含边界元件的MMC-MTDC直流侧单端量故障辨识方法

直流侧故障辨识是基于模块化多电平换流器(MMC)的多端直流输电(MTDC)系统急需解决的重大科学问题.分析直流线路的边界特性与极间耦合特性,提出一种基于单端暂态能量的故障辨识方法.通过区内、外故障的暂态特征以及方向元件,构建故障线路选择判据;并利用母线相连线路的方向元件和交流侧故障的暂态特性,构造母线故障识别判据;再根据两极低频电流差异,设计故障极判别判据.该方法能快速辨识直流侧故障,无需两端通信,能够满足MMC-MTDC系统对辨识方法速动性与选择性的要求.最后结合张北四端柔性直流系统的PSCAD仿真模型,验证了所提方法在不同的故障类型、故障位置和过渡电阻下均能准确检测到故障,且具备一定的抗过渡电阻能力.     

模块化多电平换流器直流故障过电流精确计算与分析

模块化多电平换流器(MMC)发生直流故障后,换流站会出现明显的过电流,对MMC的可靠性产生严重影响.而故障暂态电流的精确计算是实现对暂态过电流有效评估的最直接的手段.为了精确计算MMC故障过电流,提出一种同时考虑交流系统与电容放电影响的故障电流精确计算方法,对桥臂等效模型进行了建模与分析,指出了桥臂电压对时间的微分应由电容项与子模块投入函数项组成.基于桥臂等效模型,建立了MMC直流故障下的状态方程,计算得出了MMC直流故障电流的数值解,对可能出现的最大过电流与最小过电流进行评估,并将此结果与电磁暂态仿真模型(EMT)中的仿真结果进行对比验证,证明了该方法的准确性.最后,将该计算方法与两种传统的故障电流计算分析方法进行了比较,指出了传统故障电流计算方法的不足之处,并进一步验证了该方法的有效性.该文提出的计算和分析方法可以为MMC关键部件的选型提供一定的参考,并为直流故障保护方案的设计提供依据.     

计及直流微电网扰动抑制的残差动态分散补偿控制策略

针对直流微电网电能质量问题与环流问题,提出一种计及直流微电网扰动抑制的残差动态分散补偿控制策略.此策略在直流下垂控制的基础上,首先分析直流微电网扰动问题及并联状态下的环流问题;其次建立Buck型与Boost型多DC-DC变换器并联的状态空间模型,推导基于残差的变换器动态分散补偿结构,该结构直接在电压环输出端进行补偿,通过扰动抵消计算补偿控制器Q*(s).采用小信号稳定性分析方法证明本文补偿结构的稳定性;最后基于RTDS搭建数字物理实验平台,以相同与不同类型变换器并联为例进行实验验证.该结构能够加快分布式电源及公共负荷投切时直流母线电压动态响应速度,有效地抑制了环流影响和交流侧不平衡情况引起的直流母线电压二倍工频扰动,维持了电压的一致性,保证了母线电压的稳定,有助于实现分布式电源的"即插即用"技术.     

基于对抗式迁移学习的含柔性高压直流输电的风电系统次同步振荡源定位

风电场经柔性高压直流输电(VSC-HVDC)接入交流系统会产生次同步振荡(SSO),定位风电场SSO源并及时采取针对性抑制措施是迫切需要解决的问题.该文通过建立风电场经VSC-HVDC并网电力系统线性化模型,分析风电场因发生交互而诱发SSO的机理,提出基于对抗式迁移学习的风电场SSO源定位方法.该方法通过对仿真系统与实际系统的振荡特征进行对抗学习,缩小了仿真系统与实际系统的域差异,实现仿真系统离线建立的定位模型能够迁移到实际系统中进而对风电场次同步振荡源进行在线定位.通过设计多风电场经VSC-HVDC并网电力系统应用案例,验证分析了所提方法在不同系统中均具有较高的定位精度.这对电网调度运行基于广域测量系统识别振荡源或提供振荡抑制策略具有重要参考价值.     

基于IGBT行为模型的有源中点钳位五电平变换器损耗特性分析

有源中点钳位五电平拓扑(5L-ANPC)通常用于中压大容量电能变换领域,同时由于其拓扑结构复杂和各器件有效开关频率不同,使得损耗分析较为困难,并且对计算精度要求较高.该文分析基于载波移相脉宽调制(PS-PWM)的损耗计算方法,根据电压电流关系,详细分析所有器件的导通规律,推导导通损耗计算方法.针对传统的开关损耗计算方法在中压大容量条件下误差较大的问题,详细分析IGBT的开关瞬态过程,提出一种基于行为模型的开关暂态损耗计算方法,并将其运用于5L-ANPC拓扑开关损耗分析.对5L-ANPC拓扑损耗特性进行分析,为散热系统设计奠定了坚实的基础.实验结果表明,该文所提方法提高了损耗计算精度,最大误差为10.4％,最小误差为8.4％,验证了所提损耗计算方法的有效性.     

直流大功率接触器自磁场灭弧室电弧特性研究

新型轨道交通牵引系统配电系统一般为直流供电制,其额定电压与电流一般为kV和kA级,因此作为配电系统中的关键元器件,各类直流大功率接触器的需求也进一步提升.制约产品发展的核心问题是直流大功率感性负载条件下接触器灭弧能力及灭弧速率.基于此,该文研究一种自吹弧式灭弧室的电弧特性.通过仿真给出灭弧室主触头流过不同直流电流产生的自吹弧磁场分布,对比分析阻性与不同时间常数感性负载下的分断电弧特性和燃弧能量.最终提出灭弧室内"磁场竞争模型"用以解释燃弧过程中的电压临界值和时间常数临界值现象.自磁场吹弧式灭弧室接触器具有分断高电压、大电流及大时间常数感性直流负载的能力,具有很强的实际应用价值和理论研究意义.     

内阻对锂离子电池产热功率的影响

降低单体电池的产热对于电池包设计非常重要.测量18650型锂离子电池的比热容、交流阻抗、2.00 C和3.00 C倍率放电的产热功率,发现欧姆内阻产热在单极耳电池的总产热中比重最大,为58.0％.将电池改成双极耳设计,欧姆内阻产热的比重降至37.4％,与单极耳电池相比,2.00 C和3.00 C倍率放电的产热功率分别下降30.8％和34.1％.     

基于优化预测控制的VIENNA整流器研究

提出一种基于优化预测控制的VIENNA整流器设计方案,在其拓扑结构原理分析的基础上,对整流器参数进行优化设计。优化预测控制的外环控制是在功率预测控制基础上引入准比例谐振(QPR)电流控制,其内环控制采用无差拍控制。仿真和实验表明,该控制策略有效地实现了功率因数校正,直流输出侧具有较好的抗扰性、平稳性。     

虚拟直流发电机励磁补偿控制策略

虚拟直流发电机(VDCG)功率协调控制策略将直流电机算法嵌入到DC/DC变换器控制回路中,使其模拟直流发电机运行特性,提升直流微网直流母线电压的动态稳定性。该控制通过功率分配环实现不同容量储能装置间的功率协调分配,但已有的VDCG功率协调控制策略均采用固定励磁磁通作为虚拟电机励磁系数,当再生能源输出功率发生波动或负载发生投切时,直流母线电压会产生稳态电压偏移。为消除母线电压偏移,在详细分析VDCG功率协调控制工作机理的基础上,提出虚拟直流发电机励磁补偿控制策略,通过实时补偿VDCG励磁,消除母线电压偏移,稳定直流母线电压。构建储能装置双机并联光储直流微网仿真及实验平台,分别在再生能源功率波动和负载投切情况下对传统固定励磁磁通功率协调VDCG控制及所提VDCG励磁补偿控制策略进行对比仿真及实验验证,证明所提控制策略的正确性。     

基于自适应下垂控制的联网型直流微网母线电压控制

考虑到通讯和电力电子技术的发展,针对以能量路由器作为与传统电网连接设备的联网型直流微电网,提出一种基于自适应下垂控制方法的直流母线电压控制策略.该策略根据直流母线电压波动范围切换不同单元对电压进行控制,同时采用自适应下垂控制协调本地储能单元,根据各自荷电状态和最大输出能力自动分配负荷功率.该控制策略无需通信,满足各单元即插即用的要求,在不同模式下均有单元参与母线电压控制,保证了直流系统的稳定性.在Matlab/Simulink仿真平台上搭建包含能量路由器的直流微电网系统,对控制方法进行仿真,结果验证了该分布式策略的有效性.