适于电气化铁路的三相两臂混合有源补偿研究

为治理电气化铁路中机车负载引起的电能质量问题,讨论了一种能应用于电气化铁路三相有源补偿的新型拓扑电路。该三相两臂混合有源补偿结构的主电路采用三相两臂并联型混合有源补偿器的拓扑结构,其开关元件数量与三相桥式相比减少2个,成本较低。由于逆变器仅有两个开关臂,为此提出一种适用于三相两臂的无功、负序和谐波检测方法及坐标变换矩阵,运算量及存储空间大大减少。通过分析其工作原理、控制原理及策略,建立该三相两臂混合有源补偿器的Simulink仿真模型。仿真分析表明,该三相两臂并联型混合有源补偿器可以有效地抑制电力机车负载对电力系统产生的负序问题,抑制了无功和谐波对电网影响,提高了电网电能质量,并验证了所提出结构和控制方法的正确性。     

基于三相二臂逆变器LC式混合型有源电力滤波器

为了治理非线性负载产生的谐波问题,研究了一种简化型LC式混合有源电力滤波器,由三相二臂三电平逆变器串联LC无源滤波器之后并网。构建了简化型LC式混合滤波器的电压电流双环的控制框图。直流侧电压采用均压控制,实现了直流侧电压的平稳和均衡,维持逆变器的稳定、可靠运行;针对电流内环,在分析混合型滤波器结构和数学模型的基础上,推导了逆变器的无差拍控制公式,实现了逆变器输出电流的闭环控制,提高了逆变器的动态补偿性能。最后,仿真和实验结果验证了所提出结构和控制方法的正确性。     

A new structure of single-phase two-stage hybrid transformerless multilevel PV inverter

Transformerless inverters are becoming popular for grid-connected photovoltaic applications due to their simplicity, reduced size, weight, cost, and higher efficiency. In this paper, a two-stage hybrid transformerless multilevel inverter (MLI) for single-phase grid-connected photovoltaic power generation system (PVPGS) is presented. The proposed topology comprises a multilevel boost converter (MLBC) and a symmetrical hybrid MLI. MLBC combines the boosting and switched capacitor voltage functions to produce self-balanced multiple voltage levels. The proposed MLI is derived from a combination of bidirectional switches, a half bridge, and a diode-clamped branch, which can produce only two variations in the total common mode voltage and is capable of suppressing leakage current as per DIN VDE 0126-1-1 grid standards. It offers the advantages of scalability, reactive power capability, reduced total harmonic distortion, and filter size. The proposed hybrid transformerless seven-level inverter is simulated in MATLAB, and experimental setup is built to validate the effectiveness of the proposed configuration. Finally, a comprehensive comparison is made with other seven-level inverter topologies.     

混合级联逆变器在STATCOM中的应用研究

随着多电平逆变器在电力系统无功功率补偿领域的广泛应用,为了对目前应用的静止同步补偿器(STATCOM)进行改进,提出了将2H桥与3H桥混合级联逆变器作为STATCOM的拓扑,运用EPWM进行调制的解决方案.该方案可以省去庞大笨重的变压器,减小功耗,降低榆出谐波含量.文章对基于混合级联逆变器的STATCOM的工作原理进行了分析,在完成理论研究的基础上,利用电力电子仿真软件Simplorer进行了仿真研究,仿真结果表明,混合级联STATCOM具有输出波形质量好,动态响应速度快的优点.     

混合级联逆变器在STATCOM中的应用研究

随着多电平逆变器在电力系统无功功率补偿领域的广泛应用,为了对目前应用的静止同步补偿器（STATCOM）进行改进,提出了将2H桥与3H桥混合级联逆变器作为STATCOM的拓扑,运用EPWM进行调制的解决方案。该方案可以省去庞大笨重的变压器,减小功耗,降低输出谐波含量。文章对基于混合级联逆变器的STATCOM的工作原理进行了分析,在完成理论研究的基础上,利用电力电子仿真软件Simplorer进行了仿真研究,仿真结果表明,混合级联STATCOM具有输出波形质量好、动态响应速度快的优点。     

新型混合型滤波器设计

根据目前常见的几种混合有源滤波器,提出一种注入式混合有源滤波器,使有源滤波器不再承受基波电压,最大限度地减少了有源滤波器的容量.阐述混合有源滤波器和注入式有源滤波器的工作原理,通过样机实验验证结论正确性.     

新型混合型滤波器设计

根据目前常见的几种混合有源滤波器,提出一种注入式混合有源滤波器,使有源滤波器不再承受基波电压,最大限度地减少了有源滤波器的容量。阐述混合有源滤波器和注入式有源滤波器的工作原理,通过样机实验验证结论正确性。     

基于LCL型逆变器的数字陷波器有源阻尼方法研究

为了解决传统电容电流比例反馈有源阻尼方法控制结构复杂以及由系统延时所导致的谐振阻尼区域狭小等问题,对基于陷波器的有源阻尼方法进行了研究。将系统的谐振阻尼区域从(0,fs/6)拓展到(0,fs/2),消除了延时所带来的影响。同时,为了减小谐振频率波动对陷波器陷波效果的影响,利用经典控制理论中有关偶极子的经验法则得到陷波器允许的谐振频率最大波动范围。并通过系统闭环传递函数的零极点图对系统稳定性进行分析,设计出合理的阻尼比。Matlab/Simulink仿真与实验结果验证了所设计的陷波器有源阻尼方法的有效性。     

A new generalized switched diode multilevel inverter topology with reduced switch count and voltage on switches

This article presents a new multilevel inverter topology with reduced power switches. The proposed topology composes of several series connection of basic unit for obtaining a required output voltage level. The proposed topology can operate in symmetric condition. The proposed topology is connected in a cascaded structure to produce a higher number of output voltage levels. The proposed cascaded structure is optimized with the minimum number of components for the maximum number of levels. To prove the superiority of the proposed multilevel inverter topology, different technical parameter comparisons are carried out with recently developed multilevel inverter topologies from the literature. The calculation of total standing voltage is examined for the proposed topology. The operation of the proposed topology is tested and verified for nine-level output voltage. The simulated results are carried out, and it is strengthened by the real-time prototype results.     

New generalized topologies of asymmetric modular multilevel inverter based on six-switch H-bridge

In this paper, for high and low numbers of voltage levels, two new generalized multilevel converters are introduced, which comprise a six-switch H-bridge and several switched-source units. Switched-source units consist of bidirectional and unidirectional switches along with a dc voltage source. The two proposed topologies are compared with topologies based on the six-switch H-bridge, conventional H-bridge, and some new topologies regarding the number of switches, dc voltage sources, gate drivers, and per-unit voltage block on switches. The comparison results reveal the superiority of the proposed topology with low number of voltage level (LNL) and proposed topology with high number of voltage level (HNL) regarding the per-unit voltage block and number of elements, respectively. Thus, the proposed topologies lead to reduction cost and weight of system. Furthermore, for high number of levels, HNL topology is more appropriate than LNL topology and vice versa. The performances of the proposed 15-level LNL and 61-level topologies are simulated by MATLAB, and proposed 15-level LNL topology in producing all voltage levels is validated by experimental results.     

一种新型并网逆变器电流控制策略的研究

针对并网逆变器采用传统滞环空间矢量控制时存在的交流侧电流谐波总畸变率(Total Harmonic Distortion,THD)相对较大的缺点,提出分段控制的改进思想,即通过对交流侧误差电流矢量模值大小判断后,交替使用滞环控制与滞环空间矢量控制.给出电压合成矢量和交流误差电流矢量的空间划分方法,以及分段控制下开关状态的选择原则.利用Mat lab/Simul ink对改进前后的控制方案进行对比,结果表明改进后的控制策略不仅可以实现单位功率因数并网,还可以达到在减少开关损耗的同时,有效地降低交流侧电流谐波总畸变率( THD).     

基于自抗扰技术的并网逆变器电流控制

为解决三相并网逆变器电流控制中网压扰动、变量耦合和模型参数偏差等诸多问题,在控制器设计中引入自抗扰技术.利用扩张状态观测器(ESO)对未知扰动进行估计,可同时补偿这些因素的影响.在分析ESO的误差特性和系统传递函数的基础上,提出了带宽参数的设计准则.通过引入等效增益系数,对比分析了线性/非线性ESO的估计、控制效果.仿真结果表明,所设计的控制器对系统参数变化具有强鲁棒性.最后通过实验进一步证实了ESO对扰动的估计和补偿能力,并给出了电感参数未知时控制增益的整定方法.     

基于混合七电平电压型逆变器的新型6kV变频器

提出了一种基于混合七电平电压型逆变器的6kV变频器。混合七电平逆变器由1个采用10CT的三相中点箝位三电平逆变器和3个采用IGBT的H桥逆变器串联而成，可充分利用IGCT高压大容量及IGBT高速的特点。PWM控制采用基于参考电压分解的多电平直接PWM算法。数字化实现容易。采用了改进的死区效应补偿方法以获得理想的输出波形。研制了1台基于混合七电平逆变器的交流380V变频调速实验样机。实验结果为新型6kV变频器工业装置的研制打下了基础。     

基于混合智能粒子群算法的广义电源主动配电网优化配置

研究广义电源接入主动配电网的优化配置问题。提出一种电压偏差指标。建立综合考虑投资经济效益、电压偏差及污染气体排放指标的多目标优化配置模型。提出一种混合智能粒子群算法,在优化过程中引入快速非支配排序策略、精英保留策略和拥挤距离计算策略以改善其全局搜索能力。对IEEE-33节点、PG&E-69节点配电系统进行计算,分析在不同负荷水平下各指标的变化情况,研究负荷变化时广义电源的最佳配置。研究表明,广义电源的接入与合理配置能够有效提高投资运行效益和系统电压稳定性,同时说明该方法能够保证配置方案的多样性和多目标优化过程的寻优性。     

一种光伏并网逆变器的混合控制策略研究

光伏并网逆变器模型是一个非线性强耦合的系统,光伏电池输出电压受外界光照强度、环境温度等因素的影响。针对以上特点,提出了采用自抗扰控制(ADRC)技术和无源控制(PBC)理论相结合的光伏并网逆变器双闭环混合控制策略。电压外环采用自抗扰技术来保持直流侧电压的稳定并与采用PI控制进行了比较;电流内环采用无源控制理论对并网侧电流进行dq轴解耦,实现对有功电流和无功电流的分别控制并可使系统具有优良的静、动性能。Matlab/Simulink仿真和实验结果表明,所设计的系统具有良好的鲁棒性和动态性能,所设计的逆变器控制策略是可行的。     

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.     

一种新型的基于磁通补偿的并联混合型有源电力滤波器

提出一种基于磁通补偿原理和谐波电流分流技术的新型并联混合型有源电力滤波器,并推导了这一新理论.这种新型滤波器通过拓扑结构的改变,使电网中的谐波电流流入三绕组变压器的两个线圈,在变压器铁芯中产生的谐波磁通部分补偿,未完全补偿的部分由APF产生的谐波电流的磁通进行补偿,最终达到减小APF容量的目的.在此基础上,利用MATLAB对这种新型滤波器的稳态和暂态的特性进行了仿真研究,并与传统并联混合型电力滤波器APF容量的计算比较,证明了该原理的正确性.     

基于LCL滤波有源阻尼控制的Z源逆变器并网研究

与传统的逆变器相比,Z源逆变器由于其具有可以实现升降压功能、无需插入死区时间等优点而得到了广泛的应用。针对逆变器输出电压、电流高次谐波含量大的缺点,提出采用LCL型滤波器进行滤波,其滤波性能优异,但带来的谐振峰易引起系统的不稳定。所以采用电容电流内环、电网电流外环的双电流环有源阻尼方案对谐振峰进行抑制。为避免多次调试参数,提出一种控制参数设计方法,即对传递函数进行极点配置,从而得出最佳控制参数。在保证系统稳定性的前提下使系统具有一定的鲁棒性。最后,通过仿真和实验结果验证了所提方案的有效性和可行性。     

基于储能型逆变电源有功增量控制的故障穿越控制策略

电网侧短时故障给分布式发电(DG)并网可靠性带来挑战,常规的以抑制过电流和通过无功注入支撑并网接入点电压的方式实现故障穿越难以有效解决DG源-荷功率失衡的问题.为此提出一种基于储能型准Z源逆变器(QZSI)有功功率增量控制的故障穿越控制策略,在QZSI直流链引入超级电容器储能及控制,利用超级电容快速放电特性和QZSI较强的抗负荷冲击能力,快速调节DG并网功率增量以补偿网侧故障潮流,有效改善故障暂态时DG源-荷功率平衡,增强了DG适应短时故障负荷潮流的能力和对网侧电压的支撑能力.仿真和实验结果验证了所提故障穿越控制策略的有效性.     

基于广义变比的换流站集成保护新方法

随着交直流混联输电技术的发展,换流站保护的研究日益重要。根据换流站交流母线电压和换流器输出直流电压之间的换流关系,定义了广义变比,提出了基于广义变比的换流站集成保护新方法。该方法运用集成保护的思想对换流站进行区域划分,利用广义变比实现换流元件异常或故障的实时在线监测,并根据换流变压器阀侧套管CT电流特征进行故障元件的准确定位。通过故障分析和EMTDC/PSCAD仿真验证,保护在换流元件各种故障情况下均能正确动作。