高温超导储能变流器的LC阻尼滤波器设计

为了抑制高温超导储能电压型变流器的输出电压谐波,设计了带阻尼效应的LC低通滤波器。文中分析了滤波器的原理及传递特性,进行了正弦脉宽调制波的谐波分析,通过控制滤波网络的基波衰减因数确定了LC阻尼滤波器的参数,最后将其应用于高温超导SMES的电压跌落补偿试验。试验结果表明,LC阻尼滤波器在SMES变流器系统中能起到良好的滤波效果,提高了SMES系统的动态响应能力和稳态性能。     

储能型功率补偿系统的无功功率与动态有功功率解耦控制

为降低柴油发电机组的暂态电压与频率波动,并优化其工作效率,以同步旋转坐标系下的发电机数学模型为基础获得了其输出电压和转速的阶跃响应表达式,证明只对其进行无功补偿难以解决输出电压及转速的动态跌落问题.在此基础上提出储能型功率补偿系统与柴油发电机组相并联的联合供电方案,由储能型功率补偿系统提供无功功率和负载动态变化过程的有功功率从而提高系统的动态电能质量.提出了包括无功功率和动态有功功率参考值的产生方法、有功和无功电流闭环解耦控制策略的总体控制方案,给出了相应的仿真和实验结果,结果表明,加入储能型功率补偿系统后,柴油发电机组的功率因数接近1,不输出无功功率,带动阶跃负载时,其输出电压有效值动态跌落远小于5％,动态电能质量得到显著提高.     

基于最小有功注入策略的级联逆变器动态电压恢复器

基于最小有功注入策略.对使用电容储能的级联逆变器动态电压恢复器(DVR)补偿电压跌落新方法进行了研究.选取负载电流相量为参考相量对DVR进行相量图分析.使各物理量之间的关系更清晰,便于定量求解.定量分析了DVR的补偿能力和负荷功率因数的函数关系,据此得到了4种不同功率因数下DVR注入有功功率和补偿电压跌落的曲线.设计了优化DVR注入有功功率的控制方式.特别考虑了DVR注入电压达到最高限额的补偿情况.仿真结果表明在保证最小电容储能的情况下,最小有功功率注入策略级联逆变器降低了DVR装置与电力系统交换的有功功率以及直流侧电容的容量,可以处理更长时间和更严重的电压跌落.     

基于混合高温超导储能系统的电网动态功率补偿策略与试验

为实现高温超导储能系统(SMES)对电网功率波动的动态补偿,采用第1代铋系和第2代钇钡铜氧高温超导材料,设计并构建了过冷液氮温区运行、千焦级容量的混合高温超导储能系统。应用数字信号处理器和微控制器的双处理器形式,设计了LCL滤波的电压型SMES变流器的功率控制系统电路,基于空间矢量脉冲调制法(SVPWM),提出了SMES变流器对系统功率补偿的控制方法,并进行控制软件编程,实现对并网侧功率的动态监测和补偿策略的实时计算。最后应用SMES在一条200km输电线路上进行并网动模试验,针对电网负荷变化产生的功率波动状态,实现了毫秒级内对电力系统的快速功率输出和波动抑制,验证了超导储能系统对电网瞬时功率补偿策略和功率补偿变流装置的有效性。     

基于超级电容储能的动态电压恢复器试验研究

为了避免电压暂降对敏感负荷造成不利影响,可采用基于超级电容储能的动态电压恢复器(DVR),超级电容储能兼具了电容与电池的优势。为了提高电压暂降补偿速度,提出了基于求导法的虚拟d,q轴闭环控制结合交流电压前馈的控制策略。为了验证控制策略的正确性,搭建了包含电网低电压发生设备、DVR和模拟负荷的电压暂降试验系统,基于该试验系统进行了跌落发生和补偿试验。试验结果表明基于超级电容储能的DVR能够实现快速电压补偿,验证了控制策略的正确性。     

解决配电网电压暂降问题的飞轮储能单元建模与仿真

飞轮储能装置具有短时间、高功率放电的特性,可用于解决电能质量问题。文章用含飞轮储能单元的动态电压恢复器解决配电网电压暂降问题,其中飞轮储能单元使用钢转子和内装式永磁同步电机,既降低了飞轮的制造成本,又减小了飞轮驱动单元的损耗。根据飞轮储能系统的特点,给出了包括配电网电压跌落检测、飞轮储能装置的充放电控制策略和快速补偿电压跌落的整体控制策略。重点讨论了基于矢量控制的飞轮储能装置充放电控制策略,通过控制直流母线电压,使能量在配电网、飞轮储能单元及负载间合理流动。在Matlab/Simulink环境下建立了动态电压恢复器模型,仿真结果表明该模型能准确控制飞轮储能装置充放电,补偿配电网电压跌落,保护敏感负载不受影响。     

基于神经元自适应控制的动态电压恢复器研究

针对微电网并网系统中存在的电压跌落电能质量问题,研究了一种基于神经元自适应控制的蓄电池储能动态电压恢复器(DVR)。主要由蓄电池、逆变器、LC滤波器、变压器4个部分组成。其中,为了提升该DVR的控制性能,引入神经元自适应控制算法改进了外环电压PI调节器,实现了外环控制参数的自适应调节,从而得到新的双闭环控制策略。然后,结合空间电压矢量调制法最终实现控制。最后,在MATLAB/Simulink仿真软件中搭建了基于神经元自适应控制的蓄电池储能DVR的并网系统模型。试验结果表明,采用神经元自适应控制的蓄电池储能DVR能够补偿微电网的电压跌落,具有较强的动态响应能力和抗扰能力。     

一种用于高温超导储能系统的电压跌落检测方法

针对高温超导储能系统应用于电压跌落补偿时,要求实时检测电压是否跌落,本文分析了电压跌落的类型,在参考以往检测方法的基础上,提出了一种用于三相电的电压跌落检测方法,该方法首先判断电压是否对称,当三相电压对称时,采用基于αβ变换的电压跌落检测方法;当电压不对称时,用单相电压构造虚拟三相来分别判断各相电压是否跌落。最后用MATLAB进行了仿真,验证了该检测方法的有效性。     

基于超级电容储能的动态电压恢复器研究

针对微电网电压闪变问题,研究了基于超级电容器储能的新型动态电压恢复器(DVR)系统。通过引入超级电容器储能,有效的利用了超级电容器极高的充放电能力和电荷储存能力,使动态电压恢复器在补偿电压时能快速提供稳定的电压。此外,通过研究基于超级电容的动态电压恢复器的控制策略,采用前馈加反馈的双闭环控制,引入了电容电流反馈,提高了系统的动态响应速度和控制精度。由于直流电源放电功率的提高,动态电压恢复器适用于频繁出现电压跌落的微电网线路,并且对阻性负载和阻感性负载有较好的适应性。仿真结果验证了理论分析的有效性和正确性。     

150kVA/0.3MJ电流源型动态电压补偿装置

为保护110 kW负载不受瞬时电压跌落的影响,研制了一套150 kVA/0.3 MJ基于超导储能(SMES)的动态电压补偿(Dynamic Voltage Restorer,简称DVR)装置.该装置主要包括150 kVA的IGBT电流源型变流器、0.3 MJ NbTi超导储能磁体和2.5 mH三相移相电抗器.为了检验装置的补偿性能,在模拟电源电压三相对称跌落和单相跌落的情况下,以110 kW的三相电阻为负载进行了实验验证.实验结果表明,当电源发生对称或不对称瞬时电压跌落时,负载电压能够在一个工频周期(20 ms)内被补偿至额定值.     

中频动态电压恢复器研究

针对机场直线加电系统电压稳定性较差的特点,提出采用动态电压恢复器(DVR)以稳定负载电压。首先对中频DVR应用在机场直线加电系统中的技术可行性进行了分析论证,提出了一种单向补偿的DVR设计方案,简化了系统的控制。其次对DVR的电路拓扑进行了分析比较,选取独立的单相全桥电路作为DVR的功率电路。建立了DVR的电路模型,对系统的电压控制策略进行了分析比较,选择负载电压有效值闭环控制作为中频DVR的控制方案。设计并制作了中频DVR样机,实验结果表明在电源电压跌落以及负载突变时DVR均可以稳定负载端电压。     

并联型动态电压恢复器在电力系统中的应用

提出了一种新型并联型动态电压恢复调节装置,并分析工作原理。对电力系统中出现的典型电压质量问题电压暂降给出了补偿算法与控制方式,解决了电压暂降持续补偿、直流电压有效利用、低通滤波等问题。基于仿真软件建立了并联型动态电压恢复调节装置的仿真模型,仿真结果验证了所提出的主电路拓扑和控制策略的正确性和有效性。     

电力系统电压稳定机理研究

正确认识电力系统电压稳定机理是电压稳定研究进一步发展的关键。在分析了电压稳定定义和数学模型后,给出了物理意义明确的电压稳定和电压崩溃的定义。分别对纯电阻电路和交流电路的电压稳定性机理进行了研究,说明了电力系统电压稳定性的机理,并从输电网络输电极限、负荷动态特性以及受端系统电压支撑3个方面对电力系统电压稳定进行机理解释。     

三电平半桥电压平衡器

微型直流电网是一种新型供电系统,通常采用两根直流线输送电能,可以采用电压平衡变换器构造一根中线,以满足电网中不同负载变换器对输入电压平衡的要求。为了降低功率器件的电压应力,本文提出了三电平半桥电压平衡器,分析三电平半桥电压平衡器拓扑结构;为了实现功率器件工作在三电平状态,同时提出了一种功率开关管提前开通、滞后关断的控制方案,并结合该控制方案详细地分析三电平半桥电压平衡器工作原理。最后在原理样机进行实验,实验结果表明三电平半桥电压平衡器不但能够降低功率器件的电压应力,而且能够实现输出电压平衡。     

基于综合灵敏度分析的电压校正控制

以负荷节点短路容量的电压稳定性分析为基础,提出一种基于综合灵敏度分析的快速电压校正控制算法,以提高电力系统在经历扰动后的电压水平和电压稳定裕度.首先通过负荷节点的电压和短路电流灵敏度分析,得到反映对负荷节点电压和稳定裕度调节能力的综合灵敏度.再通过对综合灵敏度的排序,得到控制变量的优先级,并选择综合灵敏度大的形成控制变...     

新型动态电压凹陷校正器研究

提出一种基于串并联的动态电压凹陷校正器(DVSC)补偿三相电力系统电压凹陷或隆起新方法,该方法较现有动态电压调节器(DVR)及配电静态补偿器(D-STATCOM)能在大幅降低成本的同时有效地提供保护。该方案基于电压升压变换电路,能够通过升压或降压快速校正电压,其主要特点是具有最小能量储存的单阶功率变换电路。介绍了新型电压控制拓扑、晶闸管旁路开关的交换逻辑。仿真和实验结果证明了该方法的有效性。     

三相四线动态电压调节器的单周控制策略与仿真分析

提出了一种三相四线系统动态电压调节器(dynamic voltage regulator,DVR)的单周控制模型。在分析主电路的基础上推导出了DVR的单周控制模型。在电压骤降、骤升以及电源中含有谐波的情况下对新建立的模型进行了仿真研究。结果表明,单周控制用于三相四线DVR既具有较好的动态特性,又控制电路简单。在电压变化范围不大于30%时有较好的补偿效果,并对电源谐波有一定的抑制作用。     

基于负荷扰动的电网薄弱节点识别方法

针对电力系统静态电压稳定问题,采用简单交流电路方程组的几何分析,得出临界电压崩溃潮流的电压电流特性,并利用该特性提出识别电力系统薄弱节点的方法,从而为运行调度人员提供防止电压失稳、规避电压崩溃的理论依据。IEEE5节点算例结果表明,该方法确实是行之有效的。     

电压源型电能质量控制技术研究

设计了应用于配电网的电压源型电能质量控制系统,该系统主要包括整流器、三相逆变器、控制器、电压电流检测电路等.研究了提高用户电压质量的电压无功控制规律,设计了抑制电压波动和闪变的控制系统,并分析了控制系统的稳定性以及控制作用与网侧阻抗的关系.给出了谐波电压模拟检测电路并对其幅频特性和相频特性进行了仿真计算.通过电能质量控制系统与电网间同步运行试验和谐波电压抑制试验,实现了逆变器与电网的同步运行控制以及负载谐波抑制控制.     

适用于分层接入的特高压直流输电控制策略

随着中国特高压直流的广泛应用,多馈入直流集中落入受端负荷中心将成为未来中国电网发展所面临的重要问题。特高压直流分层接入方式有助于提高多馈入直流系统电压支撑能力,已经列入国家电网规划。分层接入的特高压直流输电在电路结构上发生了变化,在阀组电压平衡控制、阀组退出后直流功率控制、逆变侧最大触发延迟角控制和无功功率控制等方面需要研究适用于分层接入的特高压直流控制策略。在阀组电压平衡控制方面,两个阀组各运行在逆变侧最大触发延迟角控制,通过换流变压器分接头来平衡电压;在阀组退出后直流功率控制方面,研究阀组退出后限制的功率分配策略;在逆变侧最大触发延迟角控制方面,大扰动下采用实际电流计算最大触发延迟角;在无功功率控制方面,连接不同交流电网的换流器分别控制各自的无功功率。