采用扩展微分代数方程法的直流网络模块化建模

交流电网的能量主要存储于同步发电机的动能中,具有惯量大的特点,交流电网稳定性研究中通常将交流网络建模为代数方程。直流电网的能量主要存储在换流器电容和直流网络的电容、电感中。直流网络与换流器的储能能力甚至超过了发电机的储能能力。为此,直流电网稳定性研究中不宜将直流网络简化为代数方程,而应考虑直流网络的微分动态方程。为精确地对任意复杂直流网络进行建模,提出了一种采用扩展微分代数方程的模块化建模方法,该方法可以方便地消除直流网络微分动态方程中的冗余状态变量,通过子矩阵的拼接、相乘等运算可以模块化的得到直流网络的动态模型从而省却手工推导动态模型状态空间矩阵各元素值的繁冗运算。最后以一个四端口直流电网为例,通过对比文中方法建立的小信号模型与详细电磁暂态模型时域仿真结果验证了所提出建模方法的准确性。     

单向LC型直流—直流变换器的设计与控制

提出一种单向LC型直流—直流变换器,可用于互联两个电压等级不同的直流系统、单向地传输直流功率。该单向LC型直流—直流变换器由电压源型换流器、不控整流器,以及连接它们的LC电路构成。研究了单向LC型直流—直流变换器的拓扑设计,推导了其电感、电容设计步骤,设计了单向LC型变换器的功率控制方法,理论分析了直流故障时,故障电流幅值的大小。然后,在PSCAD/EMTDC上搭建了30 MW±10kV/±100kV仿真算例,验证了所提控制方法的正确性以及拓扑本身所具有的故障穿越能力。相较于其他直流—直流变换器,单向LC型直流—直流变换器具有直流升压比高、功率可控性好、制造成本低、具备直流故障穿越能力等优点。     

具备无闭锁穿越直流故障能力的直流自耦变压器

首先,分析了目前直流自耦变压器技术的特点及其缺陷所在,针对目前直流自耦变压器无法穿越直流故障的问题,分析了直流自耦变压器穿越直流故障的需求,在其基础上结合混合型模块化多电平换流器的特点,设计了具备无闭锁可穿越直流故障的直流自耦变压器子模块数目配比。其次,设计了该变压器的控制策略,保证其在正常工况和故障工况下的稳定运行。最后,在PSCAD/EMTDC下搭建了测试系统,验证了所提无闭锁穿越直流故障直流自耦变压器技术的可行性及控制策略的有效性。     

一种适用于新能源并网的高增益单向直流变压器

提出一种名为高电压比级联式LC-AC transformer(LCT)型单向直流-直流变压器,特别适用于新能源并网等应用场合。该变压器首先通过电压源型换流器(VSC)将直流电压逆变成交流电压,利用电感电容(LC)电路取得第一级升压。然后,LC电路输出的电压将会通过交流变压器得到进一步升高,从而通过两级升压实现40倍左右高电压比。最后,利用二极管电路将交流电压整流得到直流电压。本文首先阐述了LCT DC-DC的参数设计步骤,同时提出了一种有效的有功功率控制策略,研究拓扑的器件选择及其运行损耗估算。最后通过在PSCAD/EMTDC下搭建的LCT DC-DC仿真算例证明本文所提出拓扑的技术可行性。