风电变流器直流母线电容器的纹波谐振问题

纹波是风电变流器直流侧的一种典型电能质量问题,纹波谐振不仅会影响直流侧的电能质量,严重时还会危及风电系统及其组件的安全稳定运行。介绍了薄膜电容器在风电变流器直流侧中的应用及其实际的等效电路模型;探究了风电变流器直流母线及薄膜电容器的杂散参数对直流侧纹波电流的影响;分析了风电变流器直流侧电容器因纹波谐振而过热损坏的失效机理,并推导出了其固有谐振频率的数学表达式。最后在MATLAB/Simulink中搭建了计及杂散参数的永磁直驱式风电系统仿真模型,仿真结果验证了理论分析和所建模型的正确性。     

柔性直流配电网纹波形成机理与叠加特性

直流配电网是未来配电系统发展的新趋势,其电能质量问题是需要关注的重要问题之一。其中纹波的影响因素多、涉及面广,是一种常见的直流电能质量问题。结合直流配电网的拓扑结构、变流器交流侧的特性,分析由于交流负荷非理想特性及交流电源不理想因素而引起的直流纹波形成机理。在此基础上,对交流接入端三相对称和不对称情况下正序谐波、负序谐波及零序谐波在直流侧产生的纹波及相互间的叠加情况进行频域分析,建立了纹波叠加特性与交流谐波次数和相位的关系。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

直流配电网纹波测量方法

纹波是衡量直流配电网电能质量的重要指标参数。纹波不仅影响直流配电网的电能质量,还会危及供配电系统的安全稳定运行。文章介绍了直流配电网纹波的基本概念以及纹波相关参数的定义,概述了目前将纹波作为谐波测量存在的问题,给出了纹波测量对硬件的要求以及纹波测量中时间窗的选取原则,根据直流配电网不同频率纹波的差异性,提出了低频纹波和高频纹波的不同算法,通过对低压直流配电网中的纹波进行测量,说明了文章所提方法的可行性。     

中压配电网中MMC直流侧谐振抑制研究

为支撑泛在电力物联网建设,结合我国配电网65%以上电能来自中压10 kV母线现状,中压交直流混合配电网在供电质量、线路损耗等方面优势明显,而直流侧谐振问题易导致电流波动和换流站损耗。通过分析直流侧谐振机理,充分发挥模块化多电平变流器(MMC)多控制度优势,调节MMC子模块数以实现注入阻尼,抑制直流侧谐振。最后,利用PSCAD仿真软件和RTDS半实物仿真平台搭建模型,验证所提策略在中压10 kV系统稳态运行时的有效性。     

航空静止变流器的输入纹波电流特性研究

航空静止变流器(aviation static inverter,ASI)作为飞机电源系统的典型负载,其脉动的输入电流严重影响着直流电网的电能质量。针对航空静止变流器的输入电流特性进行研究。基于双重傅里叶开关函数法给出逆变环节输入电流中直流分量、二次谐波分量、载波次谐波和载波的边频谐波等表达式,为定量计算各电流分量提供了精确依据。推导二次谐波电流向高压直流电网侧传播的等效电路模型,从而揭示航空静止变流器输入端低频纹波电流的产生、传导及其影响因素。最后,通过仿真和实验验证理论分析的正确性。     

计及直流链路动态耦合效应的双馈风电机组谐波阻抗模型

双馈风电机组的大量并网会给电网带来谐波谐振等电能质量问题,研究此类问题的关键在于建立准确有效的风机谐波模型.传统的双馈风电机组谐波阻抗模型的建立通常基于理想的直流链路电压,然而在风机实际运行中,变流器交直流侧交互作用会导致直流链路电压出现动态耦合谐波成分,且两侧变流器谐波可通过直流链路双向传递,进而产生耦合,即存在直流...     

孤岛方式下MMC长电缆连接点的高次谐波测试

MMC是柔性直流配网与交流电网电能转换的核心设备。对变流器交流并网点开展电能质量测试,验证了正常运行下变流器波形质量良好。但孤岛模式弱电网运行条件下,经长距离电缆并网的交流并网点存在超高次谐波谐振现象,并严重劣化了电压波形。本文建立了变流器-长电缆-负载的小系统数学模型,对高频谐波传导的内在机理进行研究。使用Numpy、Scipy等Python开源软件包进行数值分析,论证发生高频谐振的必要前提条件是弱电网,推导了求解固有谐振频率长缆弱网特征方程;得到随着电缆长度增加、桥臂电抗器阻抗增加谐振频率降低等规律;理论计算结果与现场实测结果基本一致。建议长电缆并网的MMC换流器宜在电缆对侧加装高频滤波器抑制弱电网运行的谐波放大。     

具有低频功率解耦功能的直流变换系统及其控制策略研究

对于高压直流输电系统中的高压直流变换器,高电压是其设计难点之一,一般采用多模块串并联组合结构来解决高压问题。而直流电压在经多个单相逆变器变换至交流电压或接三相不平衡负载时直流总线将存在低频纹波,从而影响直流侧电能质量。该文研究了ISOP(input-series outputparallel)系统的低频功率解耦控制,通过注入补偿电流抵消纹波电流,实现功率解耦,抑制直流侧的低频纹波波动,显著提高系统电能质量。为了实现低频纹波的精确控制,解耦系统采用多重准比例谐振控制,通过对多个特定频次的谐波电流进行跟踪并且提供相对较低阻抗的通道来释放谐波电流,以补偿直流侧电压波动。最后通过仿真验证了文中所提方案的可行性与优越性。     

柔性直流配电系统换流器交流侧接地故障的分析

柔性直流配电网中的换流器若经联结变压器接入交流电网,联结变与换流阀之间发生绝缘损坏会产生换流器交流侧接地故障。接地故障对系统运行的影响及其保护方案值得研究。首先分析了柔性直流配电网中各部分的共模等效模型。考虑联结变不同的接地方式,建立了一个典型的五端柔性直流配电系统共模等效电路。推导了各端基频共模电流、电压的计算公式。其次考虑系统可能存在的各种谐振,提出了一种基于换流器直流侧基频共模电流、电压以及功率方向的多端柔性直流配电系统交流侧接地故障的保护方案。最后在PSCAD仿真平台上进行了验证。     

适用于中高压配电网的MMC-SST型电能质量综合治理方法

本文提出了一种采用模块化多电平变流器的固态变压器,并将其应用于中高压配电网的电能质量综合治理。首先,分析了模块化多电平变流器的固态变压器的拓扑结构与运行特性;其次,设计了其输入级、隔离级和输出级的控制策略;最后,构建了相应的Matlab/Simulink系统仿真模型。结果表明,在网侧电压瞬变、网侧电压不平衡、负载瞬变、谐波污染等工况下,模块化多电平变流器的固态变压器能始终保持交、直流侧的电压稳定,输入侧功率因数为1,且具有电压及电流动态响应快,抗负载扰动能力强等特点,能有效解决中高压配电网存在的电能质量问题。     

基于改进增广节点方程的柔性互联配电网统一潮流计算方法

未来柔性配电网中的直流环节可能以大量、分散的变流器形式与交流电网耦合,建立统一联立的计算模型对系统准确、高效求解将更具适用性.提出了一种基于改进增广节点方程的柔性配电网潮流分析建模方法.首先,建立了基于改进增广节点方程的交流和直流电网的网络模型,以及各类型节点的潮流约束.然后,考虑了作为耦合环节的换流器及智能软开关等包含多种控制模式的电力电子设备模型,形成了柔性配电网潮流计算的改进增广节点方程,并采用牛顿-拉夫逊法实现了对模型的求解.最后,通过改进的IEEE 123节点柔性配电网算例验证了所提算法能够有效实现对电力电子化柔性配电网的求解,并适用于包含多种运行模式场景下的系统时序潮流计算.     

直流电能表计量信号自适应降噪方法

直流配电网包含DC/DC变换器等电力电子器件,非线性特性显著,导致直流输出端电压、电流信号存在大量纹波,需通过滤波降噪处理提升直流电能计量的准确性。针对现有的滤波降噪方法参数设置缺乏优化、滤波降噪效果尚待提升问题,本文提出基于自适应变分模态分解与小波阈值去噪相结合的直流电能计量数据降噪方法。建立输出端直流电压、电流信号变分模态分解的参数最优化模型,并联合互信息分析,实现原始信号的有效模态分量与噪声模态分量的自适应区分。在此基础上,建立以信噪比、均方根误差、平滑度、相关系数复合评价指标最优的小波阈值去噪参数最优化模型,实现噪声模态分量的最优滤波降噪。通过实测数据计算分析,验证所提方法的有效性。     

A DC‐side damping control method for power converters to suppress resonance in DC power network

This paper describes a damping control method of power converters for suppression of resonance in DC power network. The resonance occurs when a resonant frequency of the DC distribution line coincides with the frequency of the harmonic or interharmonic components generated by the power converters. For detailed investigation, a combined system which consists of a pulse‐width modulated (PWM) rectifier and a PWM inverter is treated as the simplest example. To suppress the resonance, a DC‐side damping control method is proposed and its implementation and design method are discussed in detail. Then, the proposed damping control method is applied to the combined system of a PWM rectifier and a PWM inverter. Experimental results verify the validity and practicability of the proposed damping control method. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

考虑储能系统调度的交直流混合微电网中互联变流器容量配置

互联变流器是交直流混合微电网中交直流两侧进行功率交换的关键设备,有协调分配交直流两侧功率和提高系统电能质量的作用,在微电网设计阶段,确定互联变流器的配置容量是工程建设的关键环节。文章针对交直流两侧分布式电源、储能系统及负荷在抽样时刻的状态,基于两侧储能系统的灵活调度分析了网间互联变流器的功率流动情况,得到抽样时刻互联变流器的理论传输功率约束。从经济性和电压偏差2个方面建立交直流混合微电网中互联变流器的双目标容量配置模型,采用多目标粒子群算法对其进行求解寻优,得到互联变流器的最佳容量。最后,通过MATLAB编程进行实例验算,验证了所提模型及求解方法的有效性。     

稳定直流电源用串联型有源电力滤波器研究

对应用于稳定直流电源中的串联有源电力滤波器的系统构成、工作原理、控制方式进行了详细的介绍，并讨论了系统的等效模型。在此基础上，分析了影响有源电力滤波器补偿性能的几个系统参数，特别对有源电力滤波器与系统联结时所用耦合变压器的特点进行了分析。最后对整个系统进行了仿真和实验研究。仿真和实验结果都表明了有源电力滤波器具有良好的补偿效果，使稳定直流电源实现了负载电压和电流的低纹波。     

直流配电网保护技术评述

直流配电网因其控制灵活、电能质量好、便于分布式电源接入等优点,成为国内外技术发展的一个重要方向和研究的热点。然而,直流配电网故障特征与交流系统相比存在本质差异,已有交流系统保护技术难以直接应用于直流配电网。同时,由于直流换流设备耐受过流能力弱及故障恢复控制措施相对复杂,对实现快速准确故障检测、故障定位及有选择隔离故障区域提出了更高的要求。因此保护技术已成为直流配电网亟需突破的关键技术之一。论文在给出直流配电网拓扑的基础上,通过分析直流配电网故障发生、故障检测、故障定位与故障隔离的过程,明确了直流配电网保护中故障检测与故障定位是两个关键问题,并探讨了这个问题的技术难点,重点评述了直流配电网故障检测和故障定位方法,剖析了已有研究存在的主要问题,展望了未来发展方向,以期为后续研究奠定基础。     

Energy Factor and Mathematical Modeling for Power DC／DC Converters

Mathematical modelling for power DC/DC converters is a historical problem accompanying DC/DC conversion technology since 1940‘s. The traditional mathematical modelling is not available for complex structure converters since the differential equation order increases very high. We have to search other way to establish mathematical modelling for power DC/DC converters. We have theoretically defined a new concept - Energy Factor (EF) in this paper and researched the relations between EF and the mathematical modelling for power DC/DC converters. EF is a new concept in power DC/DC conversion technology, which thoroughly differs from the traditional concepts such as power factor (PF), power transfer efficiency (η), total harmonic distortion (THD) and ripple factor (RF). EF and the subsequential EFV (and EFVD ) can illustrate the system stability, reference response and interference recovery. This investigation is very helpful for system design and DC/DC converters characteristics foreseeing. Two DC/DC converters: Buck converter and Super-Lift Luo-Converter.as the samples are analysed in this paper to demonstrate the applications of EF, EFV (and EFVD ), PE,SE, VE (and VED ), time constant τ and damping time constant τd.     

直流微电网双向AC/DC变换器并联系统控制策略仿真研究

为了便于扩展直流微电网的容量与增强系统可靠性,采用双向AC/DC变换器并联系统来实现直流微电网与大电网之间的能量交互。提出了一种直流微电网双向AC/DC变换器并联系统的低电压偏移功率均分控制策略,通过反馈直流线路的平均电流作为全局变量,并引入积分环节,实现了各变换器的功率精确分配而不受线路参数的影响。通过引入平均输出电压比例积分控制,减小了直流母线电压的偏移。探讨了二次纹波电流对并联系统功率控制的影响,引入带阻滤波器,抑制二次纹波电流和电压对并网电流畸变率的影响。分析了变换器并联系统的稳定性,给出了合适的控制参数。最后,仿真验证了所提出的控制策略的有效性。     

多端直流架构的交直流混合配电网三相不平衡潮流计算

在配电网向交直流混合供电的方向发展的新形势下,提出一种能够计及交流三相不平衡的交直流配电网潮流计算方法。首先建立了电压源型换流器的三相稳态潮流模型,推导了换流器的三相潮流以及直流配电网潮流计算方程,并对不平衡系统进行了补偿。考虑了不同的控制方式及适用于配电网的多端直流控制策略,在此基础上,提出了适合配电网的三相不平衡交直流交替迭代潮流计算方法,该方法采用了模块化思想,不需要全局迭代,可以从交、直流侧任意方向开始潮流计算,自动修正越限变量并调用控制策略,实现了交直流潮流计算的解耦。最后,对修改的IEEE 37节点配电系统进行仿真计算,仿真结果证明了算法的有效性、快速性和准确性。