一例核电站电压互感器三相电压不平衡缺陷的分析与处理

某核电站高压备用变压器在某次检修送电后,出现低压侧电压互感器测量的三相电压不平衡现象。采用节点电压法对此现象进行了分析,确定是由于负荷中性点的位移导致了电压不平衡。但在消除了负荷中性点位移后,仍有1台电压互感器测量的三相电压不平衡,检查发现是由其熔断器底座的故障所致,消除此缺陷后,电压测量值恢复了正常。     

基于MMC的配电网电力电子变压器故障特性分析

介绍了配电网电力电子变压器输入级、隔离级和输出级通常采用的拓扑结构;选取了半桥子模块型模块化多电平换流器、双有源桥和三相逆变器作为研究对象,基于PSCAD仿真平台,搭建了10k V配电网电力电子变压器仿真模型;对电力电子变压器中可能出现的故障类型,包括交流输入侧故障、中压直流侧故障、低压直流侧故障以及功率开关元件故障等进行了理论分析与仿真验证;对各类故障下电力电子变压器的过电压、过电流水平进行了分类统计,指出了对配电网电力电子变压器影响较大的故障类型。     

A modular power electronic transformer based on a cascaded H-bridge multilevel converter

In this paper a modular power electronic transformer (PET) for feeding critical loads is presented. The PE-based transformer is a multi-cellular step-down converter that can directly connect to medium voltage levels on the primary side and provide a low voltage, highly stable interface for consumer applications. The presented structure consists of three stages: a cascaded H-bridge (CHB) rectifier, an isolation stage, and an output stage. The CHB rectifier serves as an active rectifier to ensure that the input current is sinusoidal, and it converts the high AC input voltage to low DC voltages. The isolated DC/DC converters are then connected to the DC links and provide galvanic isolation between the HV and LV sides. Finally, a three-phase inverter generates the AC output with the desired amplitude and frequency. This paper introduces a new control strategy to maintain DC voltage balance among the CHB converter cells, even if the attached loads are different. The effects of voltage offsets and device mismatches on the equal load-current sharing are investigated, and an active load-current sharing method is presented to balance the load power among the parallel-output cells. The validity of the proposed controllers and the PET performance are verified by simulation and experimental results.     

基于扩张状态观测器的混合式配电变压器直流母线电压控制

混合式配电变压器能够有效抑制电网谐波和稳定负载侧电压,在配电网末端具有重要意义.针对负载变化、电网电压波动或三相不平衡等情况下,混合式配电变压器直流母线电压不稳定导致的谐波补偿、维持负载电压稳定功能出现的问题,提出一种基于非线性扩张状态观测器的直流母线电压控制策略,将观测出的总扰动通过前馈的方式进行补偿,以提高直流母线电压的稳定性.同时,通过频域分析了所设计扩张状态观测器和电压控制器的稳定性.最后,在MATLAB/Simulink仿真与实验中,与比例-积分控制进行对比,证明了所设计控制器的响应速度更快,稳定性更好.     

配电系统电子电力变压器不对称负载仿真

配电系统中经常会出现不对称负载运行的情况，研究不对称负载情况下电子电力变压器的特性和控制策略，对于电子电力变压器在配电系统中应用有重要意义.通过分析原方系统和副方负载的要求，提出了一种简单而有效的控制方案：其输入级在d-q轴系中采用直流电压外环和交流电流内环的双环解耦控制，其输出级采用基于输出电压瞬时值反馈的双环控制.在Matlab/Simulink环境下建立了仿真模型，通过对空载、满载、单相负载、不平衡线负载和非线性负载等条件下的仿真表明，针对三相四线配电系统电子电力变压器所设计的控制方案，无论是在对称负载还是不对称负载条件下，电子电力变压器都能实现原方系统输入电流正弦和负荷侧供电电压恒定，具有良好的负载特性。     

基于三电平拓扑的电力电子变压器研究

提出一种改进的基于三电平拓扑的电力电子变压器(PET).输入级、隔离级与输出级结构分别采用二极管箝位式三电平PWM整流器、零电压开关半桥三电平DC/DC变换器和两电平逆变器.与两电平PET相比,可在有效提高输入电压等级的同时降低开关损耗.针对变压器各环节结构特点设计了控制方案,并在配电系统环境下对其进行了建模和仿真.仿...     

基于电子电力变压器的电能质量调节方法

针对电子电力变压器的典型实现结构,分析了其工作原理,并针对应用于配电系统的电子电力变压器,提出了相应的控制策略并进行了仿真研究。结果表明,提出的控制策略在保证电子电力变压器在实现传统电力变压器变压、隔离和传递能量等基础上,对防止原方电网出现的电压跌落、上升、闪变、谐波和三相不平衡等对负荷侧电压的影响具有显著效果,同时,对于阻止负荷侧的冲击注入原方电网也很有效,实现了电能质量调节。     

基于三相-单相电力电子变压器的牵引供电系统负载不平衡、无功和谐波潮流分析

将三相-单相电力电子变压器应用于贯通式同相供电系统,对比计算了传统变压器、电力电子变压器的单相侧和三相侧之间负载不平衡、无功和谐波的潮流关系。基于三电平电路研究了隔离DC-DC变换器和多模块级联整流器的控制方法:整流器采用有功无功解耦控制,实现了三相网侧单位功率因数运行;隔离DCDC变换器采用双边三电平控制,减小了流过中频变压器电感电流有效值。仿真和实验结果验证了基于三相-单相电力电子变压器的贯通式同相供电系统可有效消除负载不平衡、无功和谐波对三相电网电能质量的不良影响,系统动静态性能良好。     

级联式电力电子变压器的电压平衡控制策略

针对中压配电网中普遍存在的三相不对称现象,采用级联H桥分离直流母线结构的电力电子变压器,为了解决直流侧电压平衡问题,在输入电压和输出负载不对称时,提出了一种新的负序电压注入法控制相间直流电容电压平衡,建立了每相平均功率与负序电压之间的关系,在dq坐标系中对负序电压进行了计算,避免了复杂的三角函数求解。计算结果中不含电网电流,无需对电流进行正负序分离,只需采用单电流内环控制。另外,在输出级采用调节占空比的方法实现相内直流电容电压的平衡控制。仿真结果表明了所提控制策略的有效性。     

级联型电力电子变压器电压与功率均衡控制方法

对于模块级联型电力电子变压器,如果整流级直流输出电压不均衡或各双有源DC-DC变换器(DAB)模块传递的功率不均衡,可能导致开关器件电压或电流应力分配不均。因此提出在整流级采用电压均衡控制,在DAB级采用功率均衡控制来解决整流级输出电压的不均衡问题和因各DAB模块参数不匹配导致的功率不均衡问题。对于该功率均衡控制,是利用各整流模块占空比的有功分量作为反馈量来调节各DAB模块占空比实现的。电压均衡控制与功率均衡控制共同作用,以使系统达到整流级直流输出电压均衡和各DAB模块功率均衡的目的。此外,该功率均衡控制可以很容易由DSP实现,且不需要任何电流传感器。该控制方法已得到仿真验证,并在模块级联型电力电子变压器实验平台上得到实验验证。     

重负荷切换下电力电子变压器的稳定性研究

电力电子变压器（Electronic Power Transformer, PET）作为在电力系统中应用的新型变压器,其运行的稳定性对电力系统而言非常重要。然而,PET是由AC-DC,DC-DC等环节组成的多级电力电子装置,当PET的负载在重负荷下切换时,系统内各级之间的耦合使得PET在瞬态会存在不稳定的情况,导致直流侧电压出现波动。本文对PET在重负荷切换时的稳定性进行了初步研究,分析了PET直流侧电压在重负荷切换时的瞬态响应,并提出了应用于PET的一种前馈控制方法,使PET能够抑制由负荷切换所引起的不稳定情况,减小直流侧电压出现的波动。仿真结果表明,该前馈控制方法可以有效的抑制PET由负荷切换所引起的不稳定情况,减小直流侧电压出现的波动。     

面向港口供电的模块化多电平矩阵型电力电子变压器

提出了一种面向港口供电的模块化多电平矩阵型电力电子变压器拓扑,该拓扑的输入级、中间级和输出级分别由模块化多电平矩阵变换器、双有源桥式电路和三相四桥臂逆变器构成。该变压器共有4个端口,其中2个高压交流端口分别与海上风电厂和岸上电网连接,实现海上风电厂和岸上电网同时向港口供电,互为备用;1个低压交流端口和1个低压直流端口则分别用来给靠港船舶和港口用电设备供电。在分析该变压器拓扑的基础上,推导出变压器各级的数学模型,进而给出相应的控制方法,最后通过Matlab/Simulink仿真验证了所提拓扑和控制方法的正确性和可行性。     

三相模块级联型固态变压器均压/均功率控制策略研究

三相固态变压器是适用于智能电网的一种新型的智能电力电子设备,一般包括整流输入级、双有源桥DAB(dual active bridge)直流级和逆变输出级。为解决固态变压器在大功率传输和高输入交流电压工作条件下的高频功率开关管电压电流应力问题,一般采用多模块级联的拓扑结构,但这种拓扑给固态变压器带来了模块间的电压和功率不平衡问题和导致开关管过压过流及电网电流谐波增加等问题。为解决三相模块级联型固态变压器电压、功率的不平衡问题,提出一种新颖的控制策略。输入整流级采用一种基于共同占空比的三相dq0控制策略以保证输入交流电流三相对称,DAB级采用一种基于电压跟随的移相控制方法以实现模块间电压平衡,两级控制策略相配合以实现各模块间电压、功率平衡。仿真和实验均验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

电气化铁路三相电压不平衡分析算法研究

通过对牵引供电系统结构的分析,推导了三相-两相系统变换方法,将牵引供电系统的两相参数转换为三相系统参数,使牵引供电系统与三相电力系统在拓扑结构上统一起来,从而可以分析牵引负荷引起的电网三相电压不平衡。该算法能够在计算中考虑牵引变压器自身阻抗的影响。使用PSCAD软件与本算法进行了验证,证明了本算法的正确性。     

考虑三相有功不平衡度的无功电压集中控制策略

我国低压配电网中的负荷过重且分配不均,近年来,大量光伏的接入更进一步加剧了三相不平衡和低电压问题。针对三相不平衡问题,换相开关能通过调整负荷的方式从根本上进行解决;而大量光伏逆变器也可作为有效的无功调节资源,但目前其无功电压调节潜力尚未被开发利用。因此,以换相开关和光伏逆变器为主要调控设备,文中提出了考虑三相有功不平衡度的无功电压集中控制策略,其中,所提换相开关的控制策略综合考虑了配变低压侧三相有功功率偏差度和换相开关动作次数,所搭建的光伏逆变器无功优化模型以线路损耗最小化为目标,经仿真验证,所提换相开关控制策略可有效降低三相不平衡度、提升电压,光伏逆变器的无功优化模型可进一步降低线路损耗、改善电压。     

浅谈解决三相变压器直流电阻不平衡率的问题

通过对三相变压器直流电阻不平衡率实例的分析,总结出了解决三相变压器直流电阻不平衡率的方法。     

不平衡工况下CLLC型交直流母线接口变换器控制策略

针对交流微电网电压不平衡工况下直流微电网母线电压二倍频脉动问题,提出一种适用于CLLC直流变压器的两级式双向隔离AC/DC母线接口变换器控制策略。首先,对不平衡工况下交直流母线接口变换器功率传输特性进行分析,并设计抑制交流侧负序电流的控制策略。其次,建立CLLC直流变压器的基波等效模型,并分析其电压增益和输入阻抗特性。在此基础上,考虑不平衡工况下CLLC直流变压器输入电压脉动特点,对CLLC直流变压器进行了参数优化设计并提出了基于脉动电压前馈的控制策略以抑制直流母线电压脉动。最后,通过Matlab/Simulink进行仿真,结果表明,采用所提控制策略,在交流母线电压平衡及不平衡工况下均能保证三相电流平衡的同时抑制直流母线电压脉动。     

直流电子式电压互感器的误差特性分析*

直流电子式电压互感器的准确度关系到直流输电系统电能的准确计量.目前直流电子式电压互感器在实际运行中存在准确度的问题,而对于直流电子式互感器测量误差的分析研究较少.文中对直流电子式电压互感器各个环节建立误差模型,分析了分压器本体误差、远端模块A/D转换误差和合并单元插值误差,并给出理论误差的范围,发现直流电子式电压互感器的误差主要来自分压器本体.最后对互感器进行误差测试试验,试验结果与理论误差范围基本一致.     

三相四线有源电力滤波器的三闭环控制策略

为解决三桥臂电容中点式三相四线有源电力滤波器存在的上下桥臂直流侧电压不平衡的问题和启动过程中直流侧电压超调的问题,提出一种三闭环控制策略。通过分析直流侧电压对控制系统的影响,纹波产生的原因,提出直流侧电压的控制指标。在分析直流侧电压与能量交换的关系的基础上,提出一种直流侧电压均压控制方法。针对直流侧总电压在启动过程中的超调问题给出解决方案,给出一种软启方案控制超调,并在大负载和小负载两种情况提出不同控制方案。最后通过实验数据,对这些控制方案进行了验证。     

基于开关复用型子模块的电力电子变压器及其控制策略

直流配电系统一般采用双极性供电形式,其中真双极接线形式在故障工况下正、负极可单独运行,但成本较高,适用于对可靠性要求较高的场合。为实现电力电子变压器在真双极接线形式的直流配电系统中的应用并有效降低装置成本,文中提出了一种基于开关复用型子模块的电力电子变压器拓扑,并对其工作原理和控制策略进行分析。所提电力电子变压器控制包括低压端口电压控制和电压均衡控制,电压均衡控制器和低压端口电压控制器相互解耦,方便独立设计。相比传统真双极接线形式,所提子模块中双有源桥和电压均衡电路之间功率开关实现了有效复用,能够有效降低系统成本,提高功率密度。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。