基于柔性接地技术的配电网三相不平衡过电压抑制方法

配电网三相对地参数不平衡会产生三相不平衡电压,一般采用投切电容器或电抗器补偿三相不平衡参数,抑制不平衡电压,但该方法补偿的精度和速度有限,难以彻底而迅速地实现三相不平衡过电压抑制。因此,在前期发明的柔性接地技术(专利201110006701.2)基础上,提出配电网三相不平衡过电压抑制新方法。通过PWM有源逆变向配电网注入零序电流补偿三相对地不平衡电流,实现对零序电压的控制,从而抑制三相不平衡过电压。仿真分析结果表明,所提方法可有效抑制三相不平衡过电压,能够将中性点位移电压限制为零。     

配电网三相不平衡过电压有源抑制方法研究

分析三相不平衡电压的产生机理,提出有源抑制方法,设计了有源逆变装置,等效为可控电流源,安装在中性点与地之间,优化控制注入电流的大小和相位,能强迫电网三相电压平衡。仿真分析和样机实验测试结果表明,该方法不需要测量线路对地参数,抑制三相不平衡过电压速度快、准确度高,甚至能将中性点位移电压抑制到零。     

基于虚拟谐波电阻的微网同步定频电流控制法

孤岛微网同步定频电流控制法具有逆变器间功率均分效果受系统运行参数影响小,抗电压扰动能力强,实现方法简单等优势。但是,其应用于含非线性不平衡负荷的微网时存在电压畸变及不平衡问题。为此,文中提出基于虚拟谐波电阻的同步定频电流控制法,通过引入虚拟谐波电阻,降低逆变器低次谐波频域的输出阻抗,抑制电压畸变及电压不平衡。同时,在并联逆变器间实现谐波电流的合理均分。建立逆变器的输出阻抗模型,依据模型分析发现虚拟谐波电阻会引起谐振并放大高次电压谐波,为此采用有源阻尼控制抑制谐振产生。仿真及实验结果表明所提控制方法可以有效的改善电压波形质量并实现逆变器间谐波电流的合理均分。     

基于重复和准比例谐振复合的直驱风机网侧变流器控制策略

为了提高电网电压不平衡及畸变条件下永磁直驱同步风电机组的运行性能,提出了一种基于重复控制与准比例谐振控制复合的直驱风机网侧变流器控制策略。该控制策略根据电网电压不平衡条件下变流器控制目标得到电流指令值,在两相静止坐标系下利用复合控制,实现对基频电流的无静差跟踪,并抑制交流电网谐波的干扰。在提出控制系统详细框图的基础上,对各个控制环节的设计方法进行了研究,并评估了控制效果。仿真结果表明,该控制策略在电网电压不平衡及畸变的工况下,能有效抑制有功功率波动,降低电流谐波畸变率,验证了策略的正确性。     

不平衡电网下模块化APF分序并联控制策略

针对不平衡电网下大容量谐波补偿,提出一种模块化有源电力滤波器APF分序并联的控制策略。采用两个子模块组成一个大的功率单元,两个子模块一个采用正序电压和电流控制,补偿正序谐波;另一个采用负序电压和电流控制,补偿负序谐波。在谐波的检测上采用指定次谐波多同步旋转坐标检测方法,并对滤波环节加以优化,降低了谐波电流采样延时。搭建了Matlab仿真模型,仿真结果表明不平衡电压下负载电流谐波得到很好地抑制,验证了该控制策略的可行性。     

基于功率平衡的PWM整流器不平衡控制策略

为抑制三相电压型PWM整流器的直流输出电压谐波,根据功率平衡原理,提出了一种基于正负序控制器的不平衡控制策略.该策略由瞬时功率相等的原则,推导出输入电流正负序分量指令值,构建正负序两个控制器分别对电流正负序分量进行调节,采用普通的前馈解耦和PI控制器就可获得良好的控制性能.仿真结果表明提出的控制策略能够很好地抑制直流输出电压谐波.     

基于SHEPWM的三电平ANPC逆变器多目标控制策略

介绍了一种采用特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的三电平有源中点钳位逆变器控制方法。该方法在特定谐波消除调制基础上,可以有效地控制中点电压的平衡,抑制共模电压。通过对矢量化的开关序列的替换,在保证输出线电压不变的同时,实现中点电压平衡控制和共模电压抑制。根据三相电流的大小合理地选择开关切换时间,降低了开关损耗。最后,通过仿真和实验结果验证了该方法的可行性及有效性。     

电网电压不平衡下三相光伏发电系统的谐波电流抑制

电网电压不平衡下光伏发电不脱网运行会使三相光伏逆变器产生显著的谐波电流。本文对不平衡电压下光伏发电功率控制进行研究,分析其电流谐波总畸变率和各次电流谐波特性;推导光伏发电功率波动、总谐波畸变率和奇次谐波电流有效值解析表达式,考虑光伏发电注入电流谐波和功率波动的限制,提出了两种功率控制调节系数算法,建立电压不平衡下光伏发电的谐波电流抑制策略。通过PSCAD/EMTDC仿真结果验证了该方法的可行性。     

综合电能质量补偿器直流侧电压波动控制研究

综合电能质量补偿(PQ)逆变器是一种具备谐波抑制、无功补偿和三相不平衡补偿等多种功能的电能质量补偿装置。其输出电流成分复杂,包含谐波电流、负序电流、零序电流和无功电流,这也导致了逆变器直流侧母线电压存在交流波动。此处推导了逆变器输出电流与直流侧母线电压间的内在联系。在此基础上,提出一种新的直流侧电压控制方法,实现了电流跟踪精度与直流侧电压稳定性之间的平衡,并很好地抑制了直流侧电压波动。最后,实验结果验证了该方法的有效性。     

电网电压骤降故障时双馈风机虚拟阻抗改进控制技术

针对电网电压骤降故障所导致的风电机组过电流问题,已有的基于虚拟电阻的过电流抑制技术无法兼顾过电流抑制效果和基频控制性能,同时未考虑系统的高频稳态性能,导致故障穿越期间的谐波抑制性能较差。为了兼顾故障穿越性能及故障穿越期间的谐波抑制性能,通过分析电网电压骤降时的双馈风机(DFIG)数学模型,研究了过电流及暂态磁链抑制机理,进一步基于虚拟阻抗技术,提出了电网电压骤降故障时DFIG改进控制技术。通过在机侧变流器转子电流控制环路中引入附加控制环,实现对暂态磁链振荡的抑制,从而提升DFIG低电压穿越性能。进一步地,对所提出的虚拟阻抗环节进行了参数设计分析,保证了该控制方法可以兼顾过电流抑制性能、高频性能及基频控制性能。最后,通过仿真结果验证了所提改进控制策略的有效性和可行性。     

基于无功补偿设备的谐振过电压检测和抑制控制方法研究

为降低谐振引起的铁磁谐振过电压对电气设备的绝缘的损害程度,本文提出了一种基于配电网无功补偿设备的具有无功补偿和消谐功能一体化的新型配网装置及控制方法,通过MATLAB/Simulink仿真,验证该新型控制方法可以抑制谐振过电压,并通过搭建简易的配电网模拟线路和无功补偿设备,进一步分析得到在原本的无功补偿设备的基础上增加零序控制通路,即可向配电网注入一定频率和幅值的共模电压或共模电流,从而实现谐振过电压抑制功能。     

考虑参数不对称的配电网单相接地故障柔性消弧方法

为了解决配电网参数不对称导致的中性点位移过电压以及消弧不彻底的问题,在配电网正常运行时利用闭环控制对中性点电压进行调控,自动跟踪配电网结构参数的变化,实现不平衡电压的快速精准抑制。设计注入电流反馈控制环节,结合不平衡电压调控过程以及故障后的零序电流和零序电压,仅注入一次电流便可实现故障辨识、故障选相并求得故障可靠消弧所需的注入电流参考值。仿真分析验证了闭环控制能够有效跟踪、抑制中性点不平衡电压,所提柔性消弧方法在系统参数不对称的情况下,故障判别精度高,故障消弧效果良好。     

UPS逆变器谐波抑制环的分析与设计

在非线性负载电流峰值系数较大时,不间断电源UPS(uninterruptible power supply)逆变器的输出电压的总谐波失真度THD(total harmonic distortion)难以达到标准要求。基于dq0同步旋转坐标系的谐波抑制方法可消除指定次谐波,从而改善输出电压的THD。介绍了该谐波抑制方法应用于三相四线制UPS逆变器的控制环路结构,并推导了谐波抑制环在dq0同步旋转坐标系下的控制方程,从而得到了环路被控系统的动态模型。在此基础上,改进了谐波抑制环的环路结构以实现dq轴在低频段的解耦,并设计了环路控制参数。最后,在三相四线制T型三电平逆变器平台上通过实验验证了谐波抑制环设计的有效性。     

五电平MMC-UPQC的无源控制

分析五电平模块化多电平变换器-统一电能质量调节器(MMC-UPQC)的主电路拓扑和工作原理,建立其在dq0坐标系下的数学模型及EL模型。为加快误差能量收敛,采用阻尼注入方法设计电流内环无源控制器,确保MMC-UPQC的稳定性;通过电压外环PI控制器获得内环期望电流,消除静态误差。所提出的无源控制实现了对有功和无功的解耦控制,使系统具有良好的动静态性能。在负序二倍频坐标变换下采用相间解耦控制抑制环流,减少开关损耗;采用基于Park变换的电压电流补偿量提取方法,无需锁相环,提高补偿精度。最后在Matlab/Simulink搭建五电平MMC-UPQC仿真模型,仿真结果表明能够较准确地补偿不平衡、谐波电压以及无功、谐波电流,证明了无源控制的可行性。     

基于不平衡过电压动态抑制的谐振接地配电网单相接地故障保护新方法

现有配电网单相接地故障保护技术在高阻接地故障时无法可靠启动,选相与选线结果易受三相不对称的影响。针对这一问题,提出了基于不平衡过电压动态抑制的谐振接地配电网单相接地故障保护新方法。在三相不平衡过电压动态抑制的基础上,分析了故障前后注入电流与馈线零序电流特征。根据故障发生后注入电流变化量特点构建了接地故障动态感知判据,利用注入电流变化量的相角与幅值分别进行故障相识别与过渡电阻计算,通过比较各馈线零序电流变化量有效值进行故障选线。通过PSCAD/EMTDC仿真软件对所提方法进行验证,结果表明所提方法能够准确识别高阻接地故障,选相与选线结果不受三相不平衡与系统对地电容大小影响。     

向无源网络供电的MMC-HVDC逆变站高性能控制策略

向无源网络供电的逆变站通常采用电压外环、电流内环的控制方法,存在控制结构复杂、4个比例—积分调节器参数调整困难、负载扰动下动态响应较慢、向非线性负载及不对称负载供电时电压质量较差等缺点。为此,首先建立了模块化多电平换流器型高压直流输电(MMC-HVDC)系统逆变侧静止坐标系下的暂态数学模型,并推导其离散数学模型,进而据此设计了逆变站模型预测直接电压控制(MPDVC)策略。为减少MPDVC的计算量,将无差拍控制和模型预测控制相结合提出无差拍MPDVC,并定性分析了两种控制策略的等价关系。在PSCAD/EMTDC中搭建21电平MMC-HVDC仿真模型,在各种工况下对无差拍MPDVC进行了仿真验证,并与电压外环、电流内环的控制方法进行仿真对比。仿真结果表明,无差拍MPDVC在各种工况下均能向无源网络提供较高电压质量的电能,具有良好的稳态性能和动态性能,控制性能明显优于电压外环、电流内环的控制方法。     

电网电压不平衡下交直流混合微电网互联接口变换器分数阶滑模控制策略

针对并网型交直流混合微电网交流侧电压不平衡时会产生交流电流负序分量导致直流母线电压二倍频脉动的问题,提出了一种直流侧母线电压分数阶滑模控制以及交流侧负序电流抑制方法。首先,基于同步旋转坐标系下电网电压不平衡时交直流混合微电网互联接口变换器的数学模型,设计电压外环变结构滑模控制器。然后,根据电压不平衡时互联接口变换器的功率传输特性,提取交流侧三相电压的正序分量,得到交流侧负序电流抑制指令。接着,采用分数阶滑模趋近律设计内环电流解耦控制器,并利用李雅普诺夫函数进行稳定性校验。最后,基于Matlab/Simulink搭建的交直流混合微电网模型,验证了所提控制策略相较传统PI控制不仅抑制了三相电流的不平衡,而且将响应速度提升了近50%。     

适用于不平衡负载工况下的微网逆变器控制策略

微网逆变器的一个重要性能是其工作在离网模式下时,在三相负载不平衡情况下仍能维持三相输出电压的对称性,为微网提供稳定的电压支撑。文中通过分析逆变器输出接不平衡负载时的系统不平衡机理,提出了一种简单有效的系统控制策略:在系统传统控制环路中引入谐振控制器,以抑制不平衡负载条件下控制环路中所存在的2倍工频脉动分量。所提出的控制策略免去常规控制中所需电压/电流正负序分离等控制环节,极大地简化了系统的控制结构。建立了新控制策略下的系统环路模型,给出了环路控制参数及谐振控制器的设计方法。仿真和实验结果验证了所提出的系统控制策略能有效抑制由不平衡负载引起的输出电压畸变,获得高质量的输出电压波形。     

基于谐波阻尼的双馈感应发电机定子谐波电流抑制改进策略

通过建立电网电压谐波下双馈感应发电机(DFIG)的数学模型,分析了电网电压谐波对DFIG性能的影响,以抑制定子电流5次和7次谐波为目标,在转子电流内环采用比例—积分—谐振(PIR)调节器的基础上,引入定子谐波电流闭环控制策略,避免了常规谐波抑制策略转子电流指令计算对发电机参数的依赖。随着定子谐波电流环R调节器增益系数的增大,对定子电流中的谐波抑制越明显,但是抗扰动能力下降,通过引入谐波阻尼控制,在最大限度抑制定子电流谐波的基础上增强了系统的抗扰动能力,提高了系统的鲁棒性,加快了系统的动态响应。并从稳态特性和动态特性角度分析了参数变化对系统的影响。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。