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。     

基于无互联线控制的电子电力变压器并联技术

提出一种新的电子电力变压器(EPT)无互联线并联控制策略.所提出的控制策略基于功率下垂控制理论,由有功功率均分控制回路和无功功率均分控制回路2部分组成.为了抑制输出电压的相位偏差,在控制回路中增加了输出电压相位同步控制回路;为使系统在线性和非线性负载条件下都能获得好的功率均分性能,在控制回路中增加了谐波电流控制回路;为改善系统的动态响应特性,增加了微分控制环节;为分析系统的稳定性和动态性能,方便控制参数的设计,建立了系统的小信号模型.仿真结果表明,所提出的控制策略获得了好的功率均分性能和电压调制特性,具有良好的动态响应特性,且在非线性负载条件下也获得了较好的均流特性.     

电力电子变压器的双有源全桥DC-DC变换器模型预测控制及其功率均衡方法

该文以电力电子变压器中的输出端并联双有源(dual active bridge,DAB)全桥DC-DC变换器为研究对象,针对其动态响应慢及传输功率不均衡问题,提出一种模型预测控制策略及其功率均衡方法。同时,为了增强控制算法的灵活性,借鉴于直接电流控制的思想,提出无负载电流传感器的模型预测控制策略。最后,搭建以TMS320F28335+FPGA_6SLX45为核心控制器三单元输出并联DAB的实验样机,对所提出的模型预测控制及其功率均衡方法和传统闭环电压制以及负载电流前馈控制进行对比实验验证。实验结果表明:该方法不仅可实现各个DAB模块的传输功率均衡,同时可显著地提高变换器对于输入电压突变和负载突变时的动态特性。此外,当负载电流传感器损坏或缺省时,变换器仍然可以保持良好的动态特性并实现传输功率均衡。     

基于电压控制的逆变器无互联线并联控制研究

针对传统PQ下垂法及其改进方法存在的控制复杂、对功率外环参数设计要求高、动态响应特性差的缺点,对逆变器并联控制条件及传统PQ下垂法进行分析,提出一种基于新型电压控制的逆变器无互联线并联控制策略。该策略跳出传统PQ下垂法的控制思路,提出一种新型电压控制环,通过直接控制逆变器输出电压,达到控制逆变器输出电流相位相同、幅值按各逆变器额定功率成比例的目的,不仅大大简化了控制程序的设计,提高了系统的动态响应特性,而且使电压下垂度能被人为控制。通过模拟负载突变实验验证了该策略的可行性和有效性,选用TMS320F28XXX作为控制核心。     

基于附加电压平衡器的可再生能源直流制氢装置接地环流抑制方法

针对多台制氢装置并联运行接地环流问题,该文提出附加电压平衡器硬件解决方案,将接地环流抑制问题转化为输入和输出电压中点平衡控制问题。建立碱式电解槽、三相交错并联变换器以及电压平衡器的数学模型。针对采用传统下垂控制的电压平衡器输出正极和负极电压存在偏差问题,提出分布式二层控制。为了提升系统电能质量和动态响应速度,在电压平衡器和三相交错并联变换器小信号控制模型的基础上分别提出输出中线电流和输入/输出电压前馈控制策略。最后,搭建仿真模型和基于RT-LAB硬件在环实验平台,对所提出算法和传统方法进行仿真和实验研究。仿真与实验结果验证所提出控制策略的有效性和可行性。     

一种基于改进下垂法的随机交错电流分配Boost变换器

针对下垂法输出电压降低的问题,在Boost电路非线性控制的基础上提出了改进下垂法的DC-DC并联技术。控制系统采用三环控制和滑模变结构控制使各模块根据输出电压下垂程度同时调节,补偿输出电压的下垂。引入随机技术可以实现各模块交替调节,提高了系统的稳态特性。各模块电流按一定比例进行分配,提高了系统的灵活性。通过仿真验证了系统具有良好的稳态精度和瞬态响应。     

电力电子变压器在电网故障中的控制策略

电力电子变压器不但能完成常规电力变压器的基本功能,还具有优良的控制性能。为改善电力电子变压器在电网故障时的控制效果,首先分析了电力电子变压器拓扑结构,然后通过对传统PI控制器加入复数积分和微分环节,提出了一种适用于不对称故障的电力电子变压器控制策略,减小稳态误差并提高动态响应速度。最后将该控制策略应用于发生单相接地故障的配电网中进行仿真分析。结果表明,所设计的电力电子变压器具有良好的稳态控制效果,在电网发生故障时仍能保证稳定输出三相电压。     

一种电力电子变压器的控制策略研究

对一种基于双向DC-DC变换器的电力电子变压器进行了深入分析,针对现有电力电子变压器整流侧所采用基于D-Q变换均压控制算法复杂的问题,提出一种基于电压排序的直流电容电压平衡控制算法,无需单相D-Q变换,简化了控制结构,提高了均压控制效果。针对现有电力电子变压器多DC-DC单元并联的功率均衡控制所需要信号采样多的问题,提出一种不需要电流采样DC-DC单元并联均功率控制策略,减小了采集信号数量。仿真和实验结果验证了文中所提出控制策略有效性。     

不平衡负荷下输出并联型电力电子变压器的优化控制策略

输出电压的对称性是评价电力电子变压器(PET)性能的重要指标,造成PET输出电压不对称的主要原因在于不平衡负荷的存在。针对模块化输出并联型电力电子变压器,提出基于其拓扑特点的不平衡运行优化策略。首先,简析PET输出级模块化并联的运行策略,建立输出级的控制模型。然后,分析不平衡负荷对电力电子变压器输出电压的不利影响,进而对经典的输出级主从控制策略进行改进,在不改变主电源模块运行的基础上,从电源进行功率跟随控制。最后,通过仿真和硬件在环实验共同验证了该文提出拓扑结构和控制策略的有效性及可行性。     

低压微电网下垂控制策略研究

在孤岛模式时通过把逆变器等效输出阻抗设计成近似感性的前期条件下采用频率/有功、电压/无功的传统下垂控制法,但由于输出的无功与线路阻抗有关而各逆变器位置分散使连接线路阻抗存在差异,故难以实现无功功率的合理分配。本文分析传统下垂控制原理,并通过虚拟电抗法把逆变器的等效输出阻抗设计成近似感性,在此基础上采用一种改进下垂控制策略。该策略通过调节下垂控制中的参考电压来大致补偿线路阻抗差异上的电压降落,同时配合一个动态下垂系数来代替传统的固定下垂系数动态调节输出的无功功率,从而改善微电网无功功率输出的分配精度抑制系统环流。最后通过MATLAB/Simulink搭建两台逆变器并联运行模型并采用传统下垂控制与改进下垂控制相比较的方法验证改进控制策略的可行性。     

基于改进下垂控制关键负载电压实时稳定的电力弹簧控制

针对新能源并网发电引起的间歇性问题,电力弹簧(ES)的提出可有效改善关键负载(CL)电能质量。当电网电压不平衡与线路阻抗阻性较大存在控制耦合时,单相多ES采用传统下垂控制无法获取稳定的电压和频率,因而需要实时修正参数的改进下垂控制策略。首先利用二阶广义积分发生器构造虚拟的正交电压和电流信号完成单相dq旋转坐标变换,进而提出用优化粒子群算法(PSO)实时改进下垂系数:PSO模块检测各CL两端电压不平衡度信息并生成状态变量矩阵,同时下垂控制模块实时采集线路信息并在每个周期更新时将其输入到PSO模块来优化电压偏差,其优化结果反馈到下垂参数并实时更新。最后,通过软件仿真对比传统下垂控制策略和改进下垂控制策略,验证了所提控制策略的有效性。     

大功率微网逆变器输出阻抗解耦控制策略

针对微网逆变器孤岛并联时输出阻抗控制不能兼顾动态响应和并联均流的问题,提出了一种输出阻抗解耦控制策略。该控制策略根据dq坐标系中输出电压的戴维南等效模型,得到不同频段的阻抗特性,分离出动稳态输出阻抗,在dq坐标系中直接设计输出阻抗,用以动态响应和并联均流的解耦控制。在动态电压控制时,采用输出电流微分反馈控制和动态有源阻尼来减小动态输出阻抗;在均流控制时,增大稳态输出阻抗,从而获得了良好的动态响应和并联均流性能。实验结果验证了理论分析和控制方案的正确性。     

适用于多端柔性直流配电网的改进控制策略

随着分布式能源的接入及规模的不断提升、电力电子器件的不断发展以及各类型直流负荷的增多,直流配电网由于自身优点而获得越来越多的关注.然而,柔性直流配网与直流输电系统控制策略则不完全相同,因此,需要对直流配网的控制方式进一步研究以满足直流配网控制要求.首先对传统柔性直流系统控制策略进行分析,以适合于多端直流配网的下垂控制为基础提出一种改进下垂控制策略,并依托多端直流配网仿真模型验证该改进控制策略的正确性.结果表明所提改进控制策略可有效消除传统下垂控制稳态时存在的电压偏差问题,同时当系统出现负荷波动时可将系统直流电压控制在所设定的范围内,有效提高系统稳定运行能力.     

基于光伏逆变最大功率约束下垂控制策略研究

光伏逆变系统是基于传统下垂控制方法来实现有功功率的平均分配,但这会造成光伏单元最大功率制约及浪费。因此,为了提升光伏单元输出能量的最优利用率,提出了一种光伏逆变器改进型下垂控制策略。该策略基于变步长的扰动观察法进行光伏电板最大功率的跟踪控制,其最大输出功率约束将生成下垂有功功率补偿量,将其叠加到传统下垂控制有功功率对应频率参考值的修正,且保持无功功率对应的电压幅值不变,从而实现并联系统中光伏单元的最大功率输出。通过PSIM电力电子仿真软件对光伏逆变最大功率约束下垂控制策略进行仿真验证。结果表明,变步长的扰动观察法及改进型下垂控制策略在实际应用中的有效性及可行性。     

电子电力变压器并联运行的自适应下垂控制策略

电子电力变压器(EPT)采用并联运行方式,可以提高电网供电的可靠性。在并联过程中下垂控制策略应用最为广泛。传统的下垂控制在线路阻抗不相等时会导致负荷分配不均并产生环流。为解决这一问题,提出了一种自适应下垂控制策略,将并联运行的EPT输出级功率的一次函数变成P、Q的二次函数,根据各自的额定容量求出对应的功率比例,调节实际输出功率,使EPT按额定容量成正比分配负荷,减小了线路阻抗不均造成的影响。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,并联系统动态性能良好,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性和可行性。     

基于分频虚拟电阻的多逆变器并联控制策略

针对低电压微电网中带非线性负荷的多逆变器并联系统,提出了一种分频虚拟电阻的多逆变器并联控制策略。对每个逆变器的输出电流采用带通滤波器进行分频,得到各次谐波电流;通过将各次虚拟电阻分别引入到逆变器输出的各次谐波电流反馈环中,得到各次指令谐波电压,从而对电压控制环进行修正。该方法既可减小逆变器在各次谐波频率下的等效输出电阻,也能分担各次谐波功率,有效地改善了各并联逆变器输出电压质量。通过改进阻性逆变器的功率下垂控制策略,提高了多逆变器并联的功率均分精度和动态响应速度。仿真和实验结果验证了该控制策略的有效性。     

面向中压配电网的电力电子变压器控制策略研究

为实现电力电子变压器在电力系统中保证各环节稳定工作以及良好的电能质量,根据电力电子变压器的自身特点,采用分级策略控制其运行工作,输入级与隔离级分别采用电压电流双闭环和电压闭环控制,用以稳定后逆变器的直流电压;输出级采用电压单闭环控制和恒频恒压(V/f)控制。搭建了基于Matlab/Simulink的三级电力电子变压器中压配电仿真系统,通过仿真实验验证了PET在两种控制策略下都能够输出稳定的三相电压电流,同时有效减少了谐波污染;对比不同控制策略下系统各环节的波形变化情况,对电力电子变压器在中压配电网的工程应用具有一定参考价值。     

微电网变流器无主从并联控制的研究

研究了变流器在微电网中无主从并联运行的输出特性、并/离网之间的切换过程中功率的跟随以及离网状态下的稳定运行等问题,设计出以DSP28335为硬件核心,改进式的下垂控制为控制策略的变流器控制器。通过试验验证,2台并联DG变流器在并/离网切换时根据下垂特性曲线调节输出电压的幅值和频率,且严格按照各自的下垂特性曲线合理分担负载功率。带下垂控制的电压源型变流器和传统电流源型并网变流器在并/离网条件下可稳定并联运行,且基于P-f、Q-U下垂特性设计的电压源型变流器可以实现稳态条件下的输出功率限幅功能。     

级联型电力电子变压器控制策略研究

针对模块级联型电力电子变压器(PET)高压级输出电压和隔离级功率传输不均衡问题,提出高压级采用电压均衡控制,隔离级采用功率均衡控制来解决,低压级采用电压重复控制,以减小逆变器输出谐波,提高PET输出的电能质量。隔离级和低压级输出采用并联的连接方式,避免了低压级不平衡对高压级产生影响。仿真结果验证了上述控制策略与连接方式的正确性与有效性。     

电池均衡系统的分布式协同一致性控制策略

随着化学电池储能的容量、电压要求不断提高,电池串数不断增加,电池一致性问题尤为突出。该文针对分布式电池均衡系统,根据其可靠性高、冗余性好等优点,将下垂控制作为均衡变换器的一次控制,但其存在输出电压偏差和电流分配精度之间的矛盾问题,故又将一种基于多代理系统的协同控制策略作为均衡变换器的二次控制。每个电池模组仅通过稀疏通信网络与其邻居交互信息,通过电压调节器与电流调节器,估计全局模组电压并有效消除噪声、协调分配各模组均衡电流指令,从而优化传统下垂控制的局限性。通过对算例进行仿真与实验分析,验证所提的协同控制策略在电池均衡应用中的实用性和有效性。