配电系统电子电力变压器不对称负载仿真

配电系统中经常会出现不对称负载运行的情况，研究不对称负载情况下电子电力变压器的特性和控制策略，对于电子电力变压器在配电系统中应用有重要意义.通过分析原方系统和副方负载的要求，提出了一种简单而有效的控制方案：其输入级在d-q轴系中采用直流电压外环和交流电流内环的双环解耦控制，其输出级采用基于输出电压瞬时值反馈的双环控制.在Matlab/Simulink环境下建立了仿真模型，通过对空载、满载、单相负载、不平衡线负载和非线性负载等条件下的仿真表明，针对三相四线配电系统电子电力变压器所设计的控制方案，无论是在对称负载还是不对称负载条件下，电子电力变压器都能实现原方系统输入电流正弦和负荷侧供电电压恒定，具有良好的负载特性。     

配电网中的电力电子变压器研究

针对电力电子变压器(PET)在配电网中的应用,采用三级拓扑结构,提出一种新方案。输入级高压为三电平整流电路,以降低元器件耐压等级,采用无功功率和高压整流输出电压闭环,以实现无功可调和稳定高压侧的直流电压;隔离级采用高频变压器,其高压侧为三电平拓扑,低压侧为二极管整流,实现从高压到低压的dc/dc变换和隔离目的,而且通过输出电压闭环控制确保低压直流侧电压恒定;输出级低压为二电平三相逆变电路,采用输出电压闭环以控制期望的电压。采用三级控制分别对应三级电路,以实现系统输入电流正弦、负荷侧供电电压恒定,灵活传输有功,向电网注入无功等功能。详细介绍了所提出的PET系统各部分工作原理,并基于Matlab/Simulink建立了仿真模型,以DSP TMS320F2812为基础构建了实验平台,仿真和实验结果验证了该PET系统可行、有效。     

级联式电力电子变压器的电压平衡控制策略

针对中压配电网中普遍存在的三相不对称现象,采用级联H桥分离直流母线结构的电力电子变压器,为了解决直流侧电压平衡问题,在输入电压和输出负载不对称时,提出了一种新的负序电压注入法控制相间直流电容电压平衡,建立了每相平均功率与负序电压之间的关系,在dq坐标系中对负序电压进行了计算,避免了复杂的三角函数求解。计算结果中不含电网电流,无需对电流进行正负序分离,只需采用单电流内环控制。另外,在输出级采用调节占空比的方法实现相内直流电容电压的平衡控制。仿真结果表明了所提控制策略的有效性。     

级联型电力电子变压器电压与功率均衡控制方法

对于模块级联型电力电子变压器,如果整流级直流输出电压不均衡或各双有源DC-DC变换器(DAB)模块传递的功率不均衡,可能导致开关器件电压或电流应力分配不均。因此提出在整流级采用电压均衡控制,在DAB级采用功率均衡控制来解决整流级输出电压的不均衡问题和因各DAB模块参数不匹配导致的功率不均衡问题。对于该功率均衡控制,是利用各整流模块占空比的有功分量作为反馈量来调节各DAB模块占空比实现的。电压均衡控制与功率均衡控制共同作用,以使系统达到整流级直流输出电压均衡和各DAB模块功率均衡的目的。此外,该功率均衡控制可以很容易由DSP实现,且不需要任何电流传感器。该控制方法已得到仿真验证,并在模块级联型电力电子变压器实验平台上得到实验验证。     

级联H桥型电力电子变压器隔离级高频电流波动抑制策略

串联谐振型双有源桥变换器(DABSRC)由于具有控制简单及软开关范围宽的特点,可用在级联H桥型电力电子变压器隔离级DC-DC电能变换环节中。考虑电力电子变压器各相单元存在二倍电网工频瞬时功率波动,导致隔离级DABSRC高频电流幅值呈现相同波动,且过大波动将会增加隔离级开关器件导通损耗和电流应力。为解决该问题,文中以优化高频电流有效值为目标,提出一种零序电压注入控制策略,通过在交流侧级联H桥变换器中注入零序电压,降低了隔离级DABSRC开关器件电流应力。最后,利用苏州同里10 kV交流/750 V直流3 MVA级联H桥型电力电子变压器工程示范样机进行验证,仿真及样机测试结果证明了控制方法的有效性。     

改进光伏并网逆变器双闭环控制策略

针对光伏发电系统逆变器采用双闭环控制时,在电网侧负载电流扰动较大的情况下,由于对电感电流的限 制,负载电流的变化也会受到限制,从而导致波形畸变的问题,提出一种改进的控制策略,将电网电压前馈控制引入 双闭环控制环节实现复合控制,抑制电网侧电流电压波动对系统的影响,实现光伏并网逆变器的功率控制.采用两级 式光伏发电并网系统模型,在光照强度发生变化的条件下,仿真验证该控制策略的正确性与有效性.实验结果表明此 策略能够使系统在光照强度突变的条件下迅速稳定,满足系统稳定运行的要求.     

三相模块级联型固态变压器均压/均功率控制策略研究

三相固态变压器是适用于智能电网的一种新型的智能电力电子设备,一般包括整流输入级、双有源桥DAB(dual active bridge)直流级和逆变输出级。为解决固态变压器在大功率传输和高输入交流电压工作条件下的高频功率开关管电压电流应力问题,一般采用多模块级联的拓扑结构,但这种拓扑给固态变压器带来了模块间的电压和功率不平衡问题和导致开关管过压过流及电网电流谐波增加等问题。为解决三相模块级联型固态变压器电压、功率的不平衡问题,提出一种新颖的控制策略。输入整流级采用一种基于共同占空比的三相dq0控制策略以保证输入交流电流三相对称,DAB级采用一种基于电压跟随的移相控制方法以实现模块间电压平衡,两级控制策略相配合以实现各模块间电压、功率平衡。仿真和实验均验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于三电平拓扑的电力电子变压器研究

提出一种改进的基于三电平拓扑的电力电子变压器(PET).输入级、隔离级与输出级结构分别采用二极管箝位式三电平PWM整流器、零电压开关半桥三电平DC/DC变换器和两电平逆变器.与两电平PET相比,可在有效提高输入电压等级的同时降低开关损耗.针对变压器各环节结构特点设计了控制方案,并在配电系统环境下对其进行了建模和仿真.仿...     

电力电子变压器在电网故障中的控制策略

电力电子变压器不但能完成常规电力变压器的基本功能,还具有优良的控制性能。为改善电力电子变压器在电网故障时的控制效果,首先分析了电力电子变压器拓扑结构,然后通过对传统PI控制器加入复数积分和微分环节,提出了一种适用于不对称故障的电力电子变压器控制策略,减小稳态误差并提高动态响应速度。最后将该控制策略应用于发生单相接地故障的配电网中进行仿真分析。结果表明,所设计的电力电子变压器具有良好的稳态控制效果,在电网发生故障时仍能保证稳定输出三相电压。     

基于无互联线控制的电子电力变压器并联技术

提出一种新的电子电力变压器(EPT)无互联线并联控制策略.所提出的控制策略基于功率下垂控制理论,由有功功率均分控制回路和无功功率均分控制回路2部分组成.为了抑制输出电压的相位偏差,在控制回路中增加了输出电压相位同步控制回路;为使系统在线性和非线性负载条件下都能获得好的功率均分性能,在控制回路中增加了谐波电流控制回路;为改善系统的动态响应特性,增加了微分控制环节;为分析系统的稳定性和动态性能,方便控制参数的设计,建立了系统的小信号模型.仿真结果表明,所提出的控制策略获得了好的功率均分性能和电压调制特性,具有良好的动态响应特性,且在非线性负载条件下也获得了较好的均流特性.     

智能配电变压器发展趋势分析

智能配电变压器是智能电网快速发展背景下构建新一代配电网的关键部件。结合新能源分布式电源、交直流混联配电网的发展趋势,文中分析了智能配电变压器的主要功能,指出实现智能配电变压器的关键在于利用电力电子技术使配电变压器具备丰富的控制功能。在此基础上,分析指出电力电子变压器(PET)与混合式配电变压器(HDT)是智能配电变压器的两类可选方案。对PET与HDT的工作原理进行说明,列出基于PET,HDT及扩展型HDT的智能配电变压器的几种典型应用电路,并对其特点进行定性分析。基于一种具体的配电网应用场景,从工作原理、可靠性、经济性、可控性等方面对基于PET与HDT的智能配电变压器进行对比,并定性给出当变换功率比重增大时二者各项性能的变化规律。最后分析了智能配电变压器未来的发展趋势。     

一种新型结构的电力电子变压器

电力电子变压器是一种新型智能电力变压器,在配电网中应用前景广阔。本文提出了一种新的模块化电力电子变压器拓扑结构,将双向隔离DC/DC变换器与模块化多电平变换器子模块连接在一起,直接得到低压直流输出,并利用四桥臂变换器产生低压交流输出,这种结构方式更利于模块化设计,减小装置体积。文中给出了模块化多电平变换器,双向隔离DC/DC变换器以及四桥臂变换器的控制方法,最后通过仿真和实验验证了该拓扑的性能。     

面向中高压智能配电网的电力电子变压器建模方法与控制策略研究

分析了传统电力电子变压器建模及控制策略的国内外研究现状,以及面向中高压配电网的电力电子变压器建模及控制策略的局限性。在此基础上,基于谐振变换器的工作特点,提出了面向中高压电网的电力电子变压器统一降阶建模方法及单级控制策略。该策略结构简单,控制能力强。相比于传统电力电子变压器的建模方法与控制策略,所提出的控制策略有效地利用了高频隔离型变换器的工作特点,将高频隔离型变换器与前端级联型变换器结合为一体,简化了控制系统,使其不会随着模块数增加而变得复杂。最后在PSCAD仿真环境中验证了10 kV电力电子变压器的拓扑及其控制策略的可行性。     

Control of Electronic Power Transformer with Star Configuration under Unbalanced Load Conditions

The electronic power transformer has many advantages, such as reactive power compensation, voltage regulation, harmonic suppression, and power factor correction. When a three-phase electronic power transformer with a star configuration is applied in the distribution network, three-phase load unbalance will cause three-phase DC voltage unbalance if the electronic power transformer controller generates improper asymmetric voltage signals, which may trigger over-voltage protection. The effects of three-phase load unbalance to the work condition of the electronic power transformer are analyzed, and a control algorithm is proposed to balance three-phase DC voltages in this article. Meanwhile, input stage control, isolation stage control, output stage control, and individual DC voltage balancing control are presented. Simulation and lab experimental results show that the electronic power transformer still works properly even under serious unbalanced load conditions.     

电力电子变压器在有源配电网无功优化中的应用

尽可能地降低配电网中节点电压的偏差,是配电网运行的基本要求。为实现对节点电压的有效控制,提出利用电力电子变压器通过对其一次侧和二次侧电力电子变换器的脉宽调制控制(Pulse Width Moderation, PWM),改变其一次侧和二次侧潮流的方法加以解决。为此,构建了含分布式电源、储能元件和电力电子变压器在内的有源配电网无功优化模型,并运用粒子群优化算法进行求解。仿真结果表明,含电力电子变压器的有源配电网无功优化后的网损,低于采用有载调压变压器(On-Load Tap Changer, OLTC)对应网络无功优化后的网损;且其节点电压与额定值的相对偏差也优于后者,从而说明了在有源配电网中应用电力电子变压器,利用其灵活的无功调节功能,能提高配电网的运行水平。     

10kV系统中智能万用变压器建模及DSP控制

智能万用变压器(IUT)是一种含有电力电子变换器且通过高频变压器进行磁耦合实现电力系统中的电压变换和能量传递的新型电能转换设备。其突出特点在于它可以实现对变压器原副方电压幅值和相位的灵活控制,它能使系统具有更高的稳定性,实现更加灵活的输电方式,整合各种交直流分布式电源,以及实现电力市场下对功率潮流的实时控制。提出一种智能万用变压器的电路拓扑结构,搭建了变压器模型,着重分析了变压器的电压、功率、频率的控制原理,并以此提出了10kV系统中智能万用变压器的控制策略,用DSP芯片TMS320C28343对PWM信号进行控制,做出了Matlab/simulink仿真,仿真结果表明,该控制策略对10kV系统的电压、功率、频率控制效果良好,改善了电压特性,提高了系统的稳定性。     

基于多维数据的跨区域电网配电运检智能管控系统

针对因跨区域电网配电运检智能管控系统过渡不稳定而导致默认运行级别下的管控系统负载能力受限的问题,设计基于多维数据的跨区域电网配电运检智能管控系统。硬件部分设计电子式互感器,以便连接单片机的接口电路。软件部分先利用多维数据划分过渡输出维度,再采用B/S结构来设定管控结构,最终完成智能管控系统的设计。部署系统测试环境,并使用现有的2种传统管控系统,采用Performance Runner软件对3种系统进行测试,实验结果表明:与2种传统智能管控系统相比,文中设计智能管控系统的最终平均负载能力的数值更大、负载能力更强。     

智能型配电变压器在农网中的应用

农村低压人身触电、农村低压窃电、农村变压器失盗是农网中的3个难点。通过研究探讨,设计出一种智能型配电变压器,具备了解决上述3个难点的功能,并在农网应用中效果良好。智能型配电变压器的防触电功能、低压防窃电功能和变压器本体防盗报警功能,有针对性地解决了农村低压人身触电、农村低压窃电、农村变压器失盗3个难点问题。如果变压器整体被盗,GPS系统可自动追踪,能迅速找到被盗变压器。低损耗变损和全密封免维护结构,降低了运行费用。智能型配电变压器在农网中的应用具有非常广泛的实际意义。     

基于MMC的配电网电力电子变压器故障特性分析

介绍了配电网电力电子变压器输入级、隔离级和输出级通常采用的拓扑结构;选取了半桥子模块型模块化多电平换流器、双有源桥和三相逆变器作为研究对象,基于PSCAD仿真平台,搭建了10k V配电网电力电子变压器仿真模型;对电力电子变压器中可能出现的故障类型,包括交流输入侧故障、中压直流侧故障、低压直流侧故障以及功率开关元件故障等进行了理论分析与仿真验证;对各类故障下电力电子变压器的过电压、过电流水平进行了分类统计,指出了对配电网电力电子变压器影响较大的故障类型。     

基于模糊控制的配电变压器节能运行装置

通过对多台并联运行变压器组在不同运行方式下的损耗进行分析,得出变压器组的节能运行点.根据此节能运行点建立变压器控制模型,由此设计一套变压器节能运行智能控制装置.该装置主要由执行单元、测量单元和智能运行控制器3部分组成,智能运行控制器的主控系统由FPGA和DSP构成,其中FPGA主要完成信号的采样和控制,DSP则完成算法的实现及无线模块的通信.在控制算法中根据实时负荷、时间和温度,采用模糊控制方法,避免了开关的频繁动作.实验表明,变压器节能运行智能控制装置适用在多配电变压器的配电房,能够减少变压器组功率损耗.