FREEDM微型电网及其继电保护研究

FREEDM是美国北卡大学FREEDM工程研究中心提出的一个全新智能微网模型。首次将FREEDM的先进理念引入国内,对其主要思想和工作原理进行了综述性研究。阐述了FREEDM的系统配置和拓扑结构。介绍了FREEDM组网的关键设备固态变压器和固态断路器,分别分析了其工作原理、拓扑结构和发展方向等。通过Simulink软件的仿真对比分析指出由于含有大量储能元件和电力电子控制回路,固态变压器具有较强的限流作用,总结了FREEDM的短路电流特性。探讨了在FREEDM中应用区域纵联电流差动保护的继电保护策略。     

应用于新型微网FREEDM的固态变压器研究

FREEDM是美国北卡大学FREEDM工程研究中心提出的一个全新智能微网模型。该文将FREEDM的先进理念引入国内,对FREEDM中的核心设备——固态变压器（SST）的基本原理、拓扑结构和控制策略进行了研究,在第一代单相SST的基础上建立了一个适合我国电力系统电压等级的三相SST模型,并使用SIMULINK软件进行了仿真,验证了设计方案的有效性,为FREEDM中国化奠定了基础。     

应用于智能微网的SVPWM固态变压器研究

固态变压器(SST)是美国北卡大学所兴建的新型智能微网示范工程FREEDM的核心设备。本文以FREEDM的先进理念为背景,对SST的工作原理、主要创新功能和拓扑结构进行了分析,建立一个基于我国电力系统参数的三相交-直-交型SST模型,探讨该模型输入AC-DC整流单元、中间DC-DC变换单元和输出DC-AC逆变单元各部分的实现方式和控制策略,并引入空间电压矢量PWM(SVPWM)控制技术,提高SST的性能。通过Matlab/Simulink仿真分析表明,该SST模型能够实现单位输入功率因数和电能双向流动,输出三相工频正弦交流电压,具有良好的抗干扰性能,对FREEDM中国化具有重要意义。     

限流器用多输出隔离电源负载谐振模式研究

介绍了一种适用于固态限流器的多输出高压隔离谐振式电源,给出了主电路拓扑结构,分析了其工作原理,并用PSpice对其进行了仿真验证,最后给出了实验结果。理论分析和实验结果证明,负载谐振模式使负载电流波形接近正弦波,从而使变压器能量传输效率提高了3%,并减小了电磁干扰。     

新型自耦变压器耦合桥式固态限流器及其拓扑改进

变压器耦合桥式固态限流器的体积与成本取决于串联耦合变压器、整流桥和限流电感等限流器各组成部分。为减小串联耦合变压器的体积与成本,提出一种新型自耦变压器耦合桥式固态限流器,详细分析了其工作原理和限流过程。针对整流桥晶闸管无法控制关断从而导致限流电感必须设计得较大的缺点,进一步提出一种基于全控电力电子器件的限流器二次侧改进拓扑结构,缩短故障后整流桥和限流电感承受冲击电流的时间并降低冲击电流幅值和上升率,从而可减小整流桥电力电子器件和限流电感相关参数设计值,进一步降低限流器成本。仿真研究验证了相同限流目标下,相比串联耦合变压器,采用常规非自耦变压器,上述限流器具有更好的经济性。最后,对改进拓扑结构进行样机实验,验证了改进拓扑的有效性。     

基于固态变压器的移动变电站综合性能提升方法

为减小移动变电站中主变压器的体积和质量,提高移动变电站的高压侧电能质量,提出一种用于移动变电站的固态变压器拓扑.所提出的固态变压器由AC-AC变换器、高频多脉波整流器、工频逆变器三部分组成,该文首先分析了AC-AC变换器的工作原理,并从降低开关损耗的角度出发,设计其控制策略;然后从磁路和电路对称的角度出发,设计用于高频多脉波整流器的移相变压器,并应用开关函数法计算固态变压器的输入电流和输出电压;最后设计固态变压器中AC-AC变换器的控制和驱动电路,搭建了移动变电站的缩比仿真和实验平台.仿真和实验结果表明,使用固态变压器代替传统的工频主变压器后,主变压器体积减小了三分之二,其体积和质量得到显著降低;使用所设计的三相五芯柱变压器作为移相变压器后,固态变压器的输入电流总谐波畸变率(THD)值由22％降到了16％,有效提高了移动变电站的电能质量.     

P-Q模式固态变压器的工作特性分析及实现

将未来可再生电能传输和管理(FREEDM)环网中固态变压器(SST)的工作模式分为VS模式和P-Q模式.根据FREEDM环网的运行要求,提出P-Q模式SST的配置原则和各环节的工作特性要求,输入级采用输出电流前馈控制降低SST直流侧电压的波动,输出级采用滤波电感电流反馈控制提高负载抗扰动性.所设计的SST在负载功率因数改变、容量突变和分布式电源切换等特殊运行工况下,均能保持直流电压和交流电压稳定,且保持输入侧单位功率因数运行.各级电压、电流都具有良好的动态响应.此外,SST还具有抗击负载扰动的良好性能,满足FREEDM环网对P-Q模式下SST的整体性能要求.     

新型桥式固态限流器原理及试验研究

随着电网容量的不断扩大,短路电流的限制技术已成为故障保护的一个研究热点.重点介绍一种新颖的桥式固态限流器拓扑及工作原理,并根据此原理研制了220 V/2200 A桥式固态限流器,正常运行时限流器阻抗几乎为零,短路时自动投入,短路电流缩减率达到50%以上.     

固态变压器高压级电流控制策略仿真研究

固态变压器普遍采用高压级、隔离级和逆变级三级拓扑结构以实现电压等级变换、电磁隔离和能量双向流动等功能。针对固态变压器高压级电流控制问题,通过建立固态变压器高压级数学模型,根据网侧电压信号,结合矢量控制和载波相移技术,提出一种单相dq矢量共同占空比控制策略。在MATLAB/Simulink仿真软件中搭建了七电平固态变压器高压级实验平台来验证该策略的有效性和正确性。仿真结果表明,该策略不仅可以保证固态变压器高压级实现单位功率因数运行,且电流谐波含量低,并网效果良好。     

一种抑制固态断路器过电压的新方法

在分析短路电流开断过程中过电压产生机理和决定因素的基础上,提出一种新型的固态断路器拓扑结构,通过容性续流支路释放故障回路中的电磁能量,从而降低过电压幅值.对续流支路抑制过电压的工作过程和机理进行了分析,并给出了断路器的整体控制方法.为满足微型电网双向潮流的特殊应用,提出镜像结构的固态断路器拓扑.仿真结果表明,增加续流支...