一种基于虚拟惯量控制的非故障雷击多端柔直低频振荡平抑方法

多端柔直(Modular Multilevel Converter Multi-Terminal Direct Current,MMC-MTDC)系统输电线路多采用架空线形式，当换流站直流输电线路遭遇非故障雷击时，短时间线路内换流站直流电压、电流会出现幅值逐步衰减的高频振荡，继而可能导致直流侧后续发生低频振荡。针对雷击导致的换流站直流侧低频振荡问题，文中首先以振荡最为严重的受端直流电压控制站为研究对象，分析直流侧低频振荡机理，提出一种直流附加阻尼控制器优化方法，通过在电压外环加入虚拟惯性环节，提高系统惯性并抑制直流线路中电流振荡。最后，基于RT-LAB5600实时在线仿真平台，搭建四端MMC-MTDC系统仿真模型，验证了低频振荡理论分析的正确性，直流附加阻尼控制器的有效性。     

基于变阻尼的电压型PWM整流器无源控制研究

针对电压型PWM整流器无源控制器设计中恒阻尼注入方法存在阻尼注入太小,导致启动变慢,稳态误差大,输出直流电压稳定性能变差;而阻尼注入过大,则导致输入电流总谐波畸变率(THD)值较大等问题,提出了变阻尼注入的无源控制策略,变阻尼注入采用跟踪微分器予以实现.通过选择合适的跟踪微分器非线性函数及其参数,可使阻尼按照期望值变化,使整流器的动静态性能进一步提高.仿真实验表明基于变阻尼的电压型PWM整流器无源控制策略是可行的.     

一种适用于大规模直流电网的优化下垂控制

传统的下垂控制策略斜率值恒定,当系统运行状态改变时,直流电压的调整和有功功率的分配只能按照该斜率值去进行,而忽略了电压调整对系统直流网损的影响。为此以直流网络损耗最小为目标提出一种斜率可优化的下垂控制策略,其特点是:下垂控制的斜率值不再是固定的,优化算法能够对下垂控制的斜率值进行优化,使系统在调节直流电压和平衡有功功率的同时实现直流网络损耗最优。最后在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,对所提出的控制策略进行了验证,仿真结果证明了所提出控制策略的有效性。     

一种适用于电压源换流器型直流输电的直流电压控制

直流电压稳定是关系到电压源型直流输电系统可靠运行的关键问题之一。为了确保电压源型直流输电系统在一侧换流器故障时仍能有效控制直流电压,在分析电压源换流器在不同控制模式下的外特性的基础上,提出了采用基于直流电压下垂控制的直流电压控制策略。控制器采用该策略后,能实现有功功率控制模式与直流电压控制模式之间的自动转换,确保定直流电压控制的换流站故障退出后,输电系统仍能有效地控制直流电压。最后以一个两端系统为例进行仿真验证,结果表明系统获得良好的动态性能。     

SHEPWM实现方法及其在D-STATCOM中的应用

特定谐波消除SHEPWM具有通过开关时刻的优化选择消除选定频次谐波的特点.本文采用了一种较为精确SHEPWM开关角初始值的计算方法,将计算出的结果作为MATLAB函数fsolve的迭代初值求出a相控制脉冲的开关角,并根据三相对称的特点获得b、c相控制脉冲的开关角.在MATLAB/SIMULINK中建立SHEPWM仿真模型,并将其应用于直接电压控制的配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)系统中.结果表明,该系统既能较好地维持D-STATCOM接入电网公共连接点电压的稳定又能有效消除逆变器输出电压的低次谐波含量.     

自同步型直驱风电机组暂态稳定分析

随着大规模风电的接入,电网面临系统变弱及调频能力变差的问题.直驱风电机组采用自同步控制,在有效提升设备自身的小扰动稳定性和对电网的支撑能力的同时也带来了复杂的暂态稳定问题.为此,针对2种典型的控制结构（功率自同步和直流电压自同步）分别建立风机系统暂态模型,揭示机侧动态及直流电容动态对暂态特性的影响.针对功率自同步型风电机组,分析频率跌落下风机系统的同步失稳风险;结果表明,机侧动态会降低风机系统在电压跌落下的稳定裕度.针对直流电压自同步型风电机组,揭示暂态下直流电容动态导致的直流电压崩溃失稳风险.总结对比储能和风电机组的暂态特性差异,讨论直驱风电机组的暂态控制设计思路.基于Matlab/Simulink的时域仿真模型验证理论分析的正确性及控制的有效性.     

轻型动车牵引电力电子变压器的研究

传统的铁道电力机车、动车采用单相工频牵引变压器,由于空间限制不利于减轻重量和提升功率,采用电力电子牵引变压器PETT可有效避免其缺点。提出一种带中频变压器MFT的模块化PETT,基于单相dq矢量变换方法,输入级整流器采用载波移相技术,旨在改善网侧电流谐波、提高效率。基于Matlab/Simulink的仿真平台建立了PETT系统,仿真结果验证了在大扰动情况下PETT控制策略的有效性,表明PETT在大扰动情况下,各模块直流电压均衡,网侧电流谐波小,并保持好的动态调节性能和较高的工作效率。     

关于矿用载波发射机的频率稳定性问题

本文根据煤矿井下载波传输线路阻抗变化大、电源电压波动大的特点,针对传统的矿用十二路载波发射机,讨论了其振荡频率(即发射频率)的稳定性问题。文中根据理论和对实验结果的分析,具体说明了当功放级工作于过压状态时,功放槽路失谐情况的变化及功放级过压程度的改变所引起的振荡频率偏移甚至跳变的现象。并于分析振荡频率偏移的原因之后指出:对于小功率发射机,用在其功放级基极回路串电阻的简单方法,也能有效地提高其振荡频率的稳定性。     

低漏电流非隔离型三相并网变换器协同控制策略

针对非隔离型并网变换器因缺少隔离环节导致的共模电压与泄漏电流固有问题,文中通过将滤波电容中点与并网变换器下桥臂公共点短接,来衰减户内供用电装置对地寄生电容耦合到电网侧的漏电流.首先,以并网变换器结构模型为基础建立其动态数学模型,结合漏电流产生原因及抑制机理,实现对共模电压的零序控制;其次,为限制LCL型滤波器的谐振峰引发的电压振荡,采用滤波电容电流反馈回占空比的有源阻尼控制方案;然后,针对零序控制与有源阻尼控制间的交互影响,借助LCL型滤波器控制等效电路分析其产生原因,对比不同控制策略配置下共模电压波形与电网中谐波含量,确立高稳定精度与低谐波含量的控制方案;最后,通过仿真验证降低漏电流与平抑谐振峰的协同控制策略的有效性.     

电网电压不平衡下基于模块化多电平的高压直流输电控制策略

研究了基于多电平变流器(MMC)的两端柔性高压直流(HVDC)输电系统。首先建立了MMC数学模型,分析了MMC内部环流产生的原因以及环流危害,接着研究了HVDC输电系统的工作原理和控制策略。系统的控制逻辑可分为3级,其中最低层控制策略为换流站内的阀级控制,包含MMC的调制方法和环流抑制策略。重点研究了换流站级的双环PI控制和阀级的环流抑制。通过搭建输电系统模型实现了正常工况下理论分析和软件仿真论证,同时设计了非正常工况下经过正负序分离后的双环PI控制方法,实现了电网电压不平衡时系统的稳定控制。     

基于STM32F051控制的太阳能并网发电系统设计

设计了一种1kW太阳能并网发电系统,主要包括前级DC/DC升压模块和DC/AC逆变模块,整个控制的核心芯片采用ARM系列的STM32F051。前级DC/DC升压模块,主要利用全桥LLC谐振电路实现了前级电压的泵升,为后级提供了稳定的电压;后级DC/AC逆变模块,主要利用单相电压型逆变电路,其逆变控制系统采用SPWM电压电流双环控制,使并网电流与电网电压同频同相。在MATLAB/Simulink仿真环境下对全桥LLC谐振电路和单相全桥逆变电路进行仿真,得到了谐振网络两端电压、谐振电流以及电网电压、并网电流的仿真结果,为今后太阳能并网发电系统的改进和优化提供了依据。     

基于直流侧能量的星接级联STATCOM零序电压注入控制方法

设计了一个应用于工业和配电网的级联STATCOM,采用相移载波脉冲宽度调制.提出了一种基于直流侧能量的新型星接级H桥STATCOM零序电压注入的控制策略,提出的方法利用对零序电压与补偿电流的相互作用,使有功功率在三相之间建立起一种交换机制,将不平衡量导致的直流侧的影响在三相之间平均起来,避免了补偿器的负序过流,在保证跟踪补偿电流的同时保持阀组之间直流侧电压平衡;最后通过仿真和实验结果验证了该方法的准确性与快速性,证明该方法可提高级联H桥拓扑结构不对称补偿的响应速度与精确度,解决了该拓扑结构在系统电压不对称或负载不平衡情况下的控制.通过仿真和实验验证了提出的方法的有效性和可靠性.     

光伏并网发电系统中的最大功率点跟踪控制

为实现光伏并网系统的最大功率点跟踪控制,提出了一种适用于基于混合控制的级联逆变器的光伏并网发电系统的双级控制策略.通过电流瞬时值反馈滞环控制,将输入电压控制(功率控制环)和光伏系统入网电流控制(电能质量控制环)解耦,简化了控制器设计.首先对该双级控制策略进行了分析,然后对瞬时值反馈单元控制器参数进行了设计,最后进行了仿真和实验.仿真和实验结果验证了所提出的控制方法的有效性,表明该双级控制策略可在进行最大功率点跟踪的同时保证入网电流质量     

电网电压不平衡情况下双馈风力发电变流器控制

针对电网电压三相不平衡情况下双馈风力发电系统输出功率二倍频谐波分量带来的安全稳定问题,提出了一种以消除二倍频谐波分量为控制目标的正负序双闭环电流控制策略.建立了双馈风力发电系统网侧变流器不平衡条件下的数学模型,进而分析了二倍频谐波分量产生的机理,采用四分之一周期延时方法对正负序分量进行分离,且正负序电流单独参与运算控制来抵消功率二倍频分量.在Matlab/Simulink软件上建立了仿真系统,仿真结果表明了理论分析的正确性和提出控制策略的有效性.     

两级式三相光伏并网系统的MPPT控制策略

基于Matlab／Simulink仿真建立了两级式三相光伏并网系统,以研究最大功率点跟踪（MPPT）控制策略．前级DC／DC变换器采用扰动观察法实现MPPT,后级逆变电路采取电压外环、电流内环的双闭环PI控制,以稳定直流母线电压,实现网侧电流的跟踪控制．仿真结果表明,采用的MPPT控制策略具有良好的动态响应性能,且能较好地稳定直流母线电压．     

基于Lyapunov函数的T型三电平逆变器的控制策略

针对传统的双PI控制存在电流谐波高、系统稳定性差以及响应速度慢的不足,提出了一种基于Lyapunov函数的T型并网逆变器的控制策略。在分析T型逆变器数学模型的基础上,设计了电压-电流双闭环控制回路。从稳定性角度出发,针对电流内环提出了基于Lyapunov函数的非线性控制策略,以实现谐波参考电流的快速跟踪;外环采用传统的PI控制,以实现对直流侧电容电压的跟踪;同时,将电压外环输出的d轴期望电流作为电流内环的变量输入,以提高双环的抗扰动性。最后,将提出的新型双环控制策略与传统的双PI控制策略进行了仿真比较,验证了所提策略在补偿谐波方面的优越性。     

单相光伏逆变器自适应谐波消除电流控制策略

针对两级式单相光伏并网逆变器由于死区时间、直流侧波动等原因造成并网电流畸变的严重现象,将特征谐波消除策略应用于并网逆变器,以优化并网电流波形、提高电流跟踪性能。首先通过Park变换实现单相d-q坐标下的电压电流双环比例积分控制（PI）,再增加含动态增益的补偿环节,对PWM调制波进行重构,实现对谐波的补偿,利用莱文贝格-马夸特（LM）算法改进的BP神经网络提高前馈补偿的精度与对电压畸变的适应性。最后,MATLAB仿真研究以及实验验证了该方法的有效性与合理性。     

变电站电压无功和谐波综合控制分析

为避免投入电容器补偿无功不足时造成变压器低压侧谐波电流放大,提出了基于变压器低压侧电压总谐波畸变率(THDU)、低压侧母线电压和功率因数的电压无功谐波综合控制策略的27区法,并具体描述了综合控制策略的实现方案。通过在PSCAD/EMTDC环境下对各种运行方式的仿真分析,验证了该控制策略的有效性和合理性,在调整电压和无功的同时有效地抑制了谐波放大。     

电网不平衡下基于SOGI的MMC环流抑制策略

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的设计和分析通常是在电网平衡下进行,但在实际运行中交流电网是不平衡。电网不平衡将导致MMC桥臂环流的直流分量不再相等,含有2倍频的正序、负序和零序分量,使系统损耗增加,影响系统性能。首先,本文根据MMC的数学模型和相单元的瞬时功率分析环流的产生机理,得到电网不平衡时环流各分量的等效电路。然后,提出一种电网不平衡下基于二阶广义积分器（second order generalized integrator,SOGI）的环流抑制策略,该策略将三相环流中2次谐波分量与不相等的直流分量分离后单独抑制,采用比例积分（proportional integral,PI）控制经SOGI提取桥臂环流的正序、负序2倍频分量,采用准比例谐振（proportional resonant,PR）控制环流的零序2倍频分量。最后,在PSCAD/EMTDC平台中搭建217电平的MMC系统模型,将本文所提环流抑制策略与传统环流抑制策略、采用准比例谐振器控制环流抑制策略和采用比例积分谐振（proportional integral resonant,PIR）控制环流抑制策略进行仿真实验对比。实验结果表明：在单相非金属接地故障时,与其他3种环流抑制策略作对比,本文策略能将环流的2倍频分量抑制到0.000 6 kA,将谐波畸变率降低到0.03%,表明所提策略的优越性;同时在两相非金属接地故障时,本文策略能将环流的2倍频分量抑制到0.003 9 kA,谐波畸变率降低到0.22%。仿真实验结果验证了本文方法的有效性。     

三相电压型PWM整流器主电路的设计与仿真

给出了三相电压型PWM整流器在三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下的数学模型．选择固定开关频率的直接电流控制策略,采用电压外环和电流内环双闭环控制结构,按此方法给出了电压和电流PI调节器设计的方法,同时给出了交流侧电感和直流侧电容取值的设计．在MATLAB的SIMULINK环境下建立系统的仿真模型,仿真结果验证了主电路参数设计的正确性．