用于高压电力电子装置的辅助电源的设计

高电压宽范围输入的辅助电源在中大功率电力电子装置中被广泛应用,提出了采用工作在DCM状态下单管反激电路的方案设计高压输入辅助电源,计算了变换器的电路参数;根据输入电压高的特点,优化设计了变压器的变比和二次侧的反射电压,考虑到变压器的绝缘和爬电效应,提出了一种高电压输入变压器的绕制方法;设计了RCD吸收电路,极大地减小了主开关管上关断时的电压尖峰。     

基于FPGA的高频逆变装置的变频移相控制实现

为实现电动汽车无线充电系统中逆变部分的有效控制,比较分析了高频逆变器移相控制和调频控制的特性,确定了移相和调频相结合的方案;提出了实现该方案的DSP+FPGA的控制硬件构架,主要描述了控制构架中FPGA根据DSP指令进行实时移相调频的实现原理,以及FPGA中的硬件语言设计,提出了该原理容易出现的窄脉冲的避免办法;最终在11 kW无线充电高效高密度地端功率装置中进行验证,实现了频率和相位更新时PWM波的无缝切换以及逆变器在系统中的有效控制,装置通过调节移相角可以稳定工作在不同功率范围,工作效率均超过国标要求的92.5%,证明了该控制方法的正确性,且满足了实际工程的需求。     

一种改进的虚拟同步机控制策略

在此提出一种改进的虚拟同步发电机(VSG)控制方法,可在无需离网建立机端电压和并网预同步环节情况下,实现直接并网启动控制.首先,结合传统VSG数学模型,详细介绍了改进的VSG数学模型,指出改进的VSG模型具备锁相环功能;其次,建立系统小信号稳定性分析模型,针对VSG模型中惯量、阻尼、虚拟定子电阻和虚拟定子电抗等参数对系统稳定性的影响,进行详细理论分析;最后,搭建Matlab/Simulink仿真模型和100 kW模块化T型三电平并网逆变器并联实验平台,仿真和实验验证了所提控制方案的有效性.     

基于广义相位补偿法的抽水蓄能电站双馈机组PSS设计

抽水蓄能电站正应用变速双馈机组来替代传统定速同步机组。对于变速机组,其本身应具有类似于定速机组电力系统稳定器(PSS)的功能。为满足抽蓄电站变速机组入网要求,对此类机组对电力系统小扰动稳定性的影响进行了探讨,并由此提出了一种相关的阻尼控制策略。首先,在相关多机系统模型的基础上,对典型四机系统小扰动稳定性进行分析。然后,根据分析结果中的低频振荡问题,采用广义相位补偿法设计了应用于双馈机组的PSS,有效协调双馈机组和同步机组PSS的阻尼效果。最后,通过系统算例仿真来证明双馈机组加入PSS的有效性和实用性,并在RTDS涉网试验中予以验证。     

基于MMC的直流电网短路电流分析及保护策略

为解决基于MMC的直流电网短路电流问题,对半桥型MMC换流器以及具备直流故障自清除能力换流器的直流故障电流进行理论分析,并给出了短路电流计算方法。在此基础上对直流电网拓扑结构进行分类,给出直流电网中短路电流的计算方法。最后针对不同换流器和电网拓扑结构,给出了系统故障检测及故障保护方法。通过系统仿真验证了上述理论分析及短路电流计算结果的可靠性。     

一种用于SS谐振无线电能传输系统变频移相控制下实现恒压和ZVS的参数设计方法

无线电能传输是一种方便灵活的电能传输方式。以串联-串联SS(series-series)谐振无线电能传输系统为研究对象,通过变频移相控制实现了后级的恒压输出与前级逆变器的零电压开通。首先基于无线电能传输系统的交流等效电路对系统特性进行分析,提出一种在采用变频移相控制下能够同时实现恒压与零电压开通的频率区间存在性判断方法。基于此判断方法,根据相角裕量与系统安全要求对谐振网络参数进行限定,保证了系统在当前设计参数下能够在相应工作指标下正常运行。最后搭建了一套250 W无线电能传输装置,对系统分析的正确性与参数设计的合理性进行验证。     

应用于智能配电网的子模块混联MMC-HVDC系统配置及启动策略

为了提供更优的具备直流故障穿越能力的柔性直流输电系统方案,在多种子模块混联的模块化多电平换流器系统基础上,提出了一种新型子模块混联MMC-HVDC系统配置方法及与其匹配的启动策略。该系统配置方法主要包括系统子模块数目配置方法及子模块内部参数配置方法两部分。子模块数目配置方法能使换流器在具备直流故障穿越能力、提升系统容量等优势的同时,尽量节约经济成本及减小系统损耗;而子模块内部参数配置方法则主要为了限制穿越过程中全桥子模块电压变化量,保证故障穿越能够正常进行。由于不同子模块选用了不同电容,传统MMC-HVDC系统的启动策略不再适用,因此提出了与配置方法相匹配的启动策略。最后基于Matlab/Simulink搭建了MMC-HVDC双端系统仿真模型,验证了所提出的新型系统配置方法及其启动策略的可行性和有效性。     

电网不平衡故障下电力电子变压器控制策略

针对电网不平衡故障下电力电子变压器(power electronic transformer,PET)高压级的相间均压问题和对电网电压的支撑问题,首先对负序电流注入法进行了研究,推导了需注入的负序电流幅值和相位,分析了有功电流和负序电流对电网公共连接点(point of common coupling,PCC)电压的影响,然后提出了一种新的适用于PET相间均压的零序电压注入法。仿真结果表明,电网故障时,PET仅传输有功功率,会降低PCC点正序电压,输出无功后可有效支撑电网电压。负序电流注入法和零序电压注入法均可实现高压级相间均压,但负序电流注入法需高压级具备更大的电流应力,且抬升了电网负序电压,而采用零序电压注入法时,高压级三相电流对称,对电网负序电压无影响。PET隔离级所有双有源桥(dual active bridge,DAB)传输功率均衡,低压级输出电压和功率恒定,不受电网故障的影响。     

多馈入直流输电系统继发性换相失败影响因素分析

继发性换相失败给多馈入直流输电(MIDC)系统的安全运行带来严重威胁,针对继发性换相失败影响因素的研究有着非常重要的意义。首先根据换流器工作原理并结合MIDC系统结构特点研究了继发性换相失败的发生机理;然后对继发性换相失败的两个因素:换相失败引起交流电压的变化和多馈入直流输电系统耦合关系进行了详细的分析;最后在PSCAD/EMTDC中建立了MIDC系统模型,仿真分析了典型工况下MIDC系统继发性换相失败的影响因素。根据仿真结果,多馈入系统中交流故障、多馈入系统电压交互影响因子和多馈入短路比共同决定了继发性换相失败的发生。     

模块化多电平换流器新型桥臂环流抑制策略研究

为抑制模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的内部环流,介绍了一种新型的桥臂环流抑制策略,包括其MMC改进拓扑、环流抑制方法及电压校正模块(Voltage Correcting Module,VCM)的稳压控制方法。为便于工程应用,提出了该策略的VCM冗余控制方法,并对VCM进行了参数设计,包括子模块电压设计和支撑电容容值设计。仿真结果说明了所提VCM参数设计合理,验证了该冗余控制方案可在维持VCM电压稳定的基础上有效抑制换流器的桥臂环流。该方案适用于所有MMC系统,在使用IGBT串联MMC的高压大容量场合优势明显。