基于相位差的同步调相机定子绕组匝间短路故障定位方法EI北大核心CSCD

为了改善同步调相机机组的运维效率,提出一种基于相位差的同步调相机定子绕组匝间短路故障定位方法。首先,在线获取三相电流的相位、零序电压基波分量的幅值及相位。如果零序电压基波分量的幅值超过阈值,则认为定子绕组发生匝间短路。为了进一步实现故障相的定位,将零序电压基波分量相位分别与三相电流相位进行比较,获得3组相位差,则匝间短路故障发生在3组相位差中最小值所属相的定子绕组中,从而实现故障定位。为了验证所提方法的准确性和有效性,分别基于TTS-300-2型同步调相机和小型电励磁同步电机搭建相应的仿真模型和实验平台,进行仿真与实验验证。实验结果表明:利用零序电压基波幅值可以诊断同步调相机是否发生匝间短路故障,利用零序电压基波与各相定子电流基波间的相位差可以实现故障定位。     

基于拉依达准则的MMC子模块开路故障定位

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)凭借模块化结构等优点,被广泛应用于高压大功率输电领域。MMC含有大量子模块(submodule,SM),SM的开关器件故障是影响MMC可靠性的关键问题之一。其中SM开路故障不易及时检测,威胁系统正常运行,为此提出一种基于拉依达准则的SM开路故障定位方法。首先,对SM开路故障进行故障特性分析,根据SM开路故障会引起SM电容电压的异常变化,应用拉依达准则进行判别。其次,计算同桥臂内SM电容电压的均值和3倍标准偏差来构造一个置信区间,通过判断SM电容电压是否超出置信区间且持续一定时间来检测并定位发生开路故障的SM。该方法不需要额外传感器,不用建立精确数学模型,不用手动设置经验阈值,算法较为简单。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建三相MMC系统仿真,并在实验室搭建单相MMC实验平台对该方法进行验证。仿真和实验结果表明,基于拉依达准则的SM开路故障定位方法能够快速有效地定位出发生开路故障的SM。     

基于方差变化率判据-四分位的风电场功率异常数据识别

风电场运行中产生了数量巨大的历史数据,而提升历史数据的质量是实现风电场高效智能运维的前提。为此,文中分析了风电场风功率数据的分布特征和形成机理,提出基于方差变化率判据-四分位法组合的风电场风功率异常数据识别方法。首先,利用物理规则对原始风功率曲线进行预处理,剔除明显异常的数据;然后,利用风功率方差变化率判据法识别并清洗风功率曲线的堆积型异常功率数据点,判据的阈值借助箱型图自动获取;同时,利用四分位法识别并清洗剩余的离散型异常数据点;最后,通过算例验证了所提算法的可行性。研究结果表明所提算法具有易实现、效率高和通用性强的优点,其异常识别效果优于局部离群因子(local outlier factor,LOF)算法和Thompson tau-四分位算法,其耗时比LOF和Thompson tau-四分位算法分别减少9.6 s和0.49 s,且在5个不同位置的风电场验证了所提算法的通用性。     

基于"实时数字控制"技术的"电力电子技术"实验教学模式研究

"电力电子技术"实验课程是电气工程及其自动化专业重要的实践环节之一.为推进"新工科"背景下人才培养,本文针对目前"电力电子技术"实验课程存在的问题,提出"新工科"背景下电力电子实验课程教学改革方案,通过搭建基于"实时数字控制"的新型教学实验平台,建立面向"新工科"的实验教学新模式,以期加强学生对电力电子技术的理解与掌握,培养学生的实践动手能力,为学生的创新实践提供平台.     

基于单相矢量控制的MMC环流抑制策略

模块化多电平变流器(MMC)在正常运行时子模块和桥臂的电气量存在循环耦合关系,会在相内产生二倍频环流。二倍频环流对MMC输出功率无贡献,却增加了开关管额定容量和通态损耗,也给MMC系统带来高次谐波扰动,影响系统的正常运行。为抑制相内二倍频环流,本文提出了一种基于单相矢量的环流控制方法,控制器输出相应的控制补偿量对MMC桥臂电压进行补偿调制,实现了相内二倍频环流的抑制。最后采用专业软件PSCAD/EMTDC搭建仿真模型,其结果验证了所提控制策略的可行性。     

并联型直流电力弹簧的简单拓展移相控制策略

直流电力弹簧(direct current electric springs,DCES)作为一种解决光伏和风电并入直流微网出力不稳定而引起的电能质量问题的新途径,具有配置灵活、体积小等优势。该文提出一种针对基于三有源桥(triple active bridge,TAB)拓扑的并联型直流电力弹簧(DCES with parallel topology)的拓展移相(extended-phase-shift,EPS)控制策略,EPS控制相较于单重移相(single-phase-shifting,SPS)控制,具有减小电源侧回流功率、增大零电压开通(zero voltage switching,ZVS)区间、减小开关器件电流应力、减小光伏电源容量等优势。该文在EPS控制的基础上实现了在电源侧电压较大范围波动情形下并联型DCES全部开关器件的ZVS,并提出回流功率优化控制策略。最后,实验验证了所提EPS控制策略的正确性和有效性。     

基于自适应T-CFSFDP的MMC开路故障定位方法

模块化多电平变流器(MMC)含有大量子模块(SM),及时定位开关器件发生开路故障的SM是MMC系统可靠运行的关键问题之一。这里根据故障SM和正常SM之间电容电压变化的差异性,采用基于自适应截断平均数的快速搜索与发现密度峰值聚类算法(T-CFSFDP),可有效定位MMC中的SM开路故障。所提出的故障定位方法不需要创建复杂的数学模型和手动设置经验阈值,也不需要大量的训练数据样本,可有效定位故障SM。仿真和实验结果表明,提出的基于T-CFSFDP的MMC中SM开路故障定位方法能够快速有效定位开路故障的SM。     

基于电容电压波动补偿的混合型模块化多电平变换器

为了降低模块化多电平变换器的电容体积,文中提出一种基于电容电压波动补偿混合子模块的模块化多电平变换器。首先,介绍所提混合型模块化多电平变换器的系统结构与减小电容体积的机理,同时对混合子模块的投切原则进行详细分析;然后,通过分析混合子模块内部不同电容的能量波动,给出所有电容的容值设计方法,并与传统的半桥型模块化多电平变换器进行对比;最后,通过仿真与实验验证了所提方案的有效性。结果表明,文中提出的混合型模块化多电平变换器能够以较低的开关器件成本,大幅度提高电容能量利用率,降低模块化多电平变换器子模块电容的体积,实现系统功率密度的提高。     

基于“实时数字控制”技术的电力电子实验 教学模式研究

电力电子技术实验课程是电气工程及其自动化专业重要的实践环节之一。为推进“新工科”背景下人才培养,本文针对目前电力电子实验课程存在的问题,提出“新工科”背景下电力电子实验课程教学改革方案,通过搭建基于“实时数字控制”的新型教学实验平台,建立面向“新工科”的实验教学新模式,以期加强学生对电力电子技术的理解与掌握,培养学生的实践动手能力,为学生的创新实践提供平台。     

混合型MMC非闭锁型直流短路故障穿越策略分析和比较

针对半桥/全桥子模块和半桥/单极性全桥子模块这2类混合型模块化多电平换流器(MMC)的非闭锁型直流短路故障穿越问题,首先提出了满足故障穿越要求的2类混合型MMC的最优子模块配比方案.其次基于恒定可控MMC总能量控制,提出了混合型MMC非闭锁型直流短路故障穿越控制策略,使混合型MMC在故障穿越期间具备无功补偿及子模块电容电压均衡的能力.最后从故障穿越效果及代价等方面,对这2类混合型MMC非闭锁型直流短路故障穿越策略开展了对比分析,为混合型MMC及非闭锁型直流短路故障穿越策略在柔性直流输电工程中的应用提供借鉴与参考.