基于宽频带扰动的牵引供电系统频域阻抗测量方法

当不能准确获取牵引供电系统详细的拓扑及参数时,很难对其频域阻抗特性进行量化计算与分析。为得到精确的牵引供电系统频域阻抗特性,提出了一种基于宽频带扰动的牵引供电系统频域阻抗精确测量方法。介绍了牵引供电系统频域阻抗测量原理;基于正弦脉宽调制(SPWM)机理,结合能量谱分析,提出了一种只需一次实验即能得到牵引供电系统测量点处精确频域阻抗特性的测量方法;通过软件仿真和实物实验分别对所建牵引供电系统模型进行频域阻抗测量,结果表明阻抗测量值均能够与理论值保持一致,共同验证了所提阻抗测量方法的正确性与实用性。     

牵引供电系统注入式谐波阻抗测量的扰动限值选定方法

准确获得电力网络频域阻抗可为系统的保护参数整定、谐振优化与稳定性设计提供依据。基于注入式的阻抗测量方法能够快速、精确地获取被测系统频域阻抗特性。然而其注入能量过大时,将会影响系统正常运行;过小则会造成注入信号被系统噪声淹没。为研究注入式阻抗测量能量扰动限值与被测系统内部参数之间的相互关系,提出一种考虑噪声分量、背景谐波以及谐波传输损耗情况下的扰动能量限值选定方法。通过建立的被测系统等效模型,列写相对误差公式,建立测量装置注入信号发射值限定指标,分析相应指标对测量结果与系统运行的影响。针对电力系统中特殊的牵引供电系统阻抗特性,通过仿真与实验进行测量,比对满足/不满足所限定指标情形下测量结果的准确度,验证所提出限定指标及限定方法的正确性与可行性。     

一种基于电流滞环控制的模块化多电平变流器调制策略

针对模块化多电平变流器(MMC)在中低压领域中的应用,提出一种改进型最近电平逼近(NLM)调制策略,调制策略中引入电流滞环控制环节对最近电平逼近调制结果进行修正,并分析了滞环环宽的设定。该调制策略实现简便,动态性能好,控制器计算量小。对传统NLM调制策略和该文提出的改进型NLM调制策略进行了仿真和试验对比。仿真和试验结果表明,该调制策略可明显改善输出电流波形的质量,具有良好的动态性能,实现了输出电流对参考电流的快速、精确跟踪。     

基于模块化多电平变换器的电流滞环跟踪型并网控制策略

基于电流滞环型双闭环并网控制策略运用于模块化多电平变换器(MMC),实时监测电网电压、并网电流与给定电流误差,从而决定其网侧输出电压,使得并网电流快速、高效地跟踪给定电流;同时对并网电流脉动频率、开关频率做了详细分析,证明了该策略优越性。建立虚拟子模块,在此基础上根据子模块电容电压大小排序和桥臂电流方向,不断改变虚拟子模块与实际子模块驱动信号的循环映射关系,达到子模块电容电压动态平衡的目的。该控制方法适用于任意单元级联和任意电平数。设计了一台五电平MMC的实验样机对上述控制方法进行了实验验证。     

单相三电平整流器双滞环SVPWM电流控制方法

基于电压空间矢量分析原理,提出了一种适用于开关管钳位混合单相三电平整流器的双滞环SVPWM电流控制方法。分析了单相三电平整流器的工作模式,提出了一种四态双滞环比较器来控制电流内环。根据输入比较器的误差电流大小,输出四种状态值,结合由电动势与预测电流离散化计算得到的指令电压矢量的所在区域,选择最佳开关输出矢量,使得电流误差控制在系统要求范围内。通过Matlab仿真,比较了跟踪电压矢量、两态单滞环、四态双滞环SVPWM电流三种控制方法,仿真结果验证了四态双滞环电流控制的优越性,通过小功率样机实验验证了双滞环控制算法的可靠性。     

带电流滞环的异步电机直接转矩控制

分析了三相异步电机直接转矩控制时起动电流过大的原因，提出一种电流滞环控制方案，充分利用异步电机直接转矩控制的特点-零电压矢量。该方案不仅有效地抑制启动电流过大的缺点，而且能对电机稳态运行时也有效，确保了逆变功率器件安全运行。最后通过仿真说明了引入电流滞环后系统的性能变化情况。     

全数字滞环电流控制可控电流源研究

提出了一种基于现场可编程门阵列(field-programm-able gate array,FPGA)控制的全数字滞环电流控制型可控电流扰动源,选取单相全桥拓扑作为可控电流源的主电路结构.对两态滞环和三态滞环电流控制进行了仿真分析和对比,利用PSCAD软件中的自定义模块,采用Fortran语言对2种不同控制策略进行编程实现,仿真结果表明两态滞环电流控制策略更加适合于可控电流源.最后设计制作了一台原理样机,利用FPGA控制器实现了对电流源的控制,采用VHDL语言实现滞环电流控制,实验结果表明滞环电流控制技术对可控电流源的实现是有效的.     

基于级联型逆变器的中压有源电力滤波器滞环电流矢量控制

该文提出了一种基于级联多电平逆变器的中压有源电力滤波器滞环电流矢量控制方法.该方法以检测出的需补偿的电流作为指令电流,在复平面上进行滞环电流控制.考虑了实用性,在工程实际中采样频率与功率器件开关频率有限的情况下,根据误差电流矢量和逆变器输出参考电压矢量的大小和方向,在待选电压矢量中快速选出级联多电平逆变器最优输出电压矢量;并根据相邻采样周期对应开关状态变化最小的原则在大量冗余开关状态中选择最优开关状态,减少了开关次数,降低了开关损耗.仿真结果证明了其的正确性和实用性.     

有源滤波器的低损耗滞环电流控制方法

提出一种新的用于有源滤波器的低损耗滞环电流控制方法。利用有源滤波器的输出电流主要是谐波电流,因此在一个周期内总的三相电流绝对值大小波动幅度很大的特点,根据电流大小调节相应的开关次数,从而在保持相同控制精度的同时,大幅降低有源滤波器的开关损耗。在理论上推导了最优开关频率和电流范数波动幅度的关系,设计了一个新的滞环电流控制器。仿真结果表明,采用所提出的方法可在保持总的控制精度的同时有效降低总的开关损耗。     

带电流滞环的异步电机直接转矩控制

分析了三相异步电机直接转矩控制时起动电流过大的原因,提出一种电流滞环控制方案,充分利用异步电机直接转矩控制的特点-零电压矢量。该方案不仅有效地抑制启动电流过大的缺点,而且能对电机稳态运行时也有效,确保了逆变功率器件安全运行。最后通过仿真说明了引入电流滞环后系统的性能变化情况。     

正弦滞环电流控制可逆变流器

从改善可逆变流器输入电流谐波总畸变率(Total Harmonic Distortion,简称THD)角度出发,提出一种改进的正弦滞环宽度控制方法,该方法可有效减小可逆变流器的THD值.采用IGBT作为功率元件,DSP作为控制器核心,霍尔元件作为电流传感器,构造出一套10kW三相电压型可逆变流器系统.在不改变变流器硬件参数和控制参数的前提下,在该试验装置上对改进的正弦滞环宽度控制方法和固定滞环宽度控制方法的控制效果进行了比较.谐波分析结果表明,前者具有更小的THD值.试验结果证明,改进的正弦滞环宽度控制方法优于固定滞环宽度控制方法.     

新型多电平滞环跟踪控制方法的研究与设计

滞环比较跟踪控制方法相比于三角波比较和定时比较跟踪控制方法具有硬件电路结构简单、响应速度快、跟踪精度高、系统鲁棒性好等优点.针对一种新型多电平滞环比较跟踪控制方法,以单相H桥逆变电路三电平跟踪控制为背景,研究了电平阶梯间跳变的控制原理,以及实现电平准确跳变的方法.针对指令信号超出主电路输出范围而出现的掉脉冲现象,分析并给出了解决方案.给出了CPLD编程的原理和方法.最后仿真和实验结果验证了理论分析的正确性.     

有源滤波器滞环电流控制的矢量方法

提出了基于误差电流矢量和等效电源电压矢量的三相有源滤波器电流滞环控制的空间矢量模型，解决了滤波器的三相关联控制问题。利用模型中引入的误差六边形概念，将有源滤波器的空间矢量问题转化为平面解析问题，实现了逆变器状态的优化选择和控制，提高了系统的控制精度，降低了器件的开关频率。仿真结果验征了该方法的有效性。     

基于改进滞环电流控制的有源电力滤波器

以往的电流滞环控制方式受所控制电流大小的影响较大,产生PWM的脉冲频率不固定会造成开关损耗和开关噪声较大,故需对电流滞环控制方案进行改进.此处在电流传感器检测出电流后加入一个幅值限制环节,能有效解决由异常电流波动引起的控制效果变差的问题,并且在PWM脉冲产生环节之前加入一个固定频率发生器环节,对PWM系列的频率进行控制.Matlab仿真及实验结果证明了该方法的可行性及有效性.     

连接海上风电场的基于直接功率控制的三电平VSC-HVDC

研究了连接海上风电场的基于电压源换流器的VSC-HVDC系统.多电平逆变器应用于VSC-HVDC系统提高系统传输容量并改善电能质量问题.利用基于功率控制的方法对VSC-HVDC系统进行了仿真,实现了双侧的独立控制,风电场侧由风机带换流器组成,采用基于滞环比较的功率控制,而系统侧三电平换流器采用基于直接功率控制,三个滞环控制器分别控制有功功率、无功功率和中点电压.仿真结果证实了基于此算法的VSC-HVDC系统连接大型海上风电场,可以正常稳定地运行.系统侧三电平换流器降低谐波含量并提高功率因数.     

带中点电位平衡控制的Vienna整流器滞环电流控制方法

针对三相三电平Vienna整流器存在的固有中点电压波动问题,提出将直流侧中点电压偏差引入滞环电流闭环控制中,通过调节指令电流的直流偏移量实现直流侧中点电压平衡控制。结合等效电路分析了Vienna整流器滞环电流工作原理,设计了电压外环控制器,并给出了滞环宽度和中性点补偿系数的选取依据。最后搭建了一台Vienna整流器样机对该方案进行了验证,实验结果验证了该方案的可行性。     

VIENNA整流器的滞环电流控制研究

通过分析三相三开关三电平(VIENNA)整流器的工作原理,提出了基于滞环电流比较的控制策略,并将母线电压偏差引入电流参考,通过调节电流参考的直流偏移实现中性点电压平衡。最后通过VIENNA整流器的仿真和2kW样机试验,在电压、负载突变及三相不平衡条件下,验证了控制方法的可行性。稳态条件下其谐波畸变率小于3%,功率因数为0.99。     

并网逆变器定时滞环电流控制纹波抑制技术

针对并网逆变器输出电流定时滞环跟踪控制过程中电流纹波较大现象,提出了一种三电平定时滞环电流控制纹波抑制技术。分析了在常规定时滞环电流控制方法下较大电流跟踪误差δ的形成原因,就电流变化率dis/dt对δ的影响展开了论述。提出了通过在电网电势指定区间内增加逆变器交流侧输出电压零电平的方法,降低dis/dt,以减小δ,抑制电流纹波。试验结果表明,该技术可使逆变器输出δ变小,电流畸变程度变轻,能有效降低逆变器功率器件的开关损耗。     

基于电容器投切法的牵引供电系统谐波阻抗测试分析

针对牵引供电系统供电拓扑结构复杂、系统等效阻抗难以精确计算等特点,提出基于电容器投切法的谐波阻抗测试方法。并联电容器开关闭合的过程可以等效为一个谐波源向系统注入谐波电流,基于此建立了阻抗测试系统用于处理拓扑结构特殊的牵引供电系统,该阻抗测试系统由27.5 kV/380 V的变压器、电容器、开关和负载阻抗组成。考虑到现场测量中存在背景谐波、噪声等干扰,利用波动量法和小波分层算法对采集信号进行处理。基于Simulink仿真平台搭建牵引供电系统阻抗测量模型,仿真及误差分析结果验证了所提方法能有效地测量牵引供电系统的谐波阻抗。     

一种新的准固定频率滞环PWM电流控制方法

提出了一种新的准固定频率滞环PWM电流控制方法 ,该方法在滞环电流控制的基础上 ,引入频率反馈控制 ,使开关频率基本固定 ,解决了目前广泛使用的固定频率电流控制方法具有的次谐波振荡的问题 ,并且具有稳定性好、响应速度快、控制精度高的优点。对现有的固定频率电流模式控制方法和所提出的准固定频率PWM电流控制方法的原理和闭环响应进行了分析 ,并通过实验证实了分析的正确性。