特高压交直流耦合系统换相失败期间考虑制动电阻抑制功率振荡方法研究

随着特高压交直流系统的耦合程度不断提高,如何抑制特高压直流发生换相失败引起的特高压交流联络线功率振荡是交直流混联电网控制当前迫切需要解决的问题。文中提出了一种在发生换相失败期间采用整流侧投入制动电阻的方法抑制功率振荡的方法,在RTDS中搭建了锦苏直流和长南荆特高压交流及周边等值交流电网,采用与锦苏直流输电工程在控制保护功能和故障下的暂态响应等方面特性一致的特高压直流控保真型装置与RTDS构成闭环仿真平台,对不同制动电阻和不同直流功率下抑制功率振荡效果影响进行了仿真分析,验证了制动电阻投退逻辑。结果表明,提出的制动电阻的控制逻辑能够有效抑制特高压交直流耦合系统换相失败期间联络线上功率振荡,同时缩短故障恢复时间。     

电压型PWM整流器直接功率控制系统

根据三相电压型PWM整流器在dq两相同步旋转坐标系中的数学模型,建立整流器功率控制数学模型。根据功率控制数学模型,结合整流器直接功率控制(DPC)系统的特点,提出新的电压型PWM整流器直接功率控制系统的主电路交流侧滤波电感值、直流侧电压和直流侧电容值设计方法。根据整流器的数学模型,得到整流器DPC控制系统结构和控制器设计方法。同时,讨论了桥路损失和直流侧电容器的等效串联电阻(ESR)对整流器的影响。计算机仿真和实验表明,提出设计方法是可行的,具有应用参考价值。     

交直流混联系统直流功率转移对交流电压的影响

针对交直流混联系统中,直流输送功率下降或发生闭锁故障情况下,其盈余功率通过交流通道转移时,交流通道上电压稳定薄弱点的电压下降幅度进行了理论推导和仿真分析,明确了直流功率转移对交流通道电压下降幅度影响的主要因素:直流功率变化与交流母线电压之间的耦合程度以及交流母线自身的电压稳定强度,提出了能够识别交流系统中受到电压稳定限制抵御直流功率转移能力最弱母线的判定指标,并在我国华中电网这一实际电网系统中进行了仿真验证,结果与理论分析完全相符。     

基于系统功率平衡的电力电子变压器中双有源桥二次侧母线电压波动抑制策略

双有源桥(dual-active-bridge,DAB)DC-DC变换器作为电力电子变压器(power electronic transformer,PET)的核心组成部件,其控制性能直接影响PET的运行稳定性和可靠性。目前,一般采用单移相(singlephaseshift,SPS)方法对其有功功率进行双向调节,同时使二次侧直流母线电压保持稳定。而DAB二次侧直流母线电压的稳定性除了受输出级功率波动的影响外,还与一次侧直流母线电压扰动有关?本文同时考虑这2个影响因素,以三级式PET为例提出了一种基于系统功率平衡的控制策略?根据DAB的有功功率计算公式引入移相比因子,利用PI控制器实时调整移相比因子的大小,实现了对DAB二次侧直流母线电压的控制;将一次侧直流母线电压加入前向控制通道,使其与被控对象中的相同因子抵消,从而抑制了一次侧直流母线电压扰动的影响;考虑滤波电感的瞬时能量波动,计算出输出级逆变器的瞬时有功功率,并将其作为前馈扰动项加入到控制环路中,能有效衰减输出级功率变化引起的二次侧直流母线电压波动。最后,在一台380V/15kW的实验室样机上通过仿真和实验,对所提控制策略的稳态和动态响应性能进行了验证,证明了其有效性,同时,该方法还可推广到高压大容量PET应用中。     

基于双主动桥输入输出电流协调控制的二次纹波电压抑制策略

单相电力电子变压器(PET)隔离级传输二次脉动功率较少且不可控,使其直流侧出现较大幅度的二次纹波电压,将影响系统供电质量以及供电可靠性。在传统双主动桥(DAB)降阶等效模型中加入开关电阻、变压器磁化电感和铜耗电阻,提升了二次脉动功率传输的准确性;在DAB控制中,电流内环采用比例-积分-谐振(PIR)控制,并引入低压直流侧二次纹波电流前馈,使高低压直流侧二次脉动功率向负载侧稳定传输,高低压直流侧二次纹波电压幅值显著减小;为加快控制器动态响应速度,对控制器关键参数进行优化设计,最后通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。     

一种星接H桥级联型SVG直流侧电压均衡控制方法研究

对星接H桥级联型静止无功发生器(SVG)直流侧电压均衡控制进行了深入研究,建立了三层直流侧电压均衡控制系统。第一层为总直流侧电压控制,通过产生基波正序有功电流维持三相所有H桥模块直流侧电压之和恒定。第二层为三相之间均衡控制,通过在变流器指令电压中注入零序电压实现三相功率的再分配,从而实现三相均衡;在该方法中,通过对H桥级联型SVG的输出电压和输出电流产生的功率进行前馈,以达到快速地动态调节。第三层为每相内部各模块均衡控制,通过沿电流方向微调每相各模块指令电压,使各H桥模块吸收的功率重新分配,进而保证相内所有H桥模块直流侧电压值等于给定值。最后通过实验验证了该控制方法的正确性和可靠性。     

基于桥臂电压控制的MMC直流短路主动限流方法

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统直流短路后电流上升迅速且伴随大量的能量释放,为限制其故障电流,提出一种基于桥臂电压控制的MMC主动限流方法。根据故障电流影响因素分析,针对不同交流出口特性需求,设计了故障期间桥臂电压控制方法,通过减小桥臂电压直流分量降低直流出口电压,从而抑制故障电流上升率;考虑主动限流策略对交流电压及桥臂电流的影响,以MMC不闭锁为约束条件,设计了控制参数的选取原则,最后在四端直流电网中对该主动限流方法的限流效果及其对故障切除后功率恢复的影响进行了仿真分析。结果表明,所提主动限流方法能够有效限制短路电流,降低直流断路器的电流开断难度,且对故障切除后的功率恢复影响较小。     

辅助经VSC-HVDC并网的海上风电场故障穿越的动态制动电阻参数设计与控制策略

目前海上风电大规模远距离传输越来越多地应用基于电压源型换流器的高压直流输电系统（VSC-HVDC）。介绍了目前含VSC-HVDC的海上风电穿越岸上交流故障的研究方法,提出了一种利用动态制动电阻（dynamic braking resistor,DBR）抑制岸上交流故障期间直流线路的过电压,从而辅助风电场穿越岸上交流故障的改进控制方法,该方法能够无通讯地同时调节DBR功率和风电场输出功率。提出了能够满足直流过电压幅度和下降速度要求的DBR参数设计方法和控制策略。不同工况下的仿真验证了所提控制策略的正确性。     

VSC-HVDC离散模型及其不平衡控制策略

针对常规控制下电压源换流器(VSC)对交流电网电压不平衡的敏感特性,避免电网电压不平衡引起的直流侧电压二次脉动通过直流线路传播到相邻换流站,该文对VSC进行功率分析并研究其不平衡控制策略。在对VSC进行功率特性分析的基础上,采用了网侧功率节点控制并补偿换流电抗和损耗电阻二倍频功率的不平衡控制策略。同时针对工业现场微机控制器,推导了基于双序矢量电流控制器(DVCC)的离散化内环控制模型、Smith预估补偿器模型和外环控制模型。基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)离散模型,对外环功率指令阶跃以及两端换流站分别发生电网不平衡故障进行仿真,仿真结论验证了本文离散模型以及不平衡控制策略的有效性。     

虚拟电阻在级联型STATCOM中的应用

阐述了级联型静止同步补偿器(STATCOM)的工作原理,介绍了电流跟踪控制和直流侧总电压控制。针对各级联单元直流侧电压不平衡现象,提出构造虚拟电阻的方法对各级联单元调制信号进行修正,修正量与补偿器输出电流成正比,放大倍数由虚拟电阻决定。仿真和实验结果表明,级联型STATCOM采用该控制方法在稳态时电流跟踪效果良好,直流侧总电压稳定,各级联单元直流侧电压基本平衡。     

面向间隔的电力网络拓扑分析方法

间隔是一组相互关联的设备的集合。提出了一种面向间隔的电力网络拓扑分析方法，将变电站一次主接线划分为一些相互关联的设备的集合（间隔），对间隔的各种可能的状态进行了拓扑分析,并将结果保存在数据库中以供查询。进行电网拓扑分析时，首先对间隔进行分析，通过查表直接获得拓扑结果，然后进行同一变电站同一电压等级内的支路分析，再根据变电站的变压器、联络线完成整个电力网络的拓扑分析。实践证明，该方法具有很好的实时性和可靠性。     

改善有源电力滤波器系统动态性能的电压控制策略

从同步旋转坐标系下电压型逆变器数学模型出发，导出了有源电力滤波器（APF）系统的能量-功率数学模型，运用非线性系统的全局线性化方法，提出了APF的直流电容电压的非线性控制方法，采用该方法可以在设定时间内使逆变器的直流侧电容电压进入稳定状态。该方法既避免了通用的比例-积分控制器控制参数难以设定的问题，又可以改善APF的动态和静态补偿性能，使被控系统无论在大、小扰动下都可具有良好的速动性和稳定性。仿真结果验证了新方法的可行性和可靠性。该研究是基于双极性电压型逆变器作为补偿装置的有源滤波器系统，相应的思路可用于类似的应用场合。     

开关磁阻电机再生制动控制方法

针对开关磁阻电机再生制动控制中存在制动电流波动大的问题,提出一种基于电流预测的开关磁阻电机再生制动控制方法。分析了电机制动过程中其对应功率开关的工作模式及相应状态向量的确定方法,研究了基于电流预测的开关磁阻电机再生制动控制的具体设计方法,并对其效果进行了仿真验证,同时与传统变制动相电压占空比控制法进行了对比仿真分析,结果表明,该控制方法相对于传统变制动相电压占空比控制方法显著减小了电机制动电流和制动转矩的波动程度,从而有效提高了其制动运行的稳定性,具有较好的应用价值。     

基于混合型算法的光伏发电系统低电压穿越控制策略

针对两级光伏发电系统在电网电压跌落时,易出现并网逆变器直流侧过电压和交流侧过电流的问题,提出一种基于混合型算法的光伏发电系统低电压穿越（low voltage ride through,LVRT）控制策略。首先,该策略通过模型电流预测控制,使逆变器并网电流在对称与不对称故障情况下均可快速跟随参考指令,且输出设定的对称电流,解决交流侧过电流问题。其次,基于并网点（point of common coupling,PCC）电压的跌落程度及自适应非最大功率跟踪（non maximum power point tracking,Non-MPPT）算法,调节前级Boost变换器占空比,进而降低光伏阵列输出功率,抑制故障过程中并网逆变器交、直两侧功率失衡而导致的直流侧母线过电压,并通过引入直流电压反馈项,消除不对称故障时直流电压二次谐波分量。最后,通过Matlab/Simulink仿真系统,验证所提控制算法的正确性与有效性。     

移相控制技术在串联有源电压质量调节器中的应用

首先对采用移相控制技术来抑制直流侧电压泵升时电网过电压倍数、负载功率因数、移相角及补偿电压大小之间的关系进行了简要理论分析,然后从能量平衡角度对直流侧电压泵升现象进行了讨论,揭示了直流侧电压变化与逆变器能量流动的关系.在此基础上提出了基于直流侧电压闭环控制的移相控制策略,并给出了具体的实现方法.实验室3 kW单相串联有源电压质量调节器以及容量分别为50 kVA和100 kVA的三相四线制串联有源电压质量调节器的实验结果表明,装置可以根据电网和负载运行状况自动对负载参考电压进行渐近移相,移相及直流侧电压泵升抑制效果非常好,是一种实用的控制方法.     

移相控制技术在串联有源电压质量调节器中的应用

本文首先对采用移相控制技术来抑制直流侧电压泵升时电网过电压倍数、负载功率因数、移相角及补偿电压大小之间的关系进行了理论分析，然后从能量平衡角度对直流侧电压泵升现象进行了讨论，揭示了直流侧电压变化与逆变器能量流动的关系，在此基础上提出了基于直流测电压闭环控制的移相控制策略，并给出了具体的实现方法。实验室3kW单相串联有源电压质量调节器以及容量分别为50kVA和100kVA的三相四线制串联有源电压质量调节器的实验结果表明，装置可以根据电网和负载运行状况自动对负载参考电压进行渐进移相，移相及直流侧电压泵升抑制效果非常好，对谐波、过压、不平衡等电压质量问题有良好的补偿作用，是一种实际可行的控制方法     

DVR的不平衡浪涌和过电压控制

讨论无串联隔离变压器的动态电压调节器(DVR)在不平衡电压浪涌或过电压情况下的补偿问题。使用不可控整流为直流侧电容充电的DVR,在补偿时只允许其向系统注入有功功率。在浪涌或过电压发生时,DVR可能发生从系统吸收有功功率的情况,如果仍然使用传统的同相或相位不变电压注入控制方法,将导致直流侧电容电压迅速升高,可能损坏开关器件或储能单元。利用最小能量补偿控制方法也不能完全解决该问题,因而提出一种单向功率流动控制算法。该算法通过将参考电压旋转一定的角度,使DVR无论在3相平衡与不平衡浪涌或过电压的情况下,都不从配电系统吸收有功,同时能将负荷电压补偿为3相平衡且达到正弦的额定值。该算法加入对DVR最大补偿极限的考虑,以确保注入补偿电压不超过DVR的补偿极限。文中对直流母线电压不可避免的泵升问题提出了缓冲控制策略。最后,仿真结果验证了算法的正确性及有效性。     

一种铁路功率调节器的改进单周控制方法

为了治理高速铁路机车引起的电能质量问题,维持一个清洁安全的电网,文中讨论了一种先进的铁路功率调节器。针对高速铁路机车的随机性和快速性,提出了一种基于等效负载电阻电压前馈控制的改进单周控制方法。通过等效负载电阻电压前馈控制的方法,可以实时跟踪机车负载的变化,能有效提高控制系统动态响应性能。通过单周控制对直流侧电压进行闭环比例—积分控制,可以稳定直流侧电压,以保证铁路功率调节器的正常、可靠工作。为了克服死区时间对单周控制补偿精度的影响,采用一种死区补偿方法对死区进行了有效补偿。最后,通过仿真和实验验证了所提出控制方法的正确性,有效地改善了牵引供电网的电能质量水平。     

一种前端级联 DC / DC 变换器的 开关磁阻电机驱动拓扑

针对开关磁阻电机传统不对称半桥功率变换器在电动汽车应用中的不足,提出了一种新型 DC/ DC 变换器级联在不对 称半桥功率变换器前端,以实现母线电压的调节以及制动能量的可控回馈。 首先,理论分析了变换器的工作模式;其次,分别建 立了励磁电压、退磁电压和关断角关于转速、负载的查找表,从而根据电机工况匹配合适的母线参考电压,并给出了系统整体的 闭环控制方案;最后,在一台三相 6 / 4 结构开关磁阻电机上进行了实验,实验结果验证了提出的新型功率变换器的有效性。     

电动装甲车无刷直流电机驱动系统的再生制动

再生制动是电动车辆最常见的制动方式,然而,在没有大容量蓄电池吸收能量的情况下,再生制动将产生很高的泵升电压,给系统工作带来不利。文中通过对再生制动过程的分析,提出了通过控制占空比的办法来抑制泵升电压,该方法通过数字控制实现,无需改动硬件,控制简便、计算机仿真和样机实验结果表明,该方法可迅速抑制泵升电压,并具有很好的制动效果。