采用三电平拓扑结构的广义有源电力滤波器

提出一种采用三电平拓扑结构的广义有源电力滤波器(GAPF),其具有更高的等效开关频率和电压等级,适合在高压大功率领域中应用.详述了三电平GAPF的拓扑结构、工作原理和控制方法.为克服特定消谐技术实时性差且不利于中性点电压的调节等缺点,采用空间矢量调制技术,并提出一种定量计算小矢量占空比的方法,可实现三电平逆变器直流侧电容电压的精确平衡.仿真结果证明三电平GAPF可以有效地实现无功补偿、谐波抑制、负序滤波等功能,并大幅降低对网侧滤波电抗容量的要求.     

具有高动态性能和锁相精确度的改进PLL设计

为提高锁相环(phase-locked loop,PLL)的动态性能和锁相精确度,提出一种基于dq变换的改进锁相环,其通过平均值环节而不是延时信号消除(delayed signal cancellation,DSC)或低通滤波器(low pass filter,LPF)预先将负序与谐波分离出去,大幅缩短了暂态响应时间,同时亦消除了系统电压不平衡或畸变对锁相精确度的影响。详述了该PLL的工作原理;给出了关于负序与谐波分离方法的讨论;推导了控制环的线性化模型及其PI参数的整定方法。仿真与实验结果表明,由于采用平均值环节和不存在传统软件锁相环(soft ware phase-locked loop,SPLL)具有的耦合关系,该PLL可快速而准确地锁定系统电压中正序基波分量的相位,具有高动态性能和锁相精确度,适用于动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)或统一电能质量控制器(unified power quality controller,UPQC)等对电压变化敏感的柔性交流输电系统(flexible AC transmission system,FACTS)。     

模块化多电平换流器的电容电压平衡方法

为解决模块化多电平换流器(MMC)在采用载波移相调制时的电容电压平衡问题,提出一种基于载波交换的平衡方法。该方法位于调制层,不改变子模块的调制波,既不影响输出电压波形,也不会产生额外的开关损耗。首先详述了MMC的拓扑结构、工作原理以及调制方式;分析了开关状态交换时可能会出现的4种情况,分别是存在上升沿时桥臂电流大于0或小于0和存在下降沿时桥臂电流大于0或小于0;给出了具体的电容电压平衡方法及流程图。实验结果表明,所提方法可快速有效地将桥臂的电容电压集中在参考值附近,且各路电压之间无大幅波动,具有很好的平衡效果。     

三电平逆变器中性点电压精确调节的简化算法

为解决三电平逆变器中性点电压平衡问题,文中详细分析三电平逆变器空间矢量调制的基本原理,探讨影响其中性点电压平衡的主要因素,提出一种能够精确调节中性点电压的简化算法。该方法给出参考矢量所在区域的判断规则,采用首发矢量始终为距离参考电压矢量最近的正小矢量的七段式脉冲发送顺序,最后推导出用于精确调节中性点电压的小矢量冗余开关状态分配因子的定量计算公式。仿真结果验证该控制方法是有效可行的。     

多管火箭炮刚柔耦合多体发射动力学仿真研究

以多刚体动力学和柔性多体动力学理论为基础,建立了刚柔耦合多体系统动力学方程;应用ADAMS、ANSYS软件,通过建立ADAMS模型,并在模型中引入柔性定向管,对某火箭炮系统进行了发射动力学仿真和分析,得到了全炮的受力及振动情况,为今后更精确的研究火箭炮的发射过程动力学特性提供了理论参考。     

基于模块化多电平技术的广义有源电力滤波器

为克服传统广义有源电力滤波器(GAPF)的缺点,提出了一种采用模块化多电平技术的GAPF(GAPF/MMC),提高了装置的电压等级和波形质量。详述了GAPF/MMC的拓扑结构、工作原理、控制方法及调制策略,给出了子模块电容电压的平衡方法。试验结果表明,GAPF/MMC在实现综合补偿的基础上可有效降低输出电压的谐波含量和网侧滤波电抗的容量、功耗,适合在高压大功率领域中应用。     

链式广义有源电力滤波器

为克服传统GAPF(generalized active power filter)实时性差、电压等级低、功耗大、只适合在低压小容量范围内应用等缺点,提出一种采用链式拓扑结构的GAPF,提高了装置的等效开关频率、电压等级、实时性和动态性能。详述了链式GAPF的拓扑结构、工作原理、控制方法及调制策略,建立了被控对象的小信号模型,给出了PI参数的整定原则和相间与相内电容电压的平衡方法。仿真与实验结果表明链式GAPF在实现综合补偿的基础上可有效降低输出电压的谐波含量和网侧滤波电抗的容量与功耗,适合在高压大功率领域中应用。     

结合蓄电池储能系统的STATCOM的电流解耦控制

FACTS装置若与储能系统相结合可扩大运行范围、提高性能、扩展功能、使输电更为柔性化。针对传统STATCOM只能单一的调节无功功率这一不足,提出一种结合蓄电池储能系统(Battery Energy Storage System, BESS)的STATCOM,可实现无功功率与有功功率的双重调节,即对系统的四象限补偿,同时直流侧电压基本恒定,无需控制。描述了STATCOM/BESS的工作原理,推导了数学模型。为实现无功功率和有功功率的独立调节,采用旋转坐标系下的电流解耦控制方法,并给出了PI参数的整定原则。仿真与实验结果证明了STATCOM/BESS采用该控制方法可获得良好的动稳态特性,具有理论价值和实际意义。     

采用三电平拓扑结构的广义有源电力滤波器

针对水下远距离高压直流电能传输的海底观测网络,设计了一套装备在观测网节点上的2000V DC／400V DC@2kW的高低压直流电能变换器。基于海底应用的特殊场合,提出了具有高可靠性和高冗余度的多模块堆叠构建方式。根据电源变换理论,分析了单个基于PWM控制的功率模块的输入／输出动态特性,以及5个模块通过输入级串联输出级并联堆叠组合后产生的不稳定问题,并针对该问题采用了基于峰值电流控制策略的单一控制器来提供同步PWM信号,所有模块基于同步信号驱动整流,实现自然均压、均流和冗余。进行了样机的半载启动和稳态运行测试、冗余特性测试和水池观测系统应用测试等试验,试验结果表明基于模块堆叠和单一控制器同步整流的方法构建的高压直流变换器能够应用于水下观测系统。