新能源智能微网中的三相固态变压器整流级均压均功率新方法

固态变压器可以实现电压电流实时控制,功率双向流动,对分布式能源有很强的兼容性,它包含整流级、双有源桥(DAB)直流变换级和逆变级。整流级采用的模块级联方式,具有输出电压和功率不平衡的问题。文章提出了一种简单的直接在整流级通过调制波矢量重构来实现均压和均功率的方法,该方法是在级联H桥整流器双闭环控制以及直流母线电压平衡控制的基础上,通过矢量关系对调制比进行重新构造,既可调节直流电压平衡,又能够使得各H桥按需分配有功功率、等量分配无功功率。MATLAB/simulink仿真验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

适用于配电网互联的内联式MMC型固态变压器

传统配电变压器不具备主动功率控制能力,无法实现交-直电力形态变换。文章提出一种内联式MMC型固态变压器,该变压器拓扑具有多交直端口、高频电压变换、主动功率控制等特性,是交、直流混合配电网的核心,可实现可再生能源的灵活并网和平抑波动。文章首先分析了变压器的拓扑结构和基本工作原理,推导其功率平衡方程,理论论证了该拓扑具备稳态运行能力,并设计了iMMC-SST的控制策略。通过所搭建的4.8 kV·A小功率实验样机,验证了所提拓扑和控制策略的可行性和有效性。     

级联H桥光伏并网逆变器的无锁相环控制策略

级联H桥光伏并网系统采用多电平调制方法和各模块独立的MPPT控制,具有较高的效率,但是系统控制性能受锁相环影响较大,当电网电压畸变时锁相环的测量准确度会受到严重影响,使系统控制性能下降,尤其是在功率不平衡的情况下会出现过调制,导致系统不稳定。为此,提出一种应用在级联H桥光伏并网逆变器的无锁相环控制策略。该策略在基于无功补偿的级联H桥光伏并网逆变器控制策略的基础上,采用电网电压基波同步信号算法,在电网电压畸变时无需锁相环即可获取与电网电压基波同频同相的正、余弦信号,较好地满足了系统在功率平衡、功率不平衡2种工作状态下的控制要求。仿真结果和实验结果都验证了所提控制策略的有效性。     

虚拟同步发电机技术控制的MMC型固态变压器

针对在大容量直流负荷和高渗透率分布式电源接入固态变压器低压侧时,高压并网接口易呈惯量低、阻尼特性差的问题,提出一种虚拟同步发电机技术控制的模块化多电平换流器（MMC）型固态变压器。首先,分析虚拟同步发电机原理并推导MMC与虚拟同步发电机的等效数学模型,并将虚拟同步发电机技术融入到输入级的控制中,使并网接口的惯性与阻尼增强,在输出端功率变化时对上级电网呈现出友好的柔性缓冲能力。其次,为提升MMC型固态变压器对上级电网的频率支撑能力,在低压直流环节配置储能装置,通过改变充放电功率主动响应一次调频。然后,通过输入级的无功控制环节,验证其具备一定的调压能力。最后建立仿真模型验证了所提控制策略的有效性与可行性。     

光伏直流升压系统中级联DC/DC变流器的均流/均压控制策略

输入并联输出串联级联DC/DC变流器可减小开关器件承受的电流/电压应力，适用于低电压输入高电压输出的光伏直流升压系统。为了保证级联变流器的稳定工作，必须确保各模块的输出电压均衡。分析统一占空比控制策略的缺点，提出采用均流型MPPT控制策略实现输出均压和光伏模块的最大功率跟踪，针对均流型MPPT控制策略在光照强度发生变化时的暂态特性的不足提出在均流环的基础上叠加输出电压环的均流均压型MPPT控制策略，以改善系统的动态均压能力。并提出光伏直流升压系统中输入并联输出串联级联DC/DC变流器的模块化设计结构。仿真结果验证了该方法的有效性。     

一种全桥MMC型电力电子变压器的优化均压控制策略

介绍了基于全桥MMC级联ISOP DC-DC变换器型电力电子变压器的工作原理和等效电路;分析了传统载波移相PWM控制和最近电平逼近调制均压策略的优缺点;提出了一种结合载波移相PWM和最近电平逼近调制的MMC优化均压策略。该优化均压策略可快速有效地控制MMC子模块电容电压平衡,同时保证电网电流谐波含量低的特性。文章通过Simulink仿真,验证了所提出的电力电子变压器优化均压控制策略的有效性。     

光储一体化系统三级互联隔离型电力电子变压器研究

该文在分析了模块化多电平变流器、电力电子变压器优劣势的基础上,设计了适用于光储一体化系统的三级互联隔离型电力电子变压器的结构和控制策略。结合光储一体化系统的实际应用情况,将电力电子变压器的整体结构设计成输入级多模块级联、隔离级CLLLC谐振变换器和输出级三电平逆变器的三级互联结构,并在10 kV配电网的整体设计方案下单独对每一级进行了结构及其控制策略的分析,最后在Simulink中进行了仿真,仿真结果表明：该结构中各级均可稳定、可靠运行,且系统整体暂稳态性能良好。     

基于滑模控制的光伏系统MPPT控制策略

针对现有的太阳电池最大功率点跟踪方法中存在的跟踪速度慢、在最大功率点附近存在振荡、外界环境发生变化时可能产生误判等不足,提出一种基于滑模控制的太阳电池最大功率点跟踪方法。在建立DC-DC变换器模型的基础上设计滑模控制器,得出控制函数,并通过李雅普诺夫方法进行稳定性和存在性分析。利用Matlab/Simulink对太阳电池模型进行仿真,验证该滑模控制策略的可行性;建立基于扰动观察法的太阳电池最大功率点跟踪模型,与滑模控制方法进行比较。结果表明在外界环境变化的情况下,该方法可实现较快的跟踪速度和较好的稳定精度,在自适应和抗干扰上具有较大优势。     

级联型STATCOM电容电压平衡控制仿真研究

为了克服级联H桥型静止无功补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)由于并联损耗、混合损耗和脉冲延迟等原因造成的STATCOM损耗有功功率和直流侧电容电压不平衡;本文首先阐述了级联型STATCOM的基本数学原理并分析了基于前馈解耦控制的无功功率控制策略;然后提出了一种新的基于总有功功率和电压均衡控制的控制策略;基于MATLAB/SIMULINK搭建了系统级仿真模型并搭建了实物实验平台,仿真和实验波形均有效的验证了所提出的控制策略的正确性。     

H桥级联型储能功率转换系统（PCS）相内均衡控制策略研究

主要针对H桥级联型储能功率转换系统(Power Control System,PCS)电池荷电状态(State of Charge,SOC)的相内均衡控制策略进行理论分析和研究。设计容量等级和额定电压为10 k V/2 MW的储能功率转换系统,研究电池单元的相内SOC均衡控制策略,构建Matlab仿真模型,仿真验证H桥级联型储能PCS的SOC均衡控制策略。     

准Z源级联光伏并网逆变器功率平衡控制

提出一种基于准Z源级联逆变器功率平衡控制的调制波分配方法,该方法的核心是将系统所需无功功率由某一个级联单元提供,并网有功功率由所有级联单元平均分配,然后按这一功率分配原则生成各级联单元调制波;由于准Z源级联逆变器结构特点,在应用时直通占空比存在一定约束条件,因此基于调制波分配方法,推导出实现功率平衡控制的准Z源级联逆变器的直通占空比约束条件;最后通过载波移相调制控制各级联单元逆变实现并网。仿真与实验结果验证级联单元输入功率不平衡时,该策略能有效保障直流母线电压的稳定和光伏模块最大功率输出,实现单位功率因数并网。     

基于LQIR的MMC-SST输入级控制策略研究

针对现有固态变压器（Solid-State Transformer,SST）输入级控制算法复杂,且参数整定困难等不足,文章提出一种基于线性二次型积分调节（Linear Quadratic Integrate Regulator,LQIR）的最优控制策略。首先根据固态变压器输入级的简化等效电路建立了基于dq旋转坐标系的数学模型;然后,推导了换流器交、直流侧的状态空间方程,并提出了基于LQIR控制器的新型综合控制策略;最后,在Matlab/Simulink中搭建基于模块化多电平变换器（Modular Multilevel Converter,MMC）型SST的仿真模型,并与传统比例积分（Proportion Integration,PI）控制进行对比,在几种典型测试工况下验证了所提控制策略的可行性与优越性。     

一种并网型风光互补发电系统的建模与仿真

分析了风光互补发电系统的技术优势,设计了基于固态变压器结构的并网型风光互补发电系统。分别建立了光伏系统,风力发电系统,超级电容和蓄电池的模型,并分析各环节的控制策略,提出了基于平均功率的储能设备容量配置方法。仿真结果表明,该系统能模拟风光互补系统在不同模式下的运行特性,可以有效降低功率波动和维持电压稳定,并能在低光照强度、低风速等情况下为系统提供短时能量支撑。     

级联多电平逆变器SHEPWM功率均衡控制策略

针对级联多电平(cascaded H-bridge,CHB)逆变器特定谐波消除脉宽调制法,提出一种功率均衡控制策略。该策略利用CHB逆变器相电压有冗余的特点,对消谐方程组中基波幅值方程表达式进行等效拆分,从而保证一相中各串联H桥单元输出基波幅值相等的1/4周期对称的电压波形,实现各串联H桥单元在一个输出周期内的功率均衡。以两单元级联五电平CHB逆变器拓扑为例,对上述功率均衡控制策略进行理论分析、仿真验证和实验验证。研究结果验证了该均衡策略的正确性和可行性。     

扩大级联H桥光伏逆变器运行范围的控制策略

受遮挡或组件表面灰尘等影响,若级联H桥光伏逆变器的H桥单元之间功率差异较大,则功率较大H桥模块可能会过调制,导致电网电流性能变差甚至系统不能正常运行.为此,提出一种改进型三次谐波补偿策略控制策略,能够在光伏组件之间输出功率严重不平衡的条件下确保系统单位功率因数运行,且并网电流的THD能够满足要求.此外,搭建Matlab...     

柔性直流输电功率模块的现场智能化检测

随着柔性直流输电技术的不断发展,作为柔直工程核心的柔直换流阀的日常维护检测引起了广泛重视。柔直换流阀通常采用功率模块级联,而功率模块体积大、质量重,不易搬运,需要有在现场应用的功率模块检测设备。而目前通用的功率模块检测方法及检测装置功能有限。在对功率模块的组成、故障情况分析的基础上,提出一种具有功率模块关键数据采集和分析的现场智能化检测方法,在不破坏功率模块的情况下,采集功率模块内的重要信息,结合采集信息给出功率模块主要组件的状态判断,达到故障检出和异常提前预警的目的,并可在后台进行数据存储。据此开发出的智能检测设备经初步验证后已投入应用,效果良好。     

太阳电池组串热斑防治策略研究

针对太阳电池组串热斑效应,研究太阳电池组串热斑的防治策略.首先从防治成本、功率损耗、热斑温度和组串输出功率4个技术指标总结和对比了现有太阳电池组串热斑防治策略,给出了热斑防治的评估方法.然后,提出一种串入电阻的太阳电池组串热斑防治策略.该策略利用串入的电阻分担热斑电池承受的反向电压,降低了热斑电池功率损耗和温度.设计了...     

基于Lambert W函数的太阳电池组件参数提取及优化

为解决太阳电池组件模型精度和参数获取之间的矛盾,提出一种基于Lambert W函数的太阳电池组件参数确定及优化算法。利用Lambert W函数推导出太阳电池组件各参量的解析式,并结合太阳电池组件电压功率模型的最大功率点优化算法提高参量精度。实验表明,该方法不仅可精确获取太阳电池组件各参数值,且可使最大功率点的精度提高到1%以内。     

面向分布式负载的模块化三端口功率系统

面向具有复杂分布式用电负载需求的航天器,提出一种基于三端口变换器(TPC)的供电系统架构及其功率控制策略。该系统以TPC为基本单元,通过将各TPC模块的输入端口和双向功率端口分别并联连接,实现输入能源、储能装置和多个分布式负载之间的供电。针对各分布式负载输出功率不同且单个TPC含有3条功率路径,可能导致系统中各传输路径功率不确定的问题,提出一种混合型系统功率控制策略以实现各模块各功率路径可控及系统功率优化管理,具体而言,即在储能装置充电工况下均衡储能装置的充电电流,在储能装置放电工况下按输出需求分配输入功率。分析和实验表明,系统可以在各工作状态下稳定运行并在各工作状态之间自由切换。     

双向交直流容错变换器有限状态预测功率控制

为提高变换器发生故障后的容错运行能力,提出一种双向交直流容错变换器模型预测直接功率控制策略。该策略无需使用锁相环和PWM调制模块,易于实现。对容错控制系统性能进行实验研究,结果表明在功率器件发生故障的情况下,双向交直流容错变换器仍能连续运行,并具有较好的动、静态性能,验证所提出控制策略的有效性。