包含VDCCOL的VSC-HVDC改进控制策略

在交流系统故障或者甩负荷等暂态过程中，由于有功功率不平衡，电压源换流器型高压直流（VSC-HVDC）输电系统直流侧会出现过电压或者欠电压现象，危及换流阀、直流电容器和直流电缆等设备的安全。为了限制暂态过程中直流电压波动幅度，提出了一种改进的控制策略，即在外环有功功率控制器中增加了一个依赖于直流电压的电流指令限制单元（VDCCOL），它通过内环电流控制器有功电流指令的变化来反映直流电压的变化。当直流电压异常时，VDCCOL根据预设的特性迅速修正外环功率控制器输出的有功电流指令值，减缓有功功率的不平衡，从而达到限制直流过电压/欠电压的发展、保护设备安全运行和避免频繁切机等目的。仿真研究表明，文中提出的控制策略能有效地抑制故障条件下直流电压波动幅度，提高系统的运行特性。     

配电网串并联复合有源电力滤波器的仿真研究

分析了并联型和串联型电能质量补偿器分别补偿负荷电流和电源电压的缺陷及原因，介绍了串并联复合有源电力滤波器(SPAPF)同时补偿电网畸变电压和抑制负载谐波电流的运行机理，提出了适合于SPAPF的电源畸变电压参考量比较检测法、负荷谐波电流dq0检测法以及一种改进的稳定直流电容电压的PI控制策略。仿真结果验证了分析的正确性与设计方案的有效性。     

三相四线统一电能质量调节器的控制策略

针对电网输入电压的不平衡、非正弦及负载的不平衡、非线性特性，提出了一种基于三相静止坐标系下的三相四线统一电能质量调节器（UPQC）的协调控制策略。该策略将UPQC的串联变流器控制为基波正弦电流源，而并联变流器控制为基波正弦电压源，从而实现了三相四线UPQC对电能质量的综合控制能力，既改善了电网侧的电能质量问题，实现了电网输入电流的正弦及单位输入功率因数，也改善了负载侧的电能质量问题，实现了负载电压的平衡、额定及正弦。10 kVA系统实验装置的实验结果表明了该控制策略的有效性。     

电网不对称时直驱风电机组双电流环控制策略

推导了电网不平衡情况下直驱风电机组网侧变流器的电磁暂态模型,基于输出有功功率无波动,提出了正负序双电流环控制策略,分析了该策略下直流电压的稳态特性,并设计了可选择的前馈环节.正负序电量的检测通过正负序旋转坐标下分别滤波、瞬时值矩阵运算2种方法实现.仿真结果表明,该控制策略有效地抑制了网压不平衡情况下输出有功功率的二次谐波,避免了故障瞬间直流电压的升高,并且保证了三相电压、电流的高正弦度.     

非并网风力发电系统的电压协调控制

在非并网风力发电系统中，当风能突然增加或负载突然减少时，系统的功率平衡将被打破，从而造成直流电网中出现电压尖峰和电压升高，可能造成系统中功率器件的损坏。文中通过改变负载电流、输电线电压或注入电网电流等参考值，从而改变从直流电网吸收或向直流电网注入的电流值，抑制了电压尖峰和电压升高。仿真分析结果表明该控制方法能够起到很好的抑制作用。     

大功率电流源型PWM AC-DC变流器建模与解耦控制

在建立电流源型PWM变流器稳态数学模型的基础上，分析了系统的耦合关系，提出了一种基于小偏量线性化的前馈解耦控制方案。依据该方案设计前馈解耦控制器，削弱系统耦合关系，将电流源型PWM变流器这一两输入两输出的耦合系统改造成两个近似独立的单输入单输出系统，实现了在工作点附近分别控制系统直流电流I_d和系统功率因数角φ这一控制思想，尽量避免或减少不同工作点之间相互过渡过程中的振荡。仿真试验证实了这种前馈解耦控制方案的正确性以及在改善系统速度、稳定等方面的优越性。     

并网逆变器穿越技术的研究及实现

目前并网逆变器已经成为分布式电源与电网间的主要连接装置,针对电网对分布式电源穿越特性日益提高的要求,本文对并网逆变器穿越技术进行了研究并予以实现,通过对电网电压的采样检测,采用电压型SPWM跟踪控制调整并网逆变器输出电压,使并网逆变器具备良好的穿越能力,在电网暂态故障时,可以对电网进行动态无功补偿且能够改变无功方向,协助电网电压恢复,在电网持续故障时,多余能量由Crowbar电路处理,可以长时间不离网运行。通过实验验证了本文的可行性和有效性。     

基于超导储能系统的风电场功率控制系统设计

风电场输出功率的波动性和间歇性会给电网带来不利的影响。为了降低风电场并网对电能质量的影响，文中阐述了一种基于超导储能系统的抑制风电场功率波动的间接控制方法。利用超导储能系统的四象限功率运行能力来补偿风电场输出的有功和无功功率波动，并抑制由此产生的电网电压波动;通过合理设计超导储能系统功率调节器的带宽来优化储能量。通过对风电场连接于弱电网的仿真，验证了所提出的功率控制策略的有效性。     

基于双PWM换流器的微型燃气轮机系统仿真

根据单轴微型燃气轮机和永磁同步发电机特点,建立了使用双脉宽调制(PWM)换流器的微型燃气轮机发电系统动态仿真模型。为控制交直交变换器中电容电压和提高微型燃气轮机控制系统响应速度,模型中采用了参考负荷功率的PWM恒压控制方式。与采用二极管整流装置的微型燃气轮机系统相比,该模型可对永磁同步电机转矩和整流器直流电压进行协调控制,使得系统充分利用负荷功率变化的信息。仿真结果表明，该模型能够在负荷发生较大变化时满足负荷电压和功率的需要,并能够减小变换器间直流电压波动以及对直流电容的容量需求,使整个微型燃气轮机发电系统承受负荷冲击的能力大大提高。     

VSC-HVDC系统新型广义直流电压控制策略

建立了基于电压源换流器（VSC）的高压直流（HVDC）（VSC-HVDC）输电系统的标幺值数学模型。为了抑制系统故障时直流电压的波动幅度，基于上述模型，提出了一种新型广义直流电压控制策略。在此控制策略下，换流站间不需要通信，外环有功功率控制器为一个广义直流电压控制器（GDCVC）。当直流电压因交流系统受到扰动或直流电压控制器（DCVC）故障等原因而不能有效维持直流电压时，维持和限制直流电压的功能可平滑、自动地由有功功率控制器接替，从而达到保护设备安全运行、提高系统持续运行能力的目的。仿真表明，文中提出的控制策略在稳态和暂态过程中均具有良好的控制效果，对实际VSC-HVDC系统的控制器设计具有参考意义。     

基于STATCOM的低压配电网电压不对称系统的电压波动控制研究

针对低压配电网电压不对称时负载侧电网电压的波动情况,传统的基于瞬时无功功率理论的无功电流检测方法已经不能满足静止同步补偿器(STATCOM)的要求,因此,在补偿不平衡负载时,提出了一种改进的低压配电网电压不对称系统的STATCOM的控制方法。该方法通过产生一个与负载无功电流分量大小相等、相位相反的输出电流来达到补偿的目的。STATCOM采用双环控制,其中内环为电流控制部分,外环为电压控制部分,通过外环控制来使得直流侧电压达到指定值,同时将该信号作为有功电流控制环的控制指令,然后将直接检测出来的负载侧无功电流基波分量作为无功电流控制环的指令,实现快速准确补偿。笔者还利用MATLAB软件进行了仿真研究,仿真结果表明,改进后的STATCOM控制方法能更有效地实现由不对称负载引起的电压波动的抑制效果。     

串联电压控制器的控制策略

建立了串联电压控制器的系统分析模型，研究了采用前馈控制和闭环控制策略时变压器的内阻和漏抗对电压补偿特性的影响。在此基础上，提出了串联电压控制器的复合控制策略，不仅能有效地消除变压器内阻和漏抗对电压补偿特性的影响，还能提高其动态响应特性。仿真和实验结果验证了所研究结论的正确性。     

电压源型电能质量控制技术研究

设计了应用于配电网的电压源型电能质量控制系统，该系统主要包括整流器、三相逆变器、控制器、电压电流检测电路等。研究了提高用户电压质量的电压无功控制规律，设计了抑制电压波动和闪变的控制系统，并分析了控制系统的稳定性以及控制作用与网侧阻抗的关系。给出了谐波电压模拟检测电路并对其幅频特性和相频特性进行了仿真计算。通过电能质量控制系统与电网间同步运行试验和谐波电压抑制试验，实现了逆变器与电网的同步运行控制以及负载谐波抑制控制。     

电子电力变压器与常规电力变压器的并联技术

在分析电子电力变压器（EPT）与常规电力变压器并联原理的基础上,提出将常规电力变压器的副方电压作为EPT输出电压的参考电压,以减少EPT与常规电力变压器并联时所产生的环流。在传统比例积分（PI）控制基础上提出了一种参考电压前馈的瞬时电压电流双闭环反馈的并联控制策略,并详细分析了其控制性能。理论分析表明,与常规PI控制策略相比,所提出的控制策略的稳态精度高、动态响应快捷。以单台EPT与单台常规电力变压器构成的并联系统为例,在MATLAB时域环境下进行了仿真研究,同时在基于数字信号处理器TMS320F2812所构建的试验系统中进行了试验验证。仿真和试验结果表明,所提出的常规控制策略获得了良好的均流调制特性,具有良好的动态响应特性,可实现不同容量EPT与常规电力变压器并联运行时的负荷合理分配。     

交直流混合微电网互联逆变器改进控制策略

针对传统控制的电压、频率存在的有差调节问题,提出了交直流混合微电网互联逆变器改进控制策略.该控制策略是将电压补偿值与频率补偿值输送到PI控制器,得到的补偿电流再与参考电流进行叠加,最终使交流频率和直流电压进一步接近额定值.通过对比仿真实验的结果,验证了该文所提出的方法的有效性和优越性.     

Z源光伏并网直接电流单周控制系统

为构建高效且结构简单的光伏并网系统，将单周控制这一非线性控制方法用于电流内环，快速跟踪电流的同时，开关频率得以保持不变，改善了传统并网逆变系统三环控制性能。阻抗源（Z源）变换器将光伏电池板电压提升以满足并网电压条件，并实现最大功率跟踪。给出了综合以上两者的系统结构和单周控制模型，通过对电流跟踪过程的理论分析，结合MATLAB/Simulink仿真结果表明并网电流能很好地跟踪指令电流与电网电压同步。该方案通过了小功率实验验证。     

一种用于分布式发电系统的有功功率补偿模型

针对高穿透率的分布式发电系统将给电网带来的电能质量等一系列问题,提出一种用于并网分布式发电系统的有功功率补偿模型。该模型利用兼具多种储能技术优点的混合储能系统来补偿分布式电源产生的功率波动,具有补偿功率高、储能容量大的性能优势。模型中提出了基于能量预测的动态能量优化算法以提高储能设备的利用效率,利用模糊控制得出储能设备的补偿功率给定值。仿真分析验证了该模型的有效性,在提高补偿性能的同时可观地降低了储能设备的容量需求,从而节约了成本,具有实际应用价值,可用于改进现有储能系统。     

基于不对称级联逆变器的串联混合有源电力滤波器

提出了一种基于不对称级联多电平逆变器（ACMI）的串联混合有源电力滤波器（SHAPF）及其控制策略。其中，ACMI的各单元逆变器的输出额定电压呈3的幂次方增长，N个单元逆变器的级联可以输出3^N电平的阶梯波电压。该SHAPF的串联有源部分被控制为一个幅值由负荷电压基波有效值偏差确定、相位与线路终端电压基波正序分量相同的基波正弦电流源，用同一个装置和同一套控制策略可以实现电源电压扰动(包括谐波、电压降落和不对称等)隔离、负荷谐波电流补偿、负荷节点电压基波幅值调整、线路终端功率因数调整和故障电流限制等功能。与传统SHAPF相比，该SHAPF具有功能多、控制简单、补偿效果好以及其串联有源部分开关损耗小和易于实现大容量化等优点。数学推导和仿真分析验证了该SHAPF及其控制策略的正确性和有效性。     

MMC-HVDC电容电压均衡与环流抑制策略研究

针对MMC-HVDC子模块间电容电压出现不均衡及桥臂存在环流,笔者提出一种桥臂环流抑制与电容电压均衡控制的方法。该方法根据功率外环的输入偏差和输出大小对PI控制器的参数进行在线调节,改善功率外环PI控制器的动态响应性能;根据能量均分和电压均衡原理,使用准PR控制器对相间环流进行无静差跟踪控制,有效地均衡子模块电容电压和抑制相间环流。仿真及实验结果表明,所提出的MMC-HVDC控制策略具有较好的电容电压均衡和谐波环流抑制能力。     

励磁系统控制及整流回路功能检验装置的设计及应用

根据励磁小电流开环试验原理,设计出一套励磁系统控制及整流回路功能检验装置,可与励磁调节器、功率柜形成回路,在发电机检修后开机并网前,模拟发电机开机、增磁、减磁、电源消失、调节器通道自动切换、停机、断路器合闭锁逆变命令等试验,通过直接观察励磁调节器输出信号、功率柜输出电压波形、脉冲变原边和副边波形,快速而有效的判断励磁系统控制及整流回路功能是否正常,同步信号回路的相序和相位以及调节器的触发脉冲是否正确,已成功应用到葛洲坝电站。