用于逆变器分布式控制的切换式环网通信与同步方法

针对并联运行三相逆变器模块分布式控制问题,提出采用高速切换式光纤环网搭建分布式控制网络,每一个逆变器模块作为环网中的一个节点。结合具体的环网通信协议,计算切换式光纤环网一个开关周期内完成数据通信的时间,得出切换式光纤环网的应用范围。为了实现并联运行逆变器模块电流均衡并避免产生环流,采用环网中各节点精确同步的控制策略,使各个子节点产生相同的开关驱动脉冲。提出3种应用于切换式环网的节点同步方法,通过分析3种同步方法的时间延迟和同步精度,得出适合并联运行三相逆变器模块的双光纤环网拓扑结构。该结构简单可靠、同步精度高。搭建了切换式光纤环网实验平台,验证了切换式光纤环网通信时间计算方法和节点同步方法分析的正确性。     

分布式控制同步误差对H桥并联拓扑结构均流特性影响分析

受现有电力电子开关容量限制,大容量直流变换器通常以开关管并联方式扩展装置单机容量。但驱动线路过多会增加装置的故障率和维护难度,装置容量变化时,控制器和驱动电路都要重新设计。针对该问题,提出一种基于分布式控制的H桥并联大容量三电平直流变换器拓扑结构,分析了分布式控制同步误差对H桥并联拓扑结构均流特性的影响。在H桥并联拓扑结构中通过高速光纤环网,实现多个H桥模块的驱动脉冲同步和分布式控制。分析了同步误差和死区宽度对装置稳定运行的影响,分布式控制同步误差和限流电感将决定H桥模块的电流均衡度,给出了H桥模块限流电感设计依据。制作了一台基于H桥模块并联的实验样机,对所述分析进行了验证。     

基于卡尔曼滤波的光伏控制器研究

提出一种基于卡尔曼滤波的自适应扰动观察最大功率点跟踪(MPPT)策略,且采用多相交错并联同步Buck拓扑为光伏控制器主电路拓扑。该跟踪策略能有效提高光伏控制器MPPT算法的性能、系统的动态响应及稳定性。采用多相交错并联同步Buck拓扑结构,能有效降低输出电流的纹波,提高输出功率的稳定性和系统的动态响应,且易于电磁干扰(EMI)设计,确保MPPT控制策略的实现。最后通过搭建仿真模型和实验平台,验证了所提控制策略及拓扑的有效性和实用性。     

适用于城市电网的柔性环网控制器拓扑方案研究

基于柔性直流输电技术的柔性环网控制器可实现电网软分区运行、短路电流抑制、潮流优化、无功支撑等功能,为解决电磁环网问题提供了一种选择。首先对柔性环网控制器的电路拓扑和主接线设计进行了研究;然后针对城市电网对环网控制器安装位置和空间的限制,提出了3种适用于城市电网的柔性环网控制器拓扑方案,并通过PSCAD/EMTDC仿真对3种方案的故障性能进行了分析和验证;最后通过综合对比给出了各方案的适用场合,为柔性环网控制器在城市电网的应用提供了参考。     

虚拟光纤环网在西塞山发电厂DCS中的应用

以新华控制工程有限公司XDPS-400控制系统网络结构为例,介绍了西塞山发电厂的虚拟光纤环网特征、环型拓扑的优点、德国HIRSCHMANN交换机的结构并重点介绍了虚拟光纤环网在西塞山发电厂的应用情况。     

无变压器并联混合型有源电力滤波器的无源性控制

无变压器并联混合型有源电力滤波器(TLS-HAPF)是一种新颖的具有较强实用性的拓扑,特别适用于高压大功率系统。文中在分析该拓扑结构主电路构成和工作原理的基础上,提出将无源性理论应用到该拓扑的控制中以获取更好的静态和动态性能。首先在固定abc坐标系下建立了TLS-HAPF模型,为简化模型将其变换到同步旋转dq坐标系下;继而通过注入阻尼获得原系统的伴随系统及跟踪偏差的动态方程;然后通过选取存储函数并对其求导证明系统的严格无源性;最后通过伴随系统得到系统的无源控制器,给出了控制框图并将其应用到系统控制中。仿真和实验结果验证了所提出的无源性控制的正确性。     

飞轮储能动态电压恢复器的拓扑结构和充电策略

基于飞轮储能的动态电压恢复器的传统拓扑结构采用辅助整流器给飞轮充电,提高了系统的复杂程度,也增加了成本.为此,提出了两种新型拓扑结构:并联结构和串联结构.并联结构通过引入转换开关,使动态电压恢复器的电压源型变换器工作于整流状态给飞轮充电;串联结构使动态电压恢复器的电压源型变换器工作于逆变状态给飞轮充电,进一步简化了结构.并针对串联结构提出了自充电策略.最后将3种拓扑结构在经济和系统性能等方面进行了比较.实验结果验证了拓扑结构和充电策略的正确性.     

芜湖城区电力通信光纤环网优化改造

介绍了芜湖城区电力通信光纤环网优化改造方案及所采取的技术实施,芜湖供电公司利用东信公司的标准型SDH设备,将城区电力通信光纤环网进行大容量升级改造,其总体拓扑为622M环网带3条155M支链。通过改造前后网络应用比较,论证了优化后的网络结构改善了供电信息的传输质量,满足了公司日益增长的业务需求。     

无变压器并联混合型有源电力滤波器的无源性控制

无变压器并联混合型有源电力滤波器(TLS-HAPF)是一种新颖的具有较强实用性的拓扑,特别适用于高压大功率系统.文中在分析该拓扑结构主电路构成和工作原理的基础上,提出将无源性理论应用到该拓扑的控制中以获取更好的静态和动态性能.首先在固定abc坐标系下建立了TLS-HAPF模型,为简化模型将其变换到同步旋转dq坐标系下;继而通过注入阻尼获得原系统的伴随系统及跟踪偏差的动态方程;然后通过选取存储函数并对其求导证明系统的严格无源性;最后通过伴随系统得到系统的无源控制器,给出了控制框图并将其应用到系统控制中.仿真和实验结果验证了所提出的无源性控制的正确性.     

电力电子分布式数字控制网络的同步策略对比分析

基于电力电子标准模块(PEBB)构建的电能变换装置具有低成本、易于重构、高可靠性等优势,采用分布式数字控制结构,其中级联环形拓扑是其通信结构的一种主要解决方案。环网拓扑本身特性决定了实现网络节点间的同步是一个关键技术问题。阐述了2种用于环网拓扑的同步策略,分别为基于网络时钟的同步方法和基于时间戳的同步方法。针对实际运用,从同步精度、同步速度、资源消耗、稳定性等方面对2种同步策略的优劣进行了对比分析。     

海上风电经VSC-MTDC并网研究

文中建立了风电场经两种拓扑结构的VSC-MTDC并入电网的模型,两种模型为串联模型和并联模型,并基于两种拓扑结构的比较结果对多端柔性直流输电控制器进行了优化。仿真模型主要包括:风电场等效聚合模型,风电场换流站控制器,直流电缆的Bergeron模型。优化方法采用单纯形算法。将两种拓扑结构的模型进行了仿真分析,仿真结果显示,在考虑到受交流系统扰动以及风电场侧切机情况下的稳定性,并联系统更加适合海上风电场经柔性直流输电并网。采用单纯形优化后的VSC-MTDC动态响应能力相对于优化改进前有了很大的提高。     

基于SVC的大规模双馈风电场次同步振荡研究

为了探究动态无功补偿装置与大规模双馈风电场次同步振荡之间的关系,文中在MATLAB/Simlink软件搭建了含SVC的双馈风机经无串补线路并网系统模型,结合时域仿真法研究了SVC的拓扑结构、投入时间、控制器参数和系统扰动对系统运行特性的影响。结果表明:不同的SVC拓扑结构投入系统后,均会引发系统发生次同步振荡,且与投入系统的时间无关。当次同步振荡出现的情况下,给系统施加一个小扰动,控制器参数K_p过大产生超调,激增了次同步振荡。由于电压的超调发生振荡,进而导致各个SVC无功量的不规律运动,AVR中比例系数K_p的超调是产生次同步振荡的源。     

永磁直线同步电机多周期离散重复控制

永磁直线同步电动机控制系统无法零误差地跟踪多周期输入信号;当输入信号为单周期情况下又无法抑制周期性扰动.特别是当系统存在任意周期输入信号或者任意周期扰动时,系统跟踪精度明显降低,严重时系统可能无法稳定.设计了一种新型重复控制器,该控制器结构框架由两个改进原型重复控制器不完全的并联形式组成,通过设置控制器内部的零相位低通...     

基于时钟差的线路电流差动保护数据同步方法

随着现代电力通信网的发展和完善，自愈环网或可变路由的光纤通道逐渐增多，给线路光纤差动保护带来了新的问题。现有的数据同步技术假设收、发通道延时一致，一旦通信路由发生改变，就会由于数据不同步而影响保护的可靠性。为此，文章通过引入装置时钟差的概念，提出了一种基于时钟差的数据同步方法，该方法以乒乓对时为基础、参考向量法对时作辅助，解决了自愈环网双向通道路由不一致时数据的同步问题，具有很好的实用价值。     

基于柔性励磁功率控制的载波同步策略

基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)电力电子元件的柔性励磁功率控制系统响应速度快,满足现今发电机大电感励磁回路的场合,但因功率回路并联引发的环流问题会导致输出电流畸变,增加系统损耗甚至造成系统崩溃。为此提出一种柔性载波同步策略抑制并联型功率控制器的环流问题。在功率控制并联模型的基础上,设置一个同步信号输出单元和若干个并联的功率控制器模块。同步信号输出单元向功率控制器模块内部的模拟载波发生器发出同步脉冲信号,模拟载波发生器同步清零,产生从零开始的锯齿波信号;实际载波发生器与模拟载波发生器同步清零,产生从零开始的三角波信号;通过模拟载波发生器的同步达到实际载波发生器的同步。此外,上述方法无需增加额外的硬件,提高了系统效率。实验验证了载波同步方法能够在不同功率点下实现很好的环流抑制效果,同时输出电流波形质量得到很大改善。     

并联型有源电力滤波器的复合电流控制方法

针对非线性负荷对电网电能质量的影响,研究一种并联型有源电力滤波器拓扑结构。根据此拓扑结构,建立其在三相静止坐标系下和两相同步旋转坐标系下的数学模型,推导模型的传递函数,设计基于PI控制的电流控制器。通过分析PI控制器在有源电力滤波器电流跟踪控制中存在的局限性,提出将PI控制与重复控制并联的复合控制策略,以改善系统的稳态性能。通过实验对所提出的控制方法进行研究,结果表明该复合控制方法具有很高的稳态补偿精度,能够有效地抑制由非线性负载引起的谐波电流,大大改善电网电流波形。     

考虑新型拓扑结构的统一潮流控制器五端功率注入模型

南京西环网中统一潮流控制器(UPFC)装置的串联侧变压器接入220kV铁北—晓庄双回线路,并联侧连接在临近的35kV燕子矶母线,这种新型拓扑结构对UPFC的系统级建模提出了更高的要求,既要考虑UPFC控制双回线路的特点,还要体现UPFC对并联侧母线及后续线路的影响。为此,文中提出了一种适用于新型拓扑结构的UPFC五端功率注入模型,在考虑串联侧控制双回线路且并联侧节点可灵活的情况下,基于注入功率法推导了该模型的数学表达式,并给出了PSASP软件下UPFC五端模型的潮流计算原理和实现方法。在该模型的基础上,进一步实现了UPFC串联侧双线控制策略,并基于南京UPFC工程实际数据进行正常运行状态和串联线路N-1故障的仿真计算,结果验证了该模型的准确性、灵活性和全面性。     

基于输出反馈控制理论的HVDC附加次同步阻尼控制器

通过在直流输电系统的整流站装设附加次同步阻尼控制器可以削弱交直流并联输电系统中发生的次同步振荡。利用输出反馈线性最优控制理论设计附加次同步阻尼控制器,选取与控制器密切相关的反馈信号Δω5、ΔαR,求解有约束条件的Levine-Athans方程,得出附加控制器的输出反馈增量。特征值分析和时域仿真结果表明:所设计的附加次同步阻尼控制器在很宽的串联补偿条件下能有效地抑制交直流并联输电系统中发生的次同步振荡。     

多直驱永磁同步发电机并联风电场次同步阻尼控制器降阶设计方法

多直驱永磁同步发电机(PMSG)并联风电场并网电力系统中可能出现次同步振荡现象。为了保证系统稳定运行,提出了一种多PMSG并联风电场次同步阻尼控制器降阶设计方法。文中次同步阻尼控制器以风电场集中母线电压幅值为输入信号,并将输出信号分配到风电场中每台PMSG电网侧换流器控制回路上,次同步阻尼控制器参数在多PMSG并联风电场并网系统降阶模型的基础上由全局搜索算法优化得到。次同步阻尼控制器降阶设计方法可以降低状态矩阵维度,大大减少参数优化时间。最后,基于Matlab软件对20台PMSG并联风电场并网电力系统进行模态分析和非线性仿真分析,结果显示,降阶设计的风电场次同步阻尼控制器在不同场景下均能够抑制多PMSG并联风电场次同步振荡,提升系统的稳定性。     

一种新型并联混合有源电力滤波器拓扑的研究

从改变有源电力滤波器(APF)中输出低通滤波器(LPF)滤波电感的结构出发,提出一种新型并联混合有源电力滤波器(SHAPF)拓扑.SHAPF能减小控制器带宽、增加系统的稳定裕度,有效抑制数字控制固有延迟引起的负荷与系统间阻抗谐振.它能与无源滤波器并联运行,降低有源部分容量,从而减小损耗和降低装置成本,为非线性负荷电能质量治理提供了新的解决方案.这种新的拓扑结构既适用于单相系统,又适用于三相系统.主要对单相系统进行了分析,动态模拟实验证实了该拓扑结构的可行性.