交流故障下高压直流输电系统同步触发控制性能分析及改进

高压直流控制系统通过同步触发控制实现对换流器的控制作用。文中分别从同步和触发2个环节对2种具有代表意义的同步触发控制原理进行详细介绍,其中一种的特色是在同步环节采用环前滤波器进行谐波滤除和不平衡处理,触发环节为等间隔触发,以SIEMENS同步触发控制为代表;另外一种的特色是在触发环节含有辅助触发控制和触发角限制,同步环节无环前滤波器,以ABB同步触发控制为代表。然后,对2种同步触发控制在交流故障下的性能进行分析和对比,并将2种同步触发控制的特点进行结合,提出了改进型同步触发控制,建立了其小信号模型。最后,进行了阶跃响应仿真对比和交流故障测试,仿真测试结果验证了改进系统抑制后续换相失败的能力更强,同时验证了改进方向的正确性。     

龙-政高压直流输电触发控制

触发控制是换流器触发控制系统中最复杂和最重要的部分.介绍了换流站触发控制功能的组成部分和各组成部分的功能.     

抑制直流后续换相失败的自适应触发角补偿控制

高压直流输电系统的后续换相失败对交直流混联电网的安稳运行带来严重影响。为降低后续换相失败的发生概率,本文结合首次换相失败后故障恢复过程中直流系统的功率恢复速度,并考虑交流故障严重程度,提出一种抑制直流后续换相失败的自适应动态调节触发角的控制方法。首先,分析了故障恢复过程中各电气量的变化规律以及后续换相失败发生的影响因素;然后根据直流功率恢复速度以及交流电压跌落程度,通过所提控制策略对故障期间逆变侧输出触发角进行动态调整,以增大换相裕度,从而抑制直流后续换相失败。最后,基于CIGRE标准测试模型对控制方法进行仿真验证。结果表明,采用所提自适应触发角补偿控制方法能够在一定程度上抑制后续换相失败的发生,有效改善HVDC系统的故障恢复特性。     

基于控制保护的高压直流输电系统换相失败抑制方法综述

换相失败是基于电网换相换流器的高压直流输电(line commutated-converter based high voltage direct current,LCCHVDC)常见故障之一,增强高压直流输电系统换相失败的抵御能力是目前我国电网发展的研究重点之一。首先,分析换相失败的机理和影响因素;其次从故障检测判断、首次换相失败抑制、后续换相失败抑制3个方面,对基于控制保护的换相失败抑制方法进行详细的梳理和分析;最后,针对换相失败多种影响因素动态耦合、换相过程高度离散化、后续换相失败产生机理不明,导致抑制换相失败的控制保护策略存在盲目性、滞后性、主观性等问题,指出换相失败多影响因素耦合规律研究、离散化换相过程连续化研究、计及控制行为的后续换相失败抑制研究是未来换相失败抑制方面研究的重点。     

基于Matlab的高压直流输电换相过程可视化

换相失败是直流输电系统中最常见的故障之一,对电力系统的危害极大.一旦发生换相失败,将导致直流功率无法正常送出及交流电压波形畸变.为了便于分析换相失败,以换相过程的可视化为重点,介绍了基于MATLAB的高压直流输电换相过程可视化程序的开发设计思想和总体结构,阐述了该程序所具备的功能.换相过程可视化程序提供了良好的图形用户界面,用户可以直观地观察到换相过程特别是换相失畋时换流阀的导通状况及高压直流输电各种状态参数的波形,便于分析各种因素对换相失败的影响.     

基于Matlab的高压直流输电换相过程可视化

换相失败是直流输电系统中最常见的故障之一,对电力系统的危害极大。一旦发生换相失败,将导致直流功率无法正常送出及交流电压波形畸变。为了便于分析换相失败,以换相过程的可视化为重点,介绍了基于MATLAB的高压直流输电换相过程可视化程序的开发设计思想和总体结构,阐述了该程序所具备的功能。换相过程可视化程序提供了良好的图形用户界面,用户可以直观地观察到换相过程特别是换相失败时换流阀的导通状况及高压直流输电各种状态参数的波形,便于分析各种因素对换相失败的影响。     

高压直流输电控制系统不同锁相环特性对比

作为高压直流输电控制系统的基础,锁相环(phase-locked loop,PLL)对换相电压的相位跟踪能力将直接影响高压直流输电控制系统的调节效果.针对新型锁相环频出而无横向对比的现状分析了传统αβ锁相环、基于二阶广义积分器(second-order generalized integrator-quadrature...     

基于单相锁相环的高压直流分相触发相位控制

触发相位控制是高压直流系统控制的基础。换流器触发相位控制方式对高压直流性能的影响尤以不对称故障工况下为甚。针对传统分相触发中过零点检测抗干扰性差以及等间隔触发控制自由度低等缺点,提出一种新的基于单相锁相环的分相触发方案,该触发方式的锁相过程对谐波和负序电压干扰具有较强的抑制能力,能够在三相不对称工况下获得更详细的电压相位信息,减小此时各阀实际触发角的差异。最后,利用PSCAD/EMTDC对所提分相触发方式下高压直流稳态和暂态性能进行了仿真测试和分析,结果表明新分相触发对系统稳态性能无不利影响,并可有效降低交流故障恢复过程发生后续换相失败的概率,验证了该分相触发方式的优越性。     

基于整流侧触发角紧急控制的换相失败预防策略

分析换相失败的机理,指出现有换相失败预防控制措施的局限性,提出一种基于整流侧触发角紧急控制的换相失败预防策略。该控制策略根据交流系统故障严重程度及系统的恢复情况确定整流侧触发角参考值,采用可变启动阈值调整控制系统检测交流故障的灵敏度;采用可变输出惯性时间常数确定控制器输出量的变化速度,从而达到既预防换相失败又兼顾交直流系统恢复速度的目的。以改进的CIGRE HVDC模型为例进行了仿真研究,仿真结果表明所提方法的优越性,并验证了可变启动阈值及可变输出惯性时间常数设计的合理性。此外,分析并仿真说明了整流侧到逆变侧的站间通信时延对控制系统作用效果的影响。     

一种CIGRE直流输电标准模型锁相环的改进方法

为了实时追踪换相电压的相位变化,提高高压直流输电(HVDC)系统中换流器脉冲触发装置的控制精度,本文提出了一种改进的锁相环(PLL)同步倍频技术。基于PSCAD传统直流输电模型,在原脉冲触发控制装置的基础上改进了锁相环,并通过一种特殊的前置滤波技术,滤除故障时换相线电压的谐波和噪声,使之作为锁相环的输入信号。在交流系统发生不对称故障导致换流器换相电压过零点偏移的情况下,应用本文提出的方法,通过CIGRE提出的HVDC第一标准模型进行仿真验证,得出所搭建的模型完全能满足特高压直流输电系统极控制层对等间隔触发脉冲的要求。     

基于串联信号延迟对消法的三相非理想电网锁相控制策略

锁相环作为一种可以有效地检测出电网电压相角的方法,在分布式发电系统中得到了广泛应用。对于畸变的三相电网而言,采样传统的锁相方法无法同时达到较好的动态性能与稳态性能。而采用信号延迟对消算子可以有效地消除电网电压不平衡和低次谐波对锁相的影响,提高系统的带宽。本文在优化选择延迟对消算子的基础上,提出了一种二型三阶的调节器来抑制电网电压高次谐波对锁相的影响,同时也提出了一种根据相位裕度和谐波抑制要求直接计算出调节器参数的方法,从而避免了反复试凑。最后通过实验证明了理论分析的正确性和闭环设计方法的有效性。     

基于锁相环和混沌振子的微弱信号检测

为精确检测纳伏级微弱正弦信号的频率和幅值,构建了基于锁相环和Duffing振子的微弱信号混合检测系统。首先通过锁定输入锁相环的待测信号,完成信号频率的检测;然后利用锁相环输出的已知频率信号作为混沌系统的内置策动力信号,将输入到混沌系统的待测信号用Duffing振子进行幅值检测。仿真结果表明,混合系统可同时完成纳伏级微弱正弦信号的频率和幅值的检测,检测信号的最低信噪比为-22.23dB,且操作简单,工作量小,易于实现。     

电网非理想情况下的双馈风电机组锁相控制

随着风力发电规模的不断增加,电网非理想情况下的风电机组并网运行性能成为研究的重点。为保证双馈风电机组在电网非理想情况时能够准确、快速地跟踪电网的相位和频率,提出了一种基于abc坐标系延时算法的dq锁相方法。该方法在传统的软件锁相方法基础上,利用延时信号算法来消除由电压不对称所引入的锁相环路二次波动量,通过合理设计环路滤波器来增加锁相环路对电网5、7次谐波量的衰减系数。仿真和实验结果表明,该锁相方法不仅能很好地抑制电网三相不对称和畸变所引起的锁相环相位波动,同时也获得了较好的动态性能,能够在电网发生故障时快速地跟踪电网相位和频率,可为电网非理想情况下双馈风电机组的可靠运行提供准确的电网频率和相位信息。     

无锁相环三相DC/AC变流器直接功率预测控制

以三相DC/AC变流器为研究对象,给出了一种无锁相环直接功率预测控制方法,能实现对并网功率的无差拍控制,并且为降低锁相环对控制性能的影响,实现无锁相环控制。根据采样控制导致的两拍延时,采样控制频率为载波频率两倍,精确计算得到下一拍的变流器状态量,然后针对给定功率参考值根据公式直接计算得到三相变流电路的输出。推导得到控制系统设定的频率与电网频率的偏差对所提出控制方法的性能没有影响,论证了无锁相环的可行性。最后构建了三相并网变流器Simulink仿真模型和实验样机,利用Simulink中的Embedded Coder模块实现控制系统仿真模型到DSP硬件控制系统C语言程序的转换,通过仿真和实验验证了控制方法的有效性。     

电压不平衡时风电系统中基于双同步变换的锁相环设计

快速准确地锁定正序基波电压分量的相位和频率是保证风力发电系统中网侧变换器、静止无功补偿装置安全可靠运行的基础.针对基于单dq坐标变换的锁相环在电压不平衡和畸变时动态过程较差等问题,提出一种基于解耦双同步参考坐标变换的锁相环设计方法,通过双dq变换和解耦计算检测出不平衡电网电压中正序分量和负序分量,从而消除电压不平衡的影响.在电压不平衡、电压畸变、频率突变和单相接地情况下进行了仿真和实验研究,结果验证了所提方法的正确性和有效性.     

基于非线性PI控制器的三相锁相环实现

三相锁相环作为电力系统中相位跟踪的一个重要元件,为提高常规PI控制方式锁相环的相位跟踪精度及速度,提出了一种可变增益非线性PI控制方式的三相锁相环实现方法。分析了非线性PI控制方式的三相锁相环工作原理和非线性控制器的设计方法。基于Matlab/Simulink的仿真结果显示,在对称三相、不对称三相和对称三相频率突变时,非线性PI控制器的比例增益及积分增益能够按照偏差信号的变化进行自动调整,比常规PI控制方式的锁相环跟踪速度更快、跟踪精度更高,能够很好地满足有源电力滤波器对谐波检测的高精度和实时性的要求。     

用于SVC数控系统的数字锁相环的设计与实现

为减少在静止无功补偿(SVC)装置中晶闸管的触发误差,设计了一种基于FPGA(现场可编程门阵列)的全数字锁相环(ADPLL),并进行硬件电路测试.同时分析了全数字锁相环的各模块工作原理并进行了参数设计和电路仿真.最后在实验平台上进行了测试.结果显示,该环路可稳定跟踪电网信号,可为SVC数字控制系统提供快速、稳定、高精度...     

一种改进型二阶广义积分锁相环研究

在锁相环(PLL)中直流分量的存在,会导致检测结果中相位和频率出现基频振荡。由于其频率较低,消除直流分量是一个很具有挑战的任务。针对采用二阶广义积分器(SOGI)构建正交信号发生器(QSG)时会带来较大谐波,提出改进的SOGI方法,即增加一个积分环节,在不影响其他部分功能的前提下,将直流分量提取出来,并对其结构性能及参数设计进行了分析设计,最后仿真和实验结果证明了所提方法的正确性和有效性。     

双绕组感应发电机静止励磁调节器的锁相环研究

双绕组感应发电机具有随负载变化调节励磁磁场、保持负载电压恒定不变的优点,通过静止励磁调节器输出的有功电流控制母线电压、无功电流控制负载电压,两者经过坐标变换形成反馈电流,实现系统的闭环控制。锁相环(PLL)为坐标变换提供相位信息,选用合适的PLL可以提高坐标变换的动静态性能,为控制系统提供快速准确的反馈信息。分析了双绕组感应发电机励磁电压的特点,分析了双dq变换PLL、延时信号对消PLL、基于延时信号对消的滑动平均滤波PLL的各自工作特点,最后优选了基于延时信号对消的滑动平均PLL检测励磁电压相位。