基于PSM技术的高压开关电源研究

脉冲阶梯调制(PSM)技术是将脉宽调制(PWM)技术与阶梯调制(SM)技术相结合,是高电压、大功率电源系统中的一种重要的调制技术.本文在阐述了SM(阶梯调制)技术和PWM技术的工作原理和特点的基础上,详细论述了PSM技术的基本原理及其控制方法,并通过实验验证了应用此技术的电源系统的可行性和优越性.     

电力潮流灵活控制技术应用综述

统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)、静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)、可控串联补偿装置(thyristor controlled series compensation,TCSC)和移相器(phase-shifting transformer,PST)能够调节线路参数、灵活控制潮流变化,均已在国内外电网中实现工程应用,对均衡输电通道潮流、提升供电能力有重要作用。文中对UPFC、SSSC、TCSC和PST的理论研究和工程实践进行了综述。首先,分析了4种潮流控制装置的基本结构和控制原理,并介绍了国内外已投运工程的运行情况;其次,从结构、换流器技术、选址定容、控制策略、故障保护5个方面对潮流控制装置的关键技术研究现状进行概述;最后,展望了潮流控制装置在未来电网中的典型应用场景,并对潮流控制技术的研究方向进行了分析。     

扰动控制性能评价标准在福建电网的应用

简要介绍了华东电网正在推行的控制性能标准(control performance standard,CPS)/扰动控制标准(disturbance control standard,DCS),以及基于CPS/DCS的系统扰动控制性能评价及考核办法。提出在福建电网采用自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组及非AGC机组按照正常速率或紧急速率自动调节,或采用人工调节相结合的DCS控制策略。建立了基于CPS/DCS的AGC控制策略中4个控制器之间的协调机制,并根据华东电网CPS/ DCS考核结果对各控制器的控制修正系数进行优化。在福建电网EMS系统中完成了DCS控制策略及AGC控制策略的功能开发,最后通过福建电网实际发生的扰动对该策略进行了验证。     

风电场自动电压控制中风机和静止无功发生器的无功分配研究

自动电压控制(AVC)系统的投入对保证风电场的电压稳定有重要作用,现有研究对风电场的自动电压控制无功分配策略缺乏深入分析.本文在现有自动电压控制无功分配模式的基础上,采用含有静止无功发生器(SVG)和风力发电机的小干扰模型,分析自动电压控制无功分配策略对风电场稳定性的影响.该方法计及自动电压控制系统中无功分配模式对风电...     

基于DFIG功率振荡阻尼器的电力系统低频振荡抑制综述

随着大规模风电并网,风电机组与同步机组间的动态交互加剧,前者对电网低频振荡(low-frequency oscillation,LFO)的负面影响和正面控制效果渐趋显著。文章对双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)并网系统LFO抑制问题展开调研。分析了DFIG并网对LFO的影响机理,从风电侧和电网侧比较了LFO抑制措施。重点讨论了DFIG附加功率振荡阻尼器(power oscillation damper,POD)的参数整定方法和控制策略设计。对基于传统方法、优化方法、鲁棒理论等参数整定方法,以及线性二次型调节器(linear quadratic regulator, LQR)、自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)、滑模变结构控制(sliding mode control,SMC)、模糊控制等控制策略进行比较分析。最后对DFIG并网电力系统低频振荡抑制问题,给出后续研究展望。     

自动发电控制研究综述

随着能源危机和环境污染的问题越来越严重,以风电和光伏为代表的可再生能源被大规模地开发利用,电力系统运行稳定性也成为了国内外广泛关注的问题之一。本文首先阐述了自动发电控制(Automatic Generation Control, AGC)的控制原理和控制模式,接着讨论了负荷频率控制(Load Frequency Control, LFC)和经济调度控制(Economic Dispatch Control, EDC)策略的研究现状,通过分析各类方法的优缺点,指出了目前AGC研究存在的一些问题。针对这些问题,进一步阐述了动态AGC控制策略的研究情况,最后对未来AGC领域的发展方向进行了讨论。     

考虑双通道随机时延的区域互联电网AGC方法

在区域互联电网网络化自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)过程中,信息传输在双通道(如控制器到执行器(C-A)、传感器到控制器(S-C))均存在时延问题。基于模型预测控制(MPC)技术,拟利用其预测特征,通过控制过程中信息的存储与处理,消除双通道随机时延对控制效果的负面影响。首先,在考虑双通道时延的前提下,构建互联电网AGC系统模型,并就时延的存在对控制效果的影响进行了分析。然后,针对互联电网AGC系统的控制模式对集中式MPC(CMPC)的实现方法进行了讨论,分析了在CMPC框架下双通道时延的处理方法。在此基础上,分别以阶跃与随机负荷曲线为扰动变量,获取互联电网频率及区域控制偏差曲线。仿真结果表明在考虑互联电网AGC系统双通道随机时延的情况下,所提方法能够保证系统良好的动态响应性能,从而验证了其可行性和有效性。     

基于Prony辨识的STATCOM附加次同步阻尼控制器设计

静止同步补偿器(STATCOM)具有强大的无功支撑和电压控制能力,利用其附加阻尼控制可以在稳定接入点电压的同时可抑制其接入引起的振荡以及系统中出现的次同步谐振(SSR)。通过对系统时域仿真数据的Prony辨识,得到STATCOM定电压控制系统参考电压到发电机转速偏差的等效传递函数;辨识出系统的振荡模态及其特征信息。在此基础上,采用状态反馈的极点配置技术设计了STATCOM附加次同步阻尼控制器(SSDC)。在IEEE次同步谐振第一标准测试系统上,利用PSCAD/EMTDC进行仿真实验,验证了Prony辨识方法用于STATCOM阻尼控制器设计的可行性和所设计的阻尼控制器的有效性。     

虚拟同步发电机技术对分布式发电并网稳定性的影响

针对分布式发电机通过逆变器连接到电网,逆变器频率无法由传统分布式电源控制,需要由其他同步电机控制,电力系统可能会因为大量接入分布式发电(DG)逆变器而不稳定的问题,采用虚拟同步电机(简称VSG)控制策略,通过添加储能元件,使整个逆变器具有同步电机特性。经仿真验证,该策略提高了逆变器并网的稳定性。     

长兴发电厂(2×300MW)分散控制系统(DCS)实现电气控制

论述了浙江长兴发电厂300MW燃煤机组技改工程电气部分改由分散控制分统(DCS)控制的情况。     

低压直流母线AC-DC电力电子变压器及其短路故障穿越方法

传统的基于半桥型模块化多电平电力电子变压器使用大量的开关器件和无源元件,限制了其功率密度和效率的提高。提出了一种组合全桥型模块化多电平换流器(MMC)和输入侧间接串联型输入串联输出并联DC-DC变换器的电力电子变压器拓扑,MMC输出等级较低的中压直流母线,可减少隔离级DC-DC模块数量,且可以实现故障时的自阻断功能。通过改变DC-DC变换器模块输入侧的串联连接方式,可有效避免中压直流端口短路时导致DC-DC变换器输入侧电容短路问题。该电力电子变压器拓扑同时具备中压和低压直流端口,且可以有效降低开关器件、无源元件、高频变压器以及DC-DC变换器模块数量,提高电力电子变压器的功率密度、效率和故障穿越能力。最后基于MATLAB/Simulink,搭建了该电力电子变压器的仿真模型,仿真结果验证了该拓扑的可行性。     

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。     

模块化多电平型高压DC/DC变换器的研究

模块化多电平型(modular multilevel)高压DC/DC变换器采用模块化结构,能够很容易通过子模块串联的方法得到较高的电压和功率等级,适用于高压大功率直流变压场合。该DC/DC变换器采用由两个模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)组成"面对面相连"的结构,其本身具有直流侧故障保护的功能,无需采用直流断路器进行保护,变压器的存在可实现了电气隔离。目前针对此拓扑结构的研究尚处于起步阶段,其基本运行方式仍是研究的重点和难点。本文具体描述了模块化多电平型高压DC/DC变换器的拓扑结构,并且分析了其本身具有直流侧故障保护功能的作用机理。在此基础上,从调制策略、电容电压平衡策略及功率控制策略三方面对控制器进行设计。最后,通过建立仿真模型和搭建单相结构的实验平台,验证了所提基本运行方式的有效性。     

新型四象限电力电子变压器的研究

电力电子变压器（PET）是一种采用电力电子变换器和高频开关变压器的电能传输装置,在电力系统配电网中具有潜在的应用价值。提出了一种新型PET,其组成是：变压器前级即高压端只有一级单相-单相交交变换器,可以得到高频交变电压;变压器后级即低压端为一级单相-单相交交变换器,经过滤波得到低压工频电压;最后级为阻性变换器,可以获得低压直流电压输出和单位输入功率因数。结果可以得到网侧单位功率因数,同时具备四象限功能。对这种PET进行了理论分析和仿真分析,并进行实验验证。结果表明：这种PET具有结构简单、控制容易、换流安全、单位输入功率因数、双向功率流动以及便于级联等特征,具有一定的应用价值。     

中高压电力电子变压器拓扑与控制应用综述

电力电子变压器(PET)作为一种新型的电能路由设备,在智能电网与能源互联网领域有着极大的应用价值。本文针对中高压的应用背景,对典型的PET拓扑及相关的控制策略进行了分析,总结了各类拓扑在系统效率、可靠型以及控制复杂度等应用方面的特点,其中带有多模块级联高压侧变换器的三级式PET拓扑电平数易于扩展,且控制上较为简单,但在系统体积与效率方面仍有优化的空间。本文还对于隔离级中两种不同类型的变换器进行了具体控制方法上的归纳与对比,对两种不同变换器在中高压应用场合的适应性进行了分析。     

基于主动限流控制的直流配电网保护及故障隔离方案

柔性直流配电网中直流故障易引起系统过流,严重威胁电网的安全运行。基于全桥子模块的模块化多电平换流器(FBSM-MMC)的柔性直流配电网大多利用MMC闭锁来切断故障电流,但其闭锁会导致整个直流配电网的短时停电,降低供电的可靠性,迄今尚无有效的解决方案。对此,文中提出一种基于FBSM-MMC主动限流控制的柔性直流配电网保护及故障隔离方案,共包含3个阶段:故障发生后首先利用MMC主动限流控制将换流器输出直流电流限制在1.2倍额定电流附近(阶段1),进而根据各条线路两端直流电流是否具有同步性过零特征实现故障线路的识别(阶段2),在此基础上,进一步提出基于直流断路器与快速机械开关协同配合的故障隔离方案(阶段3)。通过断开故障关联的直流断路器,并控制相应换流站的输出直流电流降低为0,使得故障线路上的机械开关亦能快速开断,从而实现故障隔离。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了四端柔性直流配电网模型,通过大量仿真验证了所提保护及故障隔离方案的可行性。     

新型模块化高压大功率DC-DC变换器

针对高压大功率场合下的直流电压变换需求,提出了一种新型模块化DC-DC变换器。该变换器开关频率低、损耗小,内部无线圈,结构简单,采用模块化设计易于扩展,且控制方式简单,适用于电压等级高、传输容量大的直流输电场合。分别设计了单向DC-DC变换器和双向DC-DC变换器,阐述了2种变换器拓扑结构、工作原理以及控制方式,并通过对比介绍了新型变换器的优势。PSCAD/EMTDC环境下的仿真实验表明,新型DC-DC变换器可以很好地实现直流变压功能,直流电压电流波形理想。     

一种新颖四象限隔离型反激双向直流变换器

隔离型反激DC-DC变换器具有较高增益和较大功率等级,已成为高增益大功率场合的研究焦点,针对传统反激变换器存在的变压器漏感尖峰的问题,提出一种带反激缓冲器的隔离式四象限全桥双向DC-DC变换器。应用钳位电容和反激缓冲器来钳位因流馈式电感和隔离变压器漏电感间的潮流差而引起的尖峰电压,成功地把电压钳位到理想水平;同时消除了因漏电感的续流带来的开关损耗,提高了变换器工作效率;缓冲器还限制漏感电流ip在全桥开关中循环,在超载情况下降低了开关电流应力,提高了系统可靠性。实验证明了理论分析正确性和可行性。     

一种新型的零电压开关双向 DC-DC变换电源

介绍了用于中小功率的双向DC-DC变流装置,它能将直流电压从24 V提升到240 V,也可以将240V直流电压变换成24 V.在变流器的两个桥式电路中间使用一个隔离变压器,在不增加电路器件的情况下,实现电能的双向传递,变流器通常工作在降压方式,主直流电源来自交流或燃料电池,主电源向负载提供电能的同时向蓄电池充电,在主直流电源故障的情况下,蓄电池替代主直流电源,向负载供电.使用适当的控制策略,实现元件的零电压开关.在对电源系统的工作原理进行理论分析的基础上,对其进行了仿真和实验验证,证明系统具有转换效率高、性能稳定和电路简单等特点.     

输出并联双有源全桥DC-DC变换器虚拟功率均衡控制方法

针对电力电子变压器(PET)中输出并联双有源全桥(DAB)DC-DC变换器,分析了前级级联多电平整流器(CHB)控制策略对于DAB变换器的影响,提出一种同时适用于等效输入串联输出并联(ISOP)和等效输入独立输出并联(IIOP)DAB变换器的虚拟功率均衡控制方法,并分析了该控制策略的作用机理。搭建了以TMS320F28335+FPGA_6SLX45为控制器的三单元输出并联DAB变换器的实验平台,对所提出的虚拟功率均衡控制方法与输入电容电压平衡控制算法进行了对比验证。实验结果表明,所提方法在实现各个模块传输功率均分的基础上,可以显著提高变换器对于负载突变和输入电压突变时的响应速度。同时,也可有效地抑制变换器传输功率的暂态波动。