提高VSC-HVDC系统供电无源网络的传输容量的控制方法

根据电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)系统整流站和逆变站的外部伏安特性,建立VSC-HVDC系统的直流网络等效电路,进而推导出VSC-HVDC系统的小信号模型,通过小信号稳定性分析,获得了VSC-HVDC供电无源网络的传输容量与直流电压、直流侧电容和线路参数之间的关系。并在整流站引入前馈控制以等效增大线路电阻,从而提高系统传输容量。最后,利用PSCAD/EMTDC软件进行了仿真验证,仿真结果表明,在基于电压源换流器的高压直流输电中,直流电压、直流电容值及直流输电线路的阻抗均会对VSC-HVDC供电无源网络的传输容量产生影响,通过引入前馈控制可大幅提高系统的传输容量。     

一种电场耦合式无线电能传输系统无源谐振元件电压优化方法

电场耦合式无线电能传输系统由于其耦合电容较小,工作频率偏高,在运行过程中无源谐振元件往往承受较大电压。特别是在系统最大功率点,较大的电压可能会击穿元件,导致系统失谐,甚至引起安全问题。针对这一问题,提出一种可优化系统无源谐振元件电压的方法。该方法基于CLLC-L拓扑结构,通过合理配置无源谐振元件参数,降低谐振元件所承受的最大电压。基于所提理论,设计传输距离为150mm、等效耦合电容仅为13pF的电场耦合式无线电能传输系统,在其传输为2.12kW功率时,直流到直流效率达89%。最优参数下无源谐振元件实验电压与计算电压基本吻合,且最大实验电压小于对比组最大实验电压。该实验结果表明,所提出的电压优化方法可有效限制无源谐振元件的最大电压,从而提高系统安全裕度。     

LCL复合谐振型电场耦合式无线电能传输系统传输特性分析

针对LCL复合谐振型电场耦合式无线电能传输(ECPT)系统的参数敏感性较高的问题,基于阻抗变换原理建立系统的电压增益模型,分析负载品质因数Q、LCL网络电感比值k以及电容比值a和b对系统电压增益的影响规律;给出使系统电压增益相对变化率不高于40%的4个参数选值区间,实现高阶ECPT系统的低参数敏感性运行;最后通过实验验证电压增益模型和参数选值区间。所获得的研究结果为ECPT系统的实际设计提供了较好的理论指导。     

带阻抗观测器的单相逆变器抗扰控制

针对以单相逆变器为功率接口的太阳能发电系统中电能的快速随机波动和非线性负载接入时产生的谐波问题,提出一种基于阻抗观测器的抗扰控制策略。该策略主要把造成逆变器输出电压的波动和产生的谐波等随机量作为一种干扰,将谐波的影响、温度变化的影响、线路和滤波器的阻抗参数变化等引起的电压变化量等效为阻抗上的电压降。通过构造的阻抗观测器来估算出产生压降的等效电阻、等效电感和等效电容,然后应用抗扰控制器来消除干扰,自动补偿输出电压变化,使逆变器输出标准正弦波,提高电能质量。仿真和实验结果表明,不论是逆变器直流侧电压波动,还是非线性负载的接入,逆变器都能够输出标准电压正弦波。     

VSC-HVDC系统输电线路参数对传输功率的影响分析

建立柔性直流输电系统(VSC-HVDC)的直流网络等效电路。逆变站采用定有功功率控制,整流站采用定直流电压控制,来保持系统有功功率的平衡。同时由于逆变站采用定有功功率控制,系统将会出现恒功率特性从而影响系统的稳定性和传输功率大小。研究将逆变站等效为一个小信号阻抗模型,通过劳斯稳态判据来判定系统的稳定性,然后分析阻抗模型中的系统直流输电线路参数对系统传输容量的影响。最后,利用PSCAD/EMTDC软件进行仿真验证,通过分析得出在构建直流输电系统时,直流输电线路的电阻、电感、电容与系统的传输容量大小关系。     

利用负电阻提高电能无线传输功率

针对提高谐振耦合式电能无线传输系统的输出功率问题,研究了一种新的方法。在松耦合变压器原边引入负电阻,通过减小变压器原边的电阻以增加原边电流,从而提高变压器副边的电压,进而提高电能无线传输的功率。分析了负电阻的实现方式,获得含有负电阻的电能无线传输系统各处电量表达式,特别是根据负电阻的实际使用限制推导出系统参数选择的约束条件;引入效能比概念,分析了系统输出功率增长与引入负电阻带来的额外损耗之间的关系;搭建一个含负电阻的谐振耦合电能无线传输实验平台,设计不同阻值的负电阻进行比较实验,结果证明,负电阻能够减小无线电能传输系统回路阻抗,增加回路电流,提高系统的输出功率,并且合理选择构成负电阻的参数,能有效提高效能比。     

利用单端口阻抗测量值和灵敏度分析的耦合线圈参数辨识

在无线电能传输技术中,电磁耦合线圈的电路模型参数是设计阻抗补偿电路、计算功率损耗、研究频率特性的关键参数。该文利用单端口阻抗和灵敏度分析,提出了一种电磁耦合线圈模型参数的离线辨识方法。将电磁耦合线圈连接成单端口网络,利用阻抗分析仪的测量值和基于模型参数的理论计算结果,构造了以阻抗误差模的平方和为最小的目标函数;利用单端口等效阻抗对模型参数的灵敏度,计算目标函数的寻优方向;借助双端口网络的T形等效电路,提出了计算灵敏度的单位电流源激励法。该方法根据单位电流源相量作用下,元件上的电流相量或电压相量的平方,或它们的乘积,便可计算出阻抗对不同参数的灵敏度,避免了难以求解的阻抗解析表达式及其偏导数。在实验研究中,将耦合线圈置于海水槽中,在参数辨识中考虑了海水的电磁作用和导线的集肤效应与内电抗。     

微网中多分布式变流器耦合分析及PCC电压稳定控制

多个LCL型并网变流器并联接入电网时,由于电网线路存在一定的阻抗,导致了变流器之间的耦合,这种耦合关系会进一步带来系统谐波谐振问题。系统阻抗网络以及网络中谐振特性随着并联变流器数量的增加会发生变化。针对由于多个并网变流器并联引发的谐振问题,首先基于诺顿等效原理建立多变流器系统的数学模型;然后分析了多个变流器并联运行时公共连接点(PCC)处谐波电压谐振的特性;最后提出了一种基于电容电压反馈的虚拟电阻的阻尼方法,用于抑制PCC处谐波电压的放大。仿真和实验验证了分析的准确性以及虚拟电阻阻尼方法的有效性。     

谐振接地配电网对地绝缘参数双端谐振测量新方法

为解决谐振接地配电网对地绝缘参数测量过程中电压互感器漏阻抗和中性点对地支路阻尼电阻导致的测量误差问题,提出了谐振接地配电网对地绝缘参数双端谐振测量新方法。采用双电压互感器,通过消弧线圈内部电压互感器或零序电压互感器向配电网注入变频恒流特征信号,并从另一电压互感器测量返回的特征频率电压信号,对含阻尼电阻的零序谐振回路进行等效变换,搜索准确的系统谐振频率,实现了系统对地电容和对地泄漏电导的精确测算。该测量方法的电流注入与电压测量单元共同直接作用于对地绝缘参数支路,从原理上消除了电压互感器漏阻抗和系统阻尼电阻的影响,大幅提升了对地绝缘参数测量精度。在PSCAD/EMTDC仿真环境及某变电站10 kV侧对提出的对地绝缘参数实时测量技术进行了仿真分析与现场实验验证。分析结果表明,该方法测量精度高,不影响配电网正常供电且参数测量过程安全快捷、操作简便。     

变负载无线充电系统的恒流充电技术

基于磁耦合共振原理,设计了一套采用平板磁心结构的变负载恒流充电无线电能传输系统。利用等效电路模型分析影响传输功率、系统效率和充电电流的主要因素。根据超级电容恒流充电过程中等效负载电阻动态变化规律,采用不同阻值的功率电阻模拟其充电特性。首先,分析二次侧Buck变换器对充电电流的调节作用,得到占空比与充电电流的关系,采用PI控制算法实现变负载的恒流充电;其次,通过理论分析和仿真实现磁耦合机构参数优化设计;最后,搭建系统实验平台对系统设计方法进行验证。在传输距离为15cm且负载电阻为0.5~5?时,实现29A的恒流充电。当负载电阻为3.2?时,系统效率和传输功率分别为87.7%和2.58k W。