快速智能双电源切换装置的研究与设计

提出了一种基于采样点突变原理的电源检测算法,设计了以光耦PC817作为隔离耦合器件的电源检测电路和以双向可控硅作为开关器件的双电源切换电路,据此搭建快速智能双电源切换装置。对该装置的电源检测算法及双电源切换过程进行了Matlab建模仿真,并搭建实验样机进行研究。仿真数据和实验数据均表明,该快速智能双电源切换装置的切换时间小于2 ms,远远优于现有双电源切换开关6 ms的时间指标,并具有无噪声、安全可靠、稳定的特点。另外,微控制器上预留智能控制接口可方便在应急电源系统中集成应用。     

配电网敏感性负荷电压暂降分析与治理

针对供电线路电压暂降造成敏感负载运行中断的问题,基于固态切换开关、不间断电源、动态电压调节器等现有电压暂降治理措施的优劣分析与比对,提出了一种基于快速开关与双电源快速切换的电压暂降治理方案,并详细论述了其关键技术和工作原理,为电压暂降治理提供了新的思路。     

基于大功率晶闸管的多电源瞬控装置研究

针对目前日益严重的供电电能质量问题,设计了一种用于两路或多路电源间的瞬控切换装置,当一路电源超限或断电后,该装置能够迅速切换至备用电源,以保证敏感负荷的稳定供电.首先介绍了该装置的整体设计框架,分析 了该装置的工作原理;为提高该装置响应速度和控制精度,基于装置拓扑结构,对装置的驱动控制参数进行详细分析设计;最后对该装置的双电源切换过程进行了 MATLAB 建模仿真,结果表明该装置能够满足敏感和关键负荷对供电可靠性、连续性的苛刻要求.     

中压直挂式供电质量综合提升装置及其负载电压控制策略

为了综合提升中压(10 kV)供电系统的电能质量,满足集中式电力高敏感负载对供电可靠性的要求,提出了一种中压直挂式供电质量综合提升装置及其负载电压控制策略。首先,介绍了该装置的拓扑与工作原理。该装置通过隔离电抗器实现电网与负载间的阻抗隔离,弱化电网电能质量对负载的影响;采用级联H桥型电池储能系统支撑与控制负载电压,实现负载侧持续性高质量供电。其次,分析了装置中关键设备隔离电抗器与并网电抗器对装置运行特性的影响。然后,提出了综合装置并网运行与离网运行的负载电压控制策略,实现对电网注入功率、负载电压频率与幅值的快速控制。最后,通过仿真分析与实验样机测试验证了所提装置及其负载电压控制策略的可行性与有效性,并对比了多种电能质量提升装置的技术性能。     

一种多电源柔性瞬控装置及控制策略研究

针对当前多电源快速切换装置切换时间长、冲击电流/电压大、控制复杂等问题,提出了一种新型拓扑结构的多电源柔性瞬控装置。首先对其拓扑结构及工作原理进行了分析,为克服传统多电源快速切换装置的缺陷,提出了一种电源故障快速识别及柔性切换算法,最后对该装置的双电源切换过程进行了Matlab建模仿真。仿真和实验数据表明,该多电源柔性瞬控装置的切换时间小于4 ms,切换过程无冲击电压/电流,能够满足敏感和关键负荷对供电可靠性、连续性的苛刻要求。     

基于超导储能的综合电能质量调节装置及其控制策略

介绍一种新型综合电能质量调节装置——并联处理在线不间断电源,该装置仅采用一套双向电流型变流装置,利用超导线圈作为直流侧储能元件,可实现负载电压调节、有源滤波和改善功率因数等多项功能,并具有损耗小、结构简单等优点。根据装置的结构特点和工作原理,提出了一种基于同步旋转坐标系统的解耦和前馈补偿控制策略,通过采用电源电流“预补偿”的方法,解决了常规前馈补偿方法中电源电流暂态分量衰减过慢的问题。利用仿真软件PSCAD／EMTDC对该装置及其控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了该装置具有良好的运行性能。     

IPS动态响应特性实验与仿真研究

双路供电集成电源装置(IPS)是一种抑制电压暂降和短时中断等电能质量问题的新型装置.该装置集AC/DC变换、DC/DC变换和DC/AC变换于一体,有效地解决了许多敏感电力负荷用户所关心的电能质量问题.对IPS装置的工作原理和结构进行了简单的介绍,对IPS所采用的抑制电压暂降的控制策略进行了分析对比和仿真,研究其电压暂降抑制效果与动态响应特性.同时利用电压扰动发生装置(IG)发生电压暂降,进行大量的电压暂降抑制实验,仿真分析和实验结果均表明该装置可以有效地抑制电压暂降和短时中断等电能质量问题.     

一种基于IGBT的快速双电源切换开关的研究

介绍了一种基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的快速双电源切换开关,阐述了其工作原理、开关单元本体的结构及切换过程,利用Matlab软件搭建了仿真模型,研制了220V低压样机并进行了实验。仿真及实验结果表明,该切换开关具有快速性、暂态稳定性优点,实际切换时间在4ms之内,能够满足敏感和关键负载对供电可靠性、连续性的苛刻要求。     

基于双电源交叉供电动态电压恢复装置研究

针对负载侧多敏感设备同时发生电压暂降或中断时,多补偿设备同时工作导致设备间相互影响,降低电压恢复能力的问题,提出一种在母线侧集中补偿的新型大功率动态电压恢复装置结构。该结构采用将动态电压恢复器(DVR)与不间断电源(UPS)相结合,并基于双电源(两条独立母线电源)交叉供电方式,通过控制补偿装置的孤岛与并网运行模式的切换,伴随补偿装置工作在孤岛运行模式、孤岛与并网相互切换方以及并网运行模式3种状态,实现两段母线的交叉供电,确保了电网中敏感负荷的供电可靠性。试验仿真表明,该结构能大大提高动态电压恢复装置的输出电压能力,实现了母线侧电压暂降与中断的长时间集中补偿,进一步提高了敏感负荷的供电可靠性。     

双通信电源系统自动母联开关的设计与实现

当前双通信电源系统已经在国家电网公司各中心站和各电压等级变电站通信机房得到广泛应用,但部分负载仍处于单路供电状态。为避免供电负载掉电而引起业务中断,进一步提高双通信电源系统的可靠性,对传统双通信电源系统及其存在的问题进行分析。并在此基础上,以嵌入监测保护为手段,以控制逻辑为目的,提出一种双通信电源系统自动母联开关的设计方案。该方案实现了负载掉电情况下双电源系统的无缝切换。最终,通过仿真实验表明,该自动母联开关运作稳定,应对故障瞬时作出反应且灵敏可靠,能更好满足现实需求。     

用户端UPQC与配电网DFACTS设备协调控制策略

多种DFACTS(分布式柔性交流输电)装置的联合运行,可有效解决配电网中存在的各种电能质量问题。但与此同时,各设备在运行中若不加以协调控制,不仅会影响电能质量治理效果,甚至可能由于设备间的相互作用而加剧电能质量问题,因此需要对配电网中的DFACTS设备进行协调控制。对此,提出一种适用于多电压等级配电网多种电能质量治理设备的协调控制策略,该策略主要包括两方面:一是基于电压跌落程度划分跌落等级,协调控制UPQC(统一电能质量调节器)、 SSTS(固态切换开关)和DSTATCOM(配电网静止同步补偿器)以解决不同等级的电压跌落问题;另一方面,协调控制以上设备补偿配电网中的谐波、无功和负序电流,进而解决配电网中存在的负载三相不平衡、无功补偿和谐波等问题。最后,以装设以上DFACTS设备的双路电源馈线配电网典型拓扑结构为例,基于MATLAB/Simulink仿真平台验证了该策略的可行性和有效性。     

多功能电压暂降治理装备控制策略研究

针对电能质量问题中频繁发生的电压暂降问题，开发了一种用于用户侧电压暂降治理的多功能电压暂降治理装备。基于对系统的建模分析研究了系统在并网与离网补偿状态下的控制算法及电流谐波治理算法；通过分析传统电压暂降检测算法的特点，提出了一种电压暂降混合检测算法，该方法具有检测快速、锁相稳定的优点。基于双向晶闸管及电网电压特性研究了双向晶闸管的快速关断方法。仿真和实验结果表明，该装备能够实现电压暂降在0.2 ms内的迅速检测和工作模式的快速平滑切换，能有效地减小电压暂降问题对敏感负荷的影响，同时该装备还具备无功补偿与负载侧谐波滤除功能，具有效率高、便捷性高等优点。     

基于双电源供电的10kV电压暂降抑制装置

电压暂降可能对企业造成巨大的经济损失,已成为当前最为突出的电能质量问题。以10 kV双电源供电系统为应用背景,提出了一种由多绕组变压器和功率单元构成的电压暂降抑制电源。该电源通过快速开关实现双电源切换,并由直流电容提供电源切换期间的电能供应,从而实现系统电压暂降对供电负荷的抑制和隔离。此外,对功率单元直流电容的参数设计进行了讨论,并通过PSCAD/EMTDC建模,对所提电路以及电容设计方法的正确性和有效性进行了验证。     

统一电能质量控制器的建模与仿真

统一电能质量控制器可同时补偿电网畸变电压和抑制负载谐波电流。为此,构造了一种基于反向传播算法的三层前馈神经网络用来检测并联型有源电力滤波器的谐波电流,离线训练收敛后实现在线功能,对串联型有源电力滤波器谐波电压检测采用了畸变电压参考量比较检测方法;建立了统一电能质量控制器的系统仿真模型,利用其对各种电能质量问题的补偿性能进行了仿真研究,并对补偿前后负载和电源电流/电压进行了频谱分析。研究结果表明,统一电能质量控制器集电压补偿、电流补偿于一体,可有效实现多重电能质量调节功能。     

中压固态切换开关装置的研究

文中对中压固态切换开关(SSTS)进行了设计。利用兼具实时性和可靠性的dq变换法进行电压暂降检测,将滤除交流分量后的dq轴有效值与电压暂降阈值进行比较来产生切换指令。分析了过零切换和强迫切换策略的特点,采用根据主电源馈线电流方向与主备电源电压差方向控制备用晶闸管的触发,从而快速地将敏感负载切换至备用电源的方法。利用PSCAD建立了10 k V固态切换开关的仿真模型,对dq电压检测法的快速性和可靠性以及强迫切换控制的有效性和可行性进行了验证。     

一种新的UPS电源装置研制

提出了一种新的UPS电源装置,详细介绍了UPS逆变电源的结构和控制策略,使其可以自动跟踪电网电压,始终保持UPS输出电压与电网电压一致,减小了传统UPS系统进行切换时由于开关同时导通并联引起的冲击电流对负载的冲击,通过试验对该电源装置进行了验证。     

基于谐振开关的并联型统一电能质量控制器

多种新能源发电的接入和负荷容量的快速增长,使得配、用电系统短路电流限制问题突出,同时大量重要负荷对电压骤降为代表的电能质量问题非常敏感,严重的话会退出正常运行并造成巨额经济损失。基于谐振开关的并联型统一电能质量控制器(Shunt-unified Power Quality Controller,S-UPQC)利用触发导通晶闸管形成的并联谐振电路构造出可快速切换的开关,既能对线路故障电流进行快速抑制,又可当电网电压骤降时将敏感负荷与故障电网快速隔离,依靠自身储能为负荷提供不间断供电。此外,S-UPQC还具有动态无功和谐波补偿的能力。针对S-UPQC典型算例建立的PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真模型,验证了有效性。结果表明,发生电压骤降时S-UPQC切换时间不超过1.5 ms,发生线路短路时,故障电流可在半个周波内被有效抑制。     

基于滑模控制的感应耦合电能传输系统输出电压控制研究

感应耦合电能传输系统通过非接触的方式将系统能量从电源侧传递至负载侧。由于该系统具有负载参数变化、系统结构复杂、工作频率高等特点,系统控制器面临着设计难的问题。提出了一种基于滑模控制理论的输出电压控制器,采用移相控制方法实现了对输出电压的控制。该控制方法有效降低了系统建模难度,同时提高了系统输出电压响应特性。通过简化系统结构,推导出滑模控制器的具体表达式,并给出了滑模控制系数的选取方法。通过建立IPT实验系统,在不同负载工作工况条件下进行实验验证。对比传统PI控制方法和所提出的滑模控制方法,实验结果表明滑模控制方法响应更快、对系统负载参数变化不敏感、鲁棒性及动态性能更好,能够较好控制IPT系统的输出电压。     

三相四线统一电能质量调节器的控制策略

针对电网输入电压的不平衡、非正弦及负载的不平衡、非线性特性,提出了一种基于三相静止坐标系下的三相四线统一电能质量调节器（UPQC）的协调控制策略。该策略将UPQC的串联变流器控制为基波正弦电流源,而并联变流器控制为基波正弦电压源,从而实现了三相四线UPQC对电能质量的综合控制能力,既改善了电网侧的电能质量问题,实现了电网输入电流的正弦及单位输入功率因数,也改善了负载侧的电能质量问题,实现了负载电压的平衡、额定及正弦。10 kVA系统实验装置的实验结果表明了该控制策略的有效性。     

基于电压增益动态切换的无线充电控制方法

针对电动汽车应用的无线电能传输技术具有安全可靠、充电便捷等优点.对于宽输出电压范围的电路拓扑,针对其采用传统控制方法在低电压增益下效率通常较低的问题,提出了一种基于电压增益动态切换的感应式无线电能传输(IPT)系统控制方法.该方法通过动态调整一个控制周期内不同电压增益模态的占空比来控制高频逆变器输出到谐振腔的有功功率,从而实现系统在宽电压增益范围内的稳定控制,拓展负载的调节范围.由于该方法在谐振频率下工作,因此可以实现低电压增益下初级逆变器的软开关.在此首先针对变压器初级串联型补偿、次级LCL型补偿的电路拓扑进行系统建模,在此基础上对电路不同的电压增益模态进行分析,详细介绍了电压增益动态切换的控制方法,并对系统的软开关条件进行理论计算.最后搭建了1 kW无线电能传输实验平台,通过实验结果验证了在不同负载条件下的输出稳压及软开关的特性.