简化矢量的多电平逆变器共模电压抑制方法

在高压变频传动领域,共模电压问题尤为突出.首先以有源中点箝位型五电平(ANPC-5L)逆变器为例进行分析,提出了一种基于简化空间矢量的多电平逆变器共模电压的抑制方法.通过建立变换器输出共模电压的数学模型,分析多电平变换器各开关状态与共模电压之间的关系,以最小共模电压为控制目标剔除不满足要求的开关状态,从而减少多电平电压空间矢量对应冗余开关状态的数量.得益于冗余开关状态数量的降低,不仅共模电压得到了很好地抑制,同时还极大地降低了多电平电压空间矢量脉宽调制策略的实现难度.最后通过实验结果验证了所提共模电压抑制方法的正确性和有效性.     

多电平逆变器共模电压的抑制

大多数脉宽调制的多电平逆变器会产生共模电压,导致很大的电机轴承电流和电磁干扰,直接影响电机轴承的使用寿命和电子设备正常工作.为此,针对多电平逆变器电压空间矢量的特点和规律进行了分析,并对各个电压空间矢量以及各种冗余开关状态进行研究,发现了冗余开关状态与共模电压的内在联系,同时提出了一种抑制多电平逆变器共模电压的空间矢量方法.仿真与实验结果证明了该理论分析以及所提出的抑制共模电压方法的正确性.     

基于多电平随机脉宽调制技术的共模电压和谐波抑制方法

在PWM电机驱动系统中,多电平逆变技术可以降低系统中的共模电压和谐波含量,但是由于开关频率是固定的,在开关频率处的谐波仍很大。随机开关频率空间矢量调制技术可以通过对零矢量的控制,实现对共模电压的抑制,并且开关频率的随机化,使得开关频率处的幅值较大的谐波分散为一定带宽的幅值较小的谐波,降低了谐波的幅值。给出了混合型七电平逆变器的拓扑结构及控制方法,将高压单元的低频输出和低压单元的高频输出进行叠加,实现七电平的电压输出。分析了不同的开关状态对共模电压的影响,提出了用于共模电压抑制的矢量选择方法和用于降低谐波的开关频率随机化方法,仿真和实验结果显示,多电平逆变技术和随机脉宽调制技术的结合使用,大大降低了系统的共模电压和开关频率处的谐波分量。     

新型模块化多电平换流器空间矢量脉宽调制的通用算法

针对模块化多电平换流器提出了一种多电平空间矢量脉宽调制的通用算法。结合模块化多电平换流器的结构特点和运行原理,分析了其空间矢量状态;以降低开关损耗和输出电压波形畸变率为目标,确定了冗余电压矢量的选择方法、电压矢量的最优合成顺序和广义零矢量作用时间的最优分配方法;基于2电平空间矢量脉宽调制,推导了多电平和2电平电压矢量之间的作用时间转换矩阵,多种电平数下的仿真结果证明了算法的正确性和可扩展性。     

三电平光伏并网逆变器共模电压SVPWM抑制策略研究

本文提出了一种优化空间矢量脉宽调制方法来抑制光伏并网逆变器中产生的共模电压。在分析共模电压产生机理的基础上,对通常SVPWM调制技术进行改进,调整了有效矢量的选择范围,并对开关次序进行优化。该空间矢量合成算法克服了SPWM调制存在的母线电压利用率低,线性调制区小的问题。仿真结果表明,该算法可以将共模电压幅值抑制到普通SVPWM算法的1/2,具有良好的有效性和实用性。     

二极管箝位三电平逆变器共模电压抑制技术

针对二极管箝位三电平逆变器,根据小矢量作用时中点电流与相电流方向,将小矢量分为正小矢量和负小矢量,提出一种不含正小矢量的脉宽调制矢量合成策略,将逆变器输出共模电压幅值由原来的1/3直流母线电压降低到1/6直流母线电压。将参与输出电压合成的负小矢量按照矢量合成关系分为过渡小矢量、附加小矢量1和附加小矢量2,并根据不同小矢量作用时对中点电压的控制能力推导出最优小矢量选择标准,实现对中点电压的有效控制。通过试验验证了纯电感负载和单位功率因数2种典型工况下共模电压抑制策略与中点电压控制策略的有效性。     

新型模块化多电平换流器空间矢量脉宽调制方法

模块化多电平换流器(MMC)是一种新型的多电平电压源换流器,每个桥臂由数个具有独立直流源的子模块单元串联而成.结合MMC自身的结构特点,分析了其空间矢量状态.基于电压矢量最优合成顺序,提出了适用于MMC的空间矢量脉宽调制(SVPWM)通用算法.从理论上分析了多电平SVPWM与消谐波脉宽调制(SHPWM)的内在联系,揭示了多电平SVPWM可等效为注入合适零序电压分量的载波调制的本质.通过在三相参考电压中注入合适的零序电压分量,重新布置电压矢量作用时间,可降低33%的开关次数.仿真结果验证了SVPWM通用算法及其优化方法的有效性和正确性.     

基于电压空间矢量的共模电压消除方法的研究

对多电平逆变器电压空间矢量的特点和规律进行了分析,对各个电压空间矢量以及各种冗余开关状态进行研究,寻找开关状态与共模电压的内在联系,提出了一种基于空间矢量的有效消除多电平逆变器共模电压的方法.最后仿真与实验结果也证明了所提出的抑制共模电压方法的正确性,并且该方法具有通用性,可以很容易应用到更高的奇数电平的逆变器中.     

单相变换器简化多电平SVPWM算法

针对单相五/七电平变换器空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法实现过程复杂的问题,提出一种简化的空间矢量脉宽调制算法。该简化算法通过将单相五/七电平SVPWM算法中的参考空间电压矢量分解成为偏移矢量和单相三电平SVPWM中的空间电压矢量,从而将单相五/七电平SVPWM算法简化为单相三电平SVPWM算法。相比于传统单相多电平SVPWM算法和现有对实现流程简化的单相多电平SVPWM算法,所提出的简化算法分析简便,计算复杂度降低,占用的控制器资源较少,并且可以较为容易地实现电容电压平衡。基于现场可编程阵列(FPGA)设计了单相级联H桥(CHB)和二极管箝位(NPC)五/七电平逆变器传统和简化SVPWM算法,验证了所提简化算法的正确性和有效性。     

基于参考电压分解的新型多电平逆变器空间矢量控制方法

提出了一种新的多平逆变器的参考电压分解理论，将参考电压矢量分解成为基矢量和二电平矢量，针对目前多电平空间矢量调制方法计算十分复杂的问题，提出了一种新的基于参考电压矢量分解理论的多电逆变器空间矢量调制方法。该方法只需要将参考电压的二电平矢量用二电平的空间矢量调制方法合成，这样，多电平的空间矢量调制问题被简化成二电平的空间矢量调制问题，计算过程十分简单和快速，另外，通过归纳的多电平空间矢量的分布规律可以快速地找出所有的冗余开关状态，以便优化输出开关状态组合。提出的方法在理论上适用于任何电平数目，仿真结果验证了它的有效性。     

考虑电压稳定的自动电压闭环控制

结合福建实际电网,提出了考虑电压稳定的自动电压优化控制方法,特定义了电压稳定约束电压下限和发电机动态无功储备的概念,将这两个量作为约束发送给AVC系统,在保证一定电压稳定裕度的情况下实现对全网的自动电压控制,即实现电压稳定分析和AVC系统的闭环控制.通过实际应用表明,所提出的方法较好地平衡了系统的经济性和安全性,实用化处理后控制设备动作合理,能够在保证一定的电压稳定裕度的基础上有效地降低系统网损,提高电压质量,在福建省网中取得了成功的应用.     

高电压多量限精密电压互感器的研制

研制了一种多量限高电压精密电压互感器,可以用于高电压电压互感器误差校验及高电压的扩大量限高精度测量,文章具体阐述了精密电压互感器的结构原理,误差分析,提出了降低误差的技术措施。     

中低压配电网电压优化调整

以提高电压合格率和降低网络有功损耗为目标,通过调整变压器分接头和补偿电容器组,提出一种引对中低压配电网特点的电压优化调整方法。构造隶属度函数对全网电压世行模糊评价,减小数据的不确定性对优化结果的影响;评价结果计入目标函数,将电压约束条件转化为优化目标,即将“必须满足电压约束”转变为“尽量提高节点电压质量”,采用最大和最小2种负荷方式计及较长时间段内负荷的变化。根据灵敏度信息确定电容器补偿位置,通过禁忌搜索求解组合优化问题。实际配电网优化计算结果表明,该方法能以每年几次的调节频率,在负荷的全年变化范围内有效提高电压合格率并降低网络损耗。     

先进的高压侧电压控制改善电压稳定性

基于常规的发电机励磁系统控制方法,通过引入补偿控制的方式,提出了一种改进的先进的高压侧电压控制(AHSVC)方法,并论述了其工作原理、实现方式及特性。现有的AHSVC方法没有计及发电机有功电流的影响,而改进方法根据严格的理论推导,在机端电压的计算中同时计及由发电机无功电流和有功电流引起的压降,并引入下降率电抗,以平衡并列运行发电机之间的电流和无功功率,通过机端电压设定值准确控制高压侧电压的目标设定值。通过数值仿真结果分析,证明了该改进方法的有效性和实用性。由于不需要任何高压侧反馈信号,所以易于实现且经济。     

Steady state voltage stability with AVR voltage constraints

Voltage collapse phenomena are highly affected by the limits of Automatic Voltage Regulator (AVR) voltage that indirectly controls the amount of reactive power generation. Saturation of the limits of the AVR voltage of a unit may result in deterioration of voltage stability. In addition, in some cases when the power network is operating close to the voltage collapse point, the AVR voltage saturation of a unit can change the system voltages immediately from a stable to an unstable state. Thus, a dynamic voltage collapse leading to blackout is expected. This paper presents a steady state analysis of voltage instability associated to the AVR voltage saturation phenomena. For this purpose, a new methodology based on the predictor–corrector method is introduced to trace the total system equilibrium of the power system model. This methodology considers the AVR voltage limits of all generation units and computes both Saddle Node Bifurcation (SNB) and Saddle Limit Induced Bifurcation (SLIB) points. The New England 39-bus system is adopted to illustrate the effectiveness of the proposed method.     

Optimal coordinated voltage emergency control against voltage collapse

This paper presents a novel model for optimal coordinated voltage emergency control (OCVEC). It takes account of the dynamics of loads and discrete/continuous nature of controls with coordination of dissimilar controls at different geographical locations in order to keep the desired voltage profiles against voltage collapse during an emergency. An integration index of the bus voltage deviation is adopted as the voltage stability performance index. The sensitivities of this performance index with respect to controls are derived using the optimal control theory. Since the sensitivities can be evaluated using the fast quasi-steady-state time domain simulation results, the intractable OCVEC model can be transformed into a tractable problem of quadratic programming. The effectiveness of the proposed model and its solution strategy is validated by case studies on the New England 39-bus and Nordic 32 power systems.     

用于标定分压器的高电压毫微秒脉冲发生器

研制了一台高电压毫微秒脉冲发生器,它将用于标定快响应的分压器.该发生器由直流高电压电源、50欧姆脉冲形成线、紧凑型气体火花开关、50欧姆脉冲传输线构成,可输出脉宽100ns、幅值5～10kV的准矩形电压脉冲.当开关中为1个大气压空气时,其输出脉冲的上升时间约13ns;若希望得到更短的脉冲的上升时间,可将气体开关的气压增大.     

级联型多电平动态电压恢复器直流侧电压控制方法

针对级联型多电平无串联注入变压器拓扑结构的动态电压恢复器(DVR),详细定量分析DVR的稳态工作特性.分析表明调节补偿电压相角,可以实现稳定直流电容电压.提出通过调节DVR注入电压相角实现快速补偿电网电压跌落的同时保持直流侧电压稳定的担制策略.该控制策略在最小能量补偿模式的基础上,将比例积分控制引入到注入电压生成方法中,DVR从电网吸收或发出有功功率,储能电容随之充电或放电以使电压恢复到额定值.为了减小直流电容间的电压偏差,进而提出采用闭环PI控制解决级联型多电平逆变器工作时H桥单元之间的电容电压均衡问题的方法.仿真结果验证了理论分析的正确性和所设计方法的可行性.     

一种适用于单相电压的改进电压暂降检测算法

针对目前电压暂降检测方法存在的的精确性低、实时性较差的缺点,提出了一种基于改进dq变换与顺序形态滤波器相结合的暂降检测新方法。研究论述了改进dq变换用于电压暂降检测的算法基本原理,介绍了顺序形态学概念,并由此基础设计了形态学滤波器,同时阐述了滤波器参数的选取方法。通过设置不同的信噪比与超前角度,仿真论证了新方法在理想条件和非理想条件下的暂降检测效果,并与传统方法进行了比较和分析。证明了新方法可以更高效精确地检测到暂降的特征值和起止时间。