储能系统网侧变流器改进预测直接功率控制方法

网侧变流器是储能系统并网和实现能量双向流动的核心部件,现有的预测直接功率控制方法存在计算量大、寻优过程复杂的问题.提出了网侧变流器改进预测直接功率控制方法:根据网侧变流器微分方程离散化表达式,构建了功率状态量的预测模型;以追踪参考功率为目标,利用李雅普诺夫函数直接反推求得变流器参考输出电压矢量;通过判断输出电压矢量所在扇区,快速选出最终的开关控制量.该方法减少了计算量,简化了寻优过程,还保证了控制系统的稳定性.仿真结果表明,改进方法能够实现有功、无功的解耦控制和快速响应,具有良好的控制效果.     

基于超级电容储能系统的双向三重DC/DC变流器控制策略研究

双向DC/DC变流器为电力储能系统中重要组成部分,针对超级电容储能组串电压范围宽的特性,采用三重化双向DC/DC变流器。建立了状态空间平均法的双向DC/DC变流器的数学模型和超级电容成组等效模型,提出了三重化双向DC/DC变流器针对超级电容充放电工况下的双闭环控制策略,建立了基于超级电容的三重化双向DC/DC变流器仿真模型。仿真结果表明,相较于传统非隔离半桥型双向DC/DC变流器,三重化双向DC/DC变流器可以有效减小各相电感电流,降低开关元件的电流应力需求,提高了变流器的功率等级,所采用的控制策略能够有效控制超级电容充、放电,较好地满足系统动态和稳态指标,适用于在电力储能系统中的应用。     

基于VSC-MTDC的平均值建模与控制策略EI北大核心CSCD

针对基于电压源型变流器(voltage source converter,VSC)的多端直流输电(multi-terminal HVDC transmission,MTDC)系统的电磁暂态仿真中,每一个VSC均包含多个电力电子器件,同时采用脉宽调制技术,势必增加VSC-MTDC仿真系统的数学计算量的问题,提出了一种VSC平均值模型替代VSC详细模型,以简化仿真系统。基于VSC平均值模型的简化方法,即:忽略变流器输出电压中的所有高次谐波,以受控电压源替代变流器输出,以虚拟受控电流源表征交/直流接口关系。最后,通过搭建三端VSC-MTDC输电仿真系统,对比了所提出的平均值模型与详细模型在各个工况下的系统响应,仿真结果表明,VSC平均值模型与详细模型在不同工况下,两者的系统动态响应基本一致,采用平均值模型系统仿真速度更快,仿真效率更高。     

全桥型模块化多电平换流器环流特性分析与自抑制方法

在基于电压源型换流器的柔性高压直流输电(VSC-HVDC)场合,传统的半桥子模块型模块化多电平变流器(MMC)因不具备直流短路故障自清除能力,限制了其在架空线VSC-HVDC领域的应用。全桥子模块型MMC因具备直流短路故障穿越能力,得到了较为广泛的研究。本文首先分析了桥臂参考电压存在负电压的全桥型MMC的基本运行原理,在此基础上,推导了全桥型MMC二倍频环流的解析表达式,并提出了一种环流自抑制的全桥型MMC的参数设计方法。最后,通过仿真和实验验证了本文理论分析的正确性和所提出的设计方法的有效性。     

基于VSC-MTDC的平均值建模与控制策略

针对基于电压源型变流器(voltage source converter,VSC)的多端直流输电(multi-terminal HVDC transmission,MTDC)系统的电磁暂态仿真中,每一个VSC均包含多个电力电子器件,同时采用脉宽调制技术,势必增加VSC-MTDC仿真系统的数学计算量的问题,提出了一种VSC平均值模型替代VSC详细模型,以简化仿真系统。基于VSC平均值模型的简化方法,即:忽略变流器输出电压中的所有高次谐波,以受控电压源替代变流器输出,以虚拟受控电流源表征交/直流接口关系。最后,通过搭建三端VSC-MTDC输电仿真系统,对比了所提出的平均值模型与详细模型在各个工况下的系统响应,仿真结果表明,VSC平均值模型与详细模型在不同工况下,两者的系统动态响应基本一致,采用平均值模型系统仿真速度更快,仿真效率更高。     

基于级联H桥五电平变流器SAPF的应用研究

提出了基于级联H桥型五电平变流器的并联型有源电力滤波器,详细介绍了基于无差拍控制的交流侧电流控制和直流侧总电压闭环电压控制的原理.仿真和实验结果表明了SAPF系统在低开关频率情况下,能够准确有效地补偿谐波和无功电流,性能良好.     

基于LabVIEW的永磁同步风力发电系统研究

介绍了采用双PWM电压源型全功率变流器的永磁同步风力发电控制系统,详细分析了永磁同步电机和变流器的数学模型.根据风速模型和风力机的特性,研究了在不同风况下的变流器控制性能.利用NI公司开发的LabVIEW软件及相关硬件,搭建了基于电压源型双PWM变流器的永磁同步风力发电控制系统实验平台,并完成了整个系统的软件和硬件设计.最后通过实验平台进行实验,验证了控制策略的有效性和可行性.     

电容钳位零电压开关同步整流反激变流器

为进一步提高反激变流器的效率,提出了一种新型同步整流输出的反激变流器及其控制方法。利用同步整流管的双向导通特性,通过在反激变流器一次侧开关管源漏极之间并联吸收电容,实现漏感能量的无损吸收,同时实现了一次侧开关管的零电压开通及零电压关断,降低反激变流器的开关损耗以及吸收电路损耗,并在整个负载范围内取得高的转换效率。据此制作了一台64W的样机,验证了方案的有效性。     

基于电容电压平衡的五电平堆叠多单元变流器空间矢量调制策略*

文中提出一种基于电容电压平衡的五电平堆叠多单元(SM,Stacked Multicell)变流器的空间矢量控制策略,使空间矢量调制(SVM)算法能应用于堆叠多单元变流器(SMC,Stacked Multicell Converters)这种新型拓扑结构的变流器中。通过对五电平SM变流器拓扑的研究,得出单相电路所有可能的开关状态及其对应的电流通路,并由此分析各个开关状态对电容电压的影响。在不改变空间矢量调制算法计算得出的冗余矢量和占空比的前提下,控制策略仅仅通过开关状态的选择达到同时调整悬浮电容和母线电容电压的效果。因此该控制策略能将任何空间矢量调制算法应用于SM变流器,抑制变流器的悬浮电容与母线电容的中点电位偏移。在Matlab/Simulink中构建SM变流器并进行仿真,仿真的结果证明了该控制策略的有效性。     

CPS-SPWM在级联型有源电力滤波器中的应用

提出了基于载波相移-正弦脉宽调制(CPS-SPWM)技术的级联H桥型多电平变流器,它是CPS-SPWM技术与级联H桥型变流器拓扑结构的结合,同时具备二者的优点,在大功率变流器领域具有很好的应用前景.文中给出了载波相移技术在级联H桥型变流器上的具体实现方法,并将其应用在并联型有源电力滤波器(APF)中,对直流侧总电压闭环电压控制的原理进行了验证.仿真和实验结果表明,该并联型APF系统在低开关频率情况下能够准确有效地补偿谐波和无功电流,性能良好.     

基于SOP和VSC的交直流混合配电网多时间尺度优化控制

智能软开关(SOP)、电压源换流器(VSC)等电力电子设备具备快速灵活的功率调节能力,能够有效应对分布式电源带来的随机性和波动性。本文分析了含SOP和VSC的交直流混合配电网基本结构,针对高渗透率分布式电源接入带来的高损耗和电压越限问题,提出了一种多时间尺度协调控制方法。在日前时间尺度上,针对离散的开关变量与连续的SOP、VSC功率,以降低损耗为优化目标建立分层协调调度模型;在日内短时时间尺度上,针对电压越限风险情况,以控制电压为优化目标快速调整SOP、VSC功率。采用基于蚁群算法和原对偶内点法的混合优化算法对所提出的模型进行求解,实现联络开关与SOP、VSC功率的联立优化。通过算例仿真验证了所提模型和算法的有效性。     

模型-数据混合驱动的直驱风机VSC等效建模方法

建立电压源换流器(Voltage Source Converter,VSC)模型对研究风机并网特性具有重要作用。为了解决目前VSC线性化模型对高频电力电子开关器件建模繁琐以及数据驱动模型泛化性差、精度低等问题,提出了一种基于模型与数据混合驱动的VSC等效建模方法。将VSC模型中的比例积分控制环节采用线性化模型进行快速计算,以及脉宽调制环节采用时间卷积网络构建数据模型。同时,将信号分解合成嵌入到数据模型的学习过程中,构建模型数据混合驱动下的VSC深度学习建模框架。算例通过PSCAD仿真数据,给出了永磁直驱同步风机VSC模型的建立过程。采用不同工况下的样本验证了所提方法的可行性与优越性。     

厂用电电源切换时的相位差问题探讨

探讨了在两个不同电压等级的电网引接工作电源和备用电源的问题。采取Matlab仿真系统和厂用快切原理,建立仿真模型,在工作电源与备用电源之间的相位差(俗称功角)较大的情况下,试验厂用电源之间的切换。经分析,由于快速切换和同期捕捉切换的有机结合,在厂用电源引接中,快速切换装置均能圆满完成厂用电源之间的切换,相位差不再是一个决定性的因素。     

基于电压源换流器的高压直流输电系统离散化建模与仿真研究

基于电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)的工业控制系统通常为微机控制器,该控制器的控制对象是系统的离散化模型。为此提出了一种在dq0同步旋转坐标系下的VSC-HVDC离散化状态空间模型。在此基础上建立了VSC电流内环离散化控制器和外环控制器,并实现了有功电流和无功电流的解耦控制;为提高VSC-HVDC的外环控制器响应速度,在外环控制器中引入了前馈控制。基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了VSC-HVDC模型及其离散化控制器模型。仿真结果验证了离散模型的正确性以及控制策略的有效性。     

感应电动机直接转矩控制研究

研究了直接转矩控制的原理及系统结构,建造了转矩磁链观测、转速调节、转矩调节、磁链调节、扇区判断、开关状态选择等单元的模型及整个系统的仿真模型。进行了局部和系统的仿真研究。该仿真模型及仿真分析方法能为进一步研究直接转矩控制系统提供良好的条件。     

基于临界电流模式的单级DC/AC变换器及其控制

本文提出了一种单级DC/AC开关变换器电路拓扑,给出了相应的控制方案,可作为小功率HID灯的工作电源.它结合了BUCK DC/DC变换器和半桥DC/AC逆变器的特点,BUCK DC/DC变换器工作在高频开关状态用于调节输出功率,半桥逆变器工作在低频状态输出低频方波信号,可有效克服HID灯声共振现象.详细分析了它的工作原理,由于电感工作在临界电流模式,开关管实现零电流接通,提高了效率.与两级电路(DC/DC DC/AC)相比,结构简单、所用器件少、可靠性高.电路仿真和实验结果验证了该方案是可行的.     

VSC-HVDC统一电磁暂态模型及其控制策略

为了更好的应用基于电压源换流器(VSC)的新型高压直流输电系统,发挥其技术优势,提出了VSC-HVDC统一电磁暂态模型并进行了其控制策略的研究。交流侧电磁暂态模型是基于d-q同步旋转坐标系下建立的;利用交流侧与直流侧瞬时有功功率相等的原理建立了直流侧电磁暂态模型,且该模型考虑了换流电抗器损耗等因素。利用前馈补偿法设计了解耦控制器以达到分别通过电流d轴和q轴分量来独立调节有功功率和无功功率的目的。利用PSCAD/EMTDC对利用VSC-HVDC连接两端的有源网络以及对无源网络的供电进行仿真试验的结果证明,提出的计算模型及控制策略准确、可靠,对于各种干扰有较好的响应速度和较高的精度。     

压接型IGBT在MMC系统中的电热耦合仿真

目前已知的高压柔性直流输电工程中的电压源换流器(voltage source converter,VSC)大多采用模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC),MMC子模块中半桥子模块的应用最为广泛。高压直流输电系统的高可靠性要求半桥子模块的搭建必须采用压接型的绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)。本文主要针对压接型IGBT半桥模块的MMC展开电热耦合的仿真,探索出一种基于Foster热网络的电热耦合仿真方法,从热稳定性的角度对MMC系统的安全运行域进行了刻画。     

Modeling of FACTS Devices Based on SPWM VSCs

In this contribution, two voltage-source converter (VSC) models based on Fourier series and hyperbolic tangent function are proposed. The models are described in detail. The proposed models can be used for fast simulation in the time domain of power-electronic devices based on sinusoidal pulse-width modulation VSCs; the undesirable error introduced by the high rates in the commutation instants are removed; even though the harmonic distortion coming from the converter is taken into account. The switching instants in the Fourier model are approximated in a closed form, and an iterative algorithm based on the Newton-Raphson method is developed for the exact calculation of the switching instants. The hyperbolic tangent model does not need the calculation of the switching instants as in the case of the Fourier model. The proposed models are validated against the solution obtained with the power system blockset of Simulink and with PSCAD/EMTDC.     

四象限变流器的一种统一性建模及分析方法研究

四象限变流器(4QC)在电力有源无功与谐波补偿、FACTS和电气传动等系统都获得了广泛的应用。鉴于状态空间平均建模方法通常对于类似于4QC半桥单元这种仅具有两种电路开关状态的变流器拓扑的建模研究比较简便，而对于开关状态比较多的情况，直接应用该方法将变得十分复杂，该文根据任意多相PWM型4QC乃至各类变流器拓扑大都具有多单元对称组合的结构特点，通过研究多相拓扑与半桥单元之间的内在联系以及相间对称结构与控制关系，建立一种适用于多相4QC的具有一般性的统一数学模型，并在此基础上通过大量的理论推导分析，得出一组适合多相4QC的单元组合统一性分析结果。通过单相和三相4QC特例及仿真结果，进一步表明了这种单元组合统一性建模和分析方法的正确性与可行性。该方法也可以拓展到其它各类变流器拓扑的建模和分析研究。