的各种特性作了较全面的比较。     

特高压变电站无功补偿研究

建立了由分布参数表达的特高压输电线的功角特性方程以及输电线两端的电压关系数学模型,在此基础上比较了恒电压控制和恒功率因数控制两种变电站常用的控制方法,提出了计算特高压变电站无功补偿的方法.     

基于STM32频率跟踪控制的无线电能传输系统设计

在磁耦合谐振式无线电能传输系统中,当传输线圈偏移和负载发生变化时,会改变系统的谐振频率点,导致系统工作在失谐状态,传输效率大幅度下降。针对该问题,设计了一种基于STM32频率跟踪控制的无线电能传输系统。首先从原理上对串-串(SS)型系统的失谐进行了分析,得到高频逆变器输出电压和电流的相位角与谐振频率的关系;然后通过实时监测发射线圈电流和高频逆变器输出电压,并在控制器中计算其相位差,再根据相位角与谐振频率的关系对系统的工作频率进行实时连续调节,使系统重新恢复谐振;最后选用STM32F407作为主控芯片,搭建了SS型无线电能传输系统进行实验验证。实验结果表明,该方案可以实现系统频率的实时调节,保证系统重新达到谐振状态,提高了系统的传输效率。     

同步电动机励磁微机控制系统

介绍了一个新型的基于80C196KC单片机的励磁微机控制系统。阐述了系统硬件构成原理。本系统可以实现恒无功功率、恒励磁电流和恒功率因数三种闭环控制方式,并就励磁控制的特点对控制算法作了一定的改进。     

LC谐振式恒流充电电源的研究

本文分析了LC变换器电路的恒流条件,利用模拟实验法研究了LC谐振式恒流充电电源,提出了一种具体实现恒流充电的方法,并推广应用于电磁成形机。     

直驱式风力发电系统并网变流器研究

直驱永磁风力发电系统中,变流器是将发电机所发的电能输送至电网的设备.建立了永磁直驱风力发电系统并网变流器数学模型,在同步旋转坐标系下,将输入功率因数改善到单位功因.同时,在三相全桥全控型直流-交流变流器电网并网下,提出了交-直轴电流闭回路控制,使永磁式同步发电机向电网提供电能.利用MATLAB/Simulink建模仿真,仿真表明设计的交-直轴电流闭回路控制,发电机能向电网稳定输送功率,其并网电流和电网电压同相位,并实现单位功率因数传递电能,验证了控制系统的可行性与有效性.     

单片机点焊恒流控制系统

研制了以89C51为核心的单片机恒流控制系统,通过焊前检测网压有效值,对网压波动和负载功率因数角进行补偿,不断调整可控硅触发角,实现了恒热量输出。实验表明:该恒流控制器既适用于半波点焊,也适用于多波点焊。     

矿井通风机西门子无刷同步机电控系统分析

给出了矿井通风机西门子无刷同步电动机电控系统的硬件设备的结构图和基于功率因数cosφ、励磁电流if双闭环统计系统的控制结构图,分析了在恒功率因数控制时励磁电流随负载变化的调节过程;论述了本电控系统的风机准备启动、定子电源合闸、亚同步投励、停车等控制程序和风机运行参数检测、故障报警、故障保护的程序。本系统具有技术性能好、可靠性与可维性高的显著优点。对从事此类技术工作的人员具有参考意义。     

电压源AC/DC变流器系统神经网络控制的研究

以三相电压源变流器为控制对象,采用神经网络控制代替滞环电流控制,进行MATLAB环境下的系统闭环仿真.研究表明系统在理想情况下能实现单位功率因数而且在某相电流误差信号丢失的非理想情况下仍然能实现单位功率因数控制.     

电网电压不平衡下的D-PMSWG系统 MPC-VSG时域优化控制

当电网电压不平衡时，传统的VSG恒定有功以及恒定无功控制策略，在电网电压跌落和恢复期间频率响应和暂态稳定性欠佳。为解决这一问题，提出了一种电网电压不平衡下的直驱永磁同步风力发电（D-PMSWG）系统MPC-VSG时域优化控制策略。该策略将不平衡电网电压下的虚拟同步机控制（VSG）与模型预测控制（MPC）相结合，并对VSG转子运动方程的转子角频率与转矩建立了MPC预测模型，通过优化预测时域，调整了频率环节、阻尼环节和反馈控制惯量环节系数，得到了最优预测时域输出向量以及下一时刻的控制输入向量。与传统方法相比，所提出的方法在电压跌落、电压恢复瞬间的频率响应，以及功率的暂态特性，都得到了良好的改善。最后，在Matlab/Simulink中验证了不同控制目标下该控制策略的正确性和有效性。