计及电动汽车充放电静态频率特性的负荷频率控制

目前对电动汽车参与电力系统调频的研究,主要集中在电动汽车作为分布式电源参与系统调频,而对电动汽车作为可控负荷参与系统调频的研究较少。但是,电动汽车作为分布式电源和可控负荷对其参与系统调频具有同等重要的作用。基于此,文中计及了电动汽车的充放电静态频率特性模型,在电力系统负荷扰动发生时,实现了对电动汽车充放电的协调控制,使其在分布式电源和可控负荷两个角色间合理转换。在此基础上,建立了计及电动汽车充放电的单区域系统负荷频率控制模型,并将该模型扩展为两区域互联系统。在MATLAB/Simulink中建模并进行仿真分析。算例结果表明,电动汽车作为分布式电源和可控负荷参与系统调频,不仅可以使系统频率调整速度更快,有效减小系统频率偏差,而且能减小传统调频机组的备用容量。     

直流分量对正弦幅值积分器同步信号检测方法的影响及其抑制方法

三相并网变流器的控制需要电网基波电压同步信号的确准检测,正弦幅值积分器锁频环(frequency-locked loop based on sinusoidal amplitude integrator,SAI-FLL)是一种结构简单、性能良好的同步信号检测方法。文中首先分析了当输入信号含有直流分量时,正弦幅值积分器锁频环的性能,分析结果表明,输入直流分量会在正序幅值和频率信号中产生工频波动,负序幅值中还会产生附加直流分量。文中提出一种抑制直流分量影响的方法,该方法将直流分量作为频率为零的交流分量,利用正弦幅值积分器(sinusoidal amplitude integrator,SAI)的选频特性,形成统一的SAI方法,控制结构简单。理论分析和实验结果都表明,文中提出的方法可以在电网不平衡和频率变化等情况下消除直流分量的影响,并快速准确地提取电网电压基波正负序分量的幅值和相位,实现同步信号的检测。     

基于CDM升压单元的高增益Boost变换器

提出了一种具有n(n≥2)倍传统Boost变换器电压增益的高升压Boost变换器,该变换器由2个基本的Boost单元和n-1个由电容、二极管组成的CDM升压单元构成,2个有源开关采用交错控制。该变换器可实现n倍增益变换,避免了在高升压应用场合出现极大占空比;由于采用交错控制,输入电流纹波频率是开关频率的2倍,纹波峰峰值得到降低,因此可减小输入滤波器的体积;有源开关及二极管的电流应力低,因此可选择低耐压的器件以进一步提高变换效率;2个Boost单元能实现自动均流,不需任何有源均流控制。首先对变换器的拓扑推演过程进行了详细阐述,然后以4倍增益高升压Boost变换器为例分析了该类变换器的工作原理及性能特点,最后搭建了一台额定输出功率为300W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

磁谐振LED供电系统的传输特性分析

针对无线电能传输系统中输出功率和传输效率问题,以近场磁谐振耦合LED无线供电系统为对象,利用耦合模式理论(CMT)建模方法对系统的输出功率和传输效率等传输特性进行优化分析。通过CMT构建出无线电能传输网络的等效耦合模型,导出输出功率与耦合系数、传输效率与耦合系数间的量化关系式,进而确定出系统的最大输出功率表达式。最后,结合磁谐振LED供电系统实验结果,验证了所构建耦合模型的有效性和理论分析的正确性,初步论证了磁谐振无线电能传输的工程潜在应用可行性。     

两相静止坐标系下消除不对称和谐波影响的同步信号提取方法

三相并网变流器可以在同步旋转坐标系下,也可以在两相静止坐标系下进行控制。无论在哪一种坐标系下进行控制,都需要能够快速准确地提取出电网同步信号。为了满足两相静止坐标系下变流器的控制需求,文中将正弦幅值积分器应用于两相静止坐标系下的同步信号提取。通过对在不对称和含有谐波情况下的输入电压进行矢量描述,提出采用多通道正弦幅值积分器的同步信号检测方法,可以消除负序分量和谐波分量的影响,而且无需进行正负序分离就可以直接得到正序分量和负序分量的幅值和相位信息。文中建立了多通道正弦幅值积分器同步信号提取方法的数学模型,揭示了同步信号提取的机理并讨论了反馈参数的选取原则。通过构造频率自适应算法,克服了电源频率变化对同步信号提取的影响。理论分析和实验结果都表明所提出的同步信号提取方法可以在电源频率变化、不对称以及含有谐波的情况下快速准确出提取出正负序分量的幅值和相位信号。     

基于ADALINE神经网络的电能质量监测终端设计

谐波频谱检测是电能质量监测仪器的核心功能,其检测频谱是进行各种电能质量特征值运算的前提。传统以STFT为检测算法的电能质量终端由于时间窗固定,不具有暂态情况下的谐波分析能力。而诸如小波变换、S变换等算法则由于运算量巨大不利于谐波实时在线监测。针对这种情况,设计了一种以DSP为处理器,基于自适应线性神经网络(ADALINE)的电能质量监测终端。详细介绍信号接口电路、调理电路、PLL倍频电路、AD转换电路的硬件设计,给出了自适应线性神经算法推导和DSP数据处理框图。实验表明,所构建系统在运算量不大的情况下增强了暂态谐波测量能力,同时利用ADALINE误差信号可对电压暂降进行精确时间点定位。     

复合控制单相直流侧串联型有源电力滤波器

单相直流侧串联型有源电力滤波器由分别工作在高、低频率的全控型功率器件以及二极管构成的混合全桥逆变器组成,串联在整流桥的直流输出端和直流负载之间,只需处理部分功率,可实现降压的功能,是一种新型的单相整流桥谐波治理方案。将平均电流控制应用于直流侧串联型有源电力滤波器的控制将有助于其实现数字控制。文中首先分析了直接应用平均电流控制时控制效果差的原因:由于在低频开关的切换点前后,高频开关的占空比需要实现0、1的跳变,而当采用单一的调制方式时,调制信号不能产生与占空比相对应的波形变化,引起了输入电流的波形畸变。文中提出了一种在不同的工作区间分别采用前沿调制和后沿调制相结合的复合控制策略,避免了对调制信号的突变要求,但可实现占空比的跳变,成功地将平均电流控制应用于单相直流侧串联型有源电力滤波器的控制,可大幅提高输入电流波形质量。实验结果对文中的分析结论和提出的复合控制方式的正确性进行了验证。     

一种多路输入高升压Boost变换器

针对光伏发电系统模块多、输出电压低等问题,提出了一种多路输入高升压Boost变换器。首先分析了2路输入高升压Boost变换器的工作原理及性能特点,然后通过拓扑推演,得到了n路输入高升压Boost变换器。在此基础上搭建了输出功率为100 W的实验样机,实验结果表明:n路输入电压平衡时,输出电压与输入电压之比是Boost变换器的n倍;控制简单,无论各个输入电压源电压相等与否,均可以通过一套控制系统实现输出电压恒定;开关器件电压应力低,可以选择额定电压低的器件,有利于提高变换器效率。     

前馈型电压模式控制Buck变换器

在比例控制电压模式结构基础上,结合Buck变换器给出了一种新的控制方式,将输入电压与电容电流采样之和的积分作为PWM环节的动态载波信号,输入电压的前馈确保了比例控制下系统的稳态无差以及良好的抗输入电压扰动能力,电容电流反馈则改善了系统抗负载跳变能力.然后基于系统小信号模型,理论分析了系统的控制性能,并给出了控制参数的选取.整个控制结构简单,参数设计简便,最后仿真和实验结果验证了理论分析的正确性.     

基于ANF-PLL的电网电压基波正负序分离方法

为了满足并网变流器在电网电压不对称情况下的控制需求,需要快速准确地提取出基波正负序分量的幅值和相位。在电网电压不对称时,负序分量会在同步参考坐标系锁相环(phase locked loop based on synchronization reference frame,SRF-PLL)的 dq 轴分量中产生2倍工频波动,影响基波分量和相位的提取结果。该文通过将自适应陷波器(adaptive notch filter,ANF)加入到同步参考坐标系锁相环的结构中,提出了一种能够实现正负序分量分离的自适应陷波器锁相环(phase locked loop with ANF,ANF-PLL)方法。该方法利用ANF陷波器的2个相互正交的输出量分别抵消电网电压dq轴分量中由于负序分量造成的2倍工频波动,以此消除了电网电压不对称对同步信号检测的影响,并且可以同时提取出基波负序分量的幅值和相位。与其它方法相比,该方法无需进行正负序解耦或瞬时对称分量分离,在单同步参考坐标系下实现了基波正负序分量的分离提取,结构更加简单,减少了计算量。实验结果表明,文中提出的方法能够在电网电压不对称与频率变化的情况下准确提取出基波正负序分量的幅值与相位,并且具有良好的动态性能。