基于热阻模型和温度迭代的阀损耗计算方法

换流阀是特高压直流输电工程重要的组成部分,其损耗计算对特高压工程的系统设计、散热器参数选择等具有重要的作用。阀损耗与电力电子器件的调制方式、器件类型等密切相关。针对精确估算阀损耗的问题,提出了利用等效热阻模型和温度迭代方法获得器件工作温度,进而求解换流阀损耗的精确计算方法。根据理论研究结论,开发了阀损耗计算软件,该计算软件能同时考虑阀损耗与运行参数的关系。并利用ABB公司提供的IGBT模块损耗计算软件进行了仿真验证。最后绘制了阀损耗与运行参数的特性曲线,为换流阀和散热器的参数设计提供了参考依据。     

三相PWM整流器的死区效应分析及补偿方法

在三相PWM整流器的功率管驱动信号中加入死区时间可防止电压直通,但这会对变换器的电压电流波形产生影响,称之为死区效应。为此,详细描述了死区时间内变换器的工作过程,提出了三相PWM整流器的死区电压效应和电流效应,并分别进行了定量分析。然后结合空间矢量调制策略,引入了死区效应空间矢量的概念,统一并从本质上解释了死区的两种效应。为了克服死区效应的不良影响,提出了两种补偿措施,并详细介绍了利用DSP的数字实现方法,这两种措施均不需要改变硬件电路,也不会增加控制器的复杂度和负担。最后,通过实验验证了理论分析的正确性和补偿措施的有效性,还指明了进一步研究的方向。     

10kV方波发生器的研制

针对电力系统中波前时间比标准雷电波(1.2μs)还要短的冲击过电压测量问题,以及为了提高试验标定冲击分压器时输出信号的信噪比,提出了电容放电型方波发生器的电路原理,以上升时间<5ns的气体间隙作为陡化开关,研制了上升时间为ns级的高压方波发生器。初步试验结果表明,陡化开关满足设计要求,重复性好,但波形受回路杂散参数的影响较大。在考虑杂散参数影响的条件下,通过ATP仿真分析了回路主要参数对输出波形的影响规律并确定了各参数的取值,改进后的试验回路能得到上升时间<5ns、脉宽>1μs、幅值约10kV的方波电压。该方波发生器可作为标定冲击分压器的方波源。     

铁芯电抗器直流偏磁对PAPF滤波性能的影响研究

实验发现,使用铁芯电抗器的三相四线制并联型有源电力滤波器(Parallel Active Power Filter,PAPF )投入后系统电流偶次谐波增幅明显,以2次谐波增幅最大.本文对此现象进行了详细的理论分析,并在MATLAB环境下进行了有无直流偏磁情况下的仿真.仿真和实验结果表明,铁芯电抗器直流偏磁是产生偶次谐波的主因,进而影响到PAPF的滤波性能.该结论对PAPF的实际工程应用设计具有一定的指导意义.     

基于时频域介电响应的绝缘油弛豫过程分析

该文测量并分析了不同水分和老化程度绝缘油的时频域介电响应,通过频域介电谱分析绝缘油弛豫时间较小的弛豫过程,通过极化电流分析绝缘油弛豫时间较大的弛豫过程和直流电导过程,并研究水分含量和老化程度对弛豫过程特征参数的影响。研究表明,绝缘油频域介电谱可以分为直流电导频段、弛豫极化频段和高频极化频段三个频段。直流电导频段和高频极化频段的实部恒定,虚部与频率成反比,表现为电阻特性。但两个频段的损耗机制不同,前者以电导损耗为主,由直流电导率决定;后者以极化损耗为主,由高频电导率决定。绝缘油的水分含量对直流电导率影响较大,老化程度对高频电导率影响较大。绝缘油频谱在弛豫极化频段的实部和虚部斜率随频率发生变化,表现为明显的弛豫过程。水分含量会减小绝缘油的弛豫时间,老化程度对弛豫时间影响较小。     

UPFC控制及动态特性实验研究

基于传统的比例—积分控制，提出了统一潮流控制器(unified power flow controller，UPFC)并、串联侧解耦的系统级控制策略，其控制目的是在并联侧维持UPFC并入点的交流电压和直流侧电容电压，在串联侧控制线路有功、无功潮流。文章首先介绍了所研制的UPFC实验系统平台，并在此基础上详细地给出了UPFC系统级控制器的硬件实现，实验平台的通用性决定了不同控制策略可以较容易地实现。为验证所提出的控制策略的控制效果，文中将UPFC实验装置嵌入至自行搭制的等效双机实验系统中，实验结果与 PSCAD/EMT DC仿真环境下的时域动态仿真结果十分相似，从而得到了良好的UPFC动态特性。     

电力系统振荡动静态网络分析及功率传输特性EI北大核心CSCD

以同步发电机为主的传统电力系统发生低频振荡时,通常采用机电暂态模型来分析与计算,网络使用准稳态模型,潮流关系满足代数方程。但对于其次同步振荡或者电力电子化电力系统宽频振荡时,通常采用电磁暂态模型来分析与计算,网络使用动态模型,潮流关系满足微分方程。文中针对电力系统小扰动失稳后的一般化统一振荡形式,建立以传统电力系统中的同步发电机和电力电子化电力系统中的电压源型变换器为代表的发电设备外部特性的统一描述形式。推导动态和静态网络描述的功率特性方程,建立功率与振荡频率依赖关系的物理图像,发现其可被划分为低频区(10Hz以下)、谐振区(10~200Hz)和高频区(200Hz以上),证明了低频振荡时静态网络描述的适用性,而对于次同步振荡和高频振荡,网络则须使用详细的电磁暂态模型。推导结果在两机系统和多机系统中得到仿真验证。     

基于反相层叠载波的三电平逆变器漏电流抑制和中点平衡方法

三电平光伏逆变器的中点波动和漏电流会影响系统的可靠运行和输出质量。为此,提出了一种兼顾漏电流抑制和中点电压平衡的调制策略,在反相层叠载波的基础上通过特定零序分量注入将开关周期内共模电压峰峰值降为六分之一母线电压,波动频率降为开关频率,从而有效抑制漏电流;同时通过零序分量切换控制中点电流,平衡直流侧中点电位;根据判定电流方向,对调制波进行修正,避免死区对漏电流抑制的影响。最终通过实验验证了所提调制策略的可行性和有效性。     

基于改进型PEM和L指标的含风电场电力系统静态电压稳定评估

快速、准确地评估系统电压稳定性对于大规模风电并网后电力系统安全运行具有重要意义。为此,提出一种基于改进型点估计法(point estimate method,PEM)和局部电压稳定指标(L指标)的含风电场电力系统静态电压稳定评估方法。首先,提出一种改进型PEM计算L指标各阶矩和半不变量,并结合Cornish-Fisher级数展开获得其概率分布,相比于传统2n+1法,在无须涉及更高阶矩等复杂计算下可提升L指标分布的拟合精度;然后,利用风险偏好型效用函数定义计算各节点电压失稳风险度,完成含风电场电力系统静态电压稳定评估,识别系统电压稳定薄弱节点;最后,基于该风险度引入风电并网电压稳定因子,并由此分析风电对系统静态电压稳定的影响。采用改进的IEEE-14和39节点系统算例验证了所提方法的可行性和有效性。     

串联型有源电力滤波器的单周控制方法

目前单周控制技术集中用于并联型有源电力滤波器控制中，对于将单周控制应用于串联有源滤波器，仍有许多理论和技术问题值得研究。通过对串联有源滤波器主电路的分析，导出了用于串联型滤波器单周控制的数学关系。同时通过对控制器的分析，建立了适用于单相串联有源滤波器的单周控制模型。实验研究结果验证了理论分析的正确性和可行性。