基于直流隔离单元的单相统一电能质量控制器

本文提出了一种新型的单相统一电能质量调节器拓扑结构,该结构采用直流单元多组电容并联的方法来进行系统和装置间的隔离以取代传统的变压器隔离的方法。文中分析了这种结构的直流储能单元功率传递的原理,给出了参数设计的基本方法。给出了该装置并联单元、串联单元及直流单元的控制方法。文末给出了该拓扑的统一电能质量调节器的仿真及实验结果,证明了该拓扑的实用性和控制方法的有效性。     

UPS中直流电容电压纹波分析与抑制

不带隔离变压器的UPS电源由于其结构简单,成本低,效率高等特点受到了广大UPS用户的欢迎.但是,这种UPS的中间直流环节电容上存在着较大的纹波,它一方面会降低电容的寿命,另一方面也会影响功率因数校正和逆变器输出电压的质量.首先,从理论上详细分析了单相不带隔离变压器的UPS中间直流电容电压纹波产生的机理;然后,提出了一种抑制该电容电压纹波的解决方案,并针对该解决方案进行了理论分析和实验验证.实验表明,理论分析与实验结果完全吻合.     

基于FCS-MPC的五桥臂UPQC电能质量补偿策略研究

针对容错模式下的统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner, UPQC),提出了一种五桥臂形式的新型拓扑结构,实现故障下的电能质量扰动综合补偿。在此基础上,对串联变流器和并联变流器进行统一建模,提出了一种基于有限集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control, FCS-MPC)的五桥臂UPQC控制策略。相比传统线性控制策略,所提算法构建了统一的预测模型以及整合优化的价值函数,实现串联变流器与并联变流器的协同控制,提高了两侧变流器的补偿精度、暂态性能以及响应速度,有效降低了控制算法的复杂度和参数调节难度,并具有较高的参数鲁棒性。仿真结果验证了所提算法的可行性和有效性。     

三相四线UPQC直流侧电容电压波动机理及抑制方法

当三相四线统一电能质量调节器(UPQC)工作于不平衡及非线性条件下时,直流侧电容电压波动不可避免,将直接影响串、并联补偿器的正常变换,进而影响UPQC的补偿性能.文中详细分析了这种波动不可避免的因为,提出了直流电压调节系数的概念,推导出其表达式,分析了利用其消除电容电压波动影响的原理,并将其作为抑制直流侧电压波动的措施应用于带负载电压前馈的并联侧直接电流控制策略和串联侧双闭环控制策略.实验结果表明,采用这种方法可以抑制直流侧电容电压波动对串、并联补偿器的影响,与未加入此种抑制措施的控制策略相比,UPQC的补偿性能得到了提高,表明了这种措施的有效性.     

基于MMC的柔性直流输电电容电压波动抑制方法

经过分析模块化多电平换流器上下桥臂电流成分以及子模块电容电压波动特性,计算桥臂子模块电容2倍频电流,提出了一种抑制柔性直流输电电容电压波动的方法。该方法通过向桥臂中注入2倍频电流来抑制电容电压波动。设计了2倍频谐波注入控制器,通过控制桥臂中2倍频环流的大小来达到最优化减小子模块电容电压波动。通过PSCAD仿真比较了环流抑制为零和注入二次谐波情况下的电容电压波动大小,并对电容电压波动进行了谐波分析,验证了所提出方法的正确有效性。     

MMC的电容电压纹波效应及其对换流器优化设计的影响分析

模块化多电平换流器(modularmultilevelconverter,MMC)子模块上存在电容电压波动,是影响MMC分析和设计的重要因素。现有研究通常只关注电容电压纹波给器件电压应力和桥臂内部环流带来的影响,很少关注其对MMC交、直流端口输出特性的影响。揭示了电容电压纹波对交流输出电压和电容电压直流分量的影响机理,提出了基于标幺值的纹波效应偏差解析计算模型,可以根据运行工况准确求解出交流参考电压和子模块电容电压直流分量。在交流输出侧,计及纹波效应偏差影响可以扩大MMC线性调制区,提高MMC交流侧额定电压,降低桥臂额定电流。对于子模块电容电压,纹波效应给电容电压直流分量带来的偏差起到了降低电容电压峰值的作用,可以降低所需电容值。计及纹波效应偏差影响的参数优化可以使MMC的成本、体积和损耗都得到相应的下降,尤其是可以使电容用量得到大幅下降,使MMC的体积和成本得到显著优化。数字仿真结果验证了所提出的纹波效应理论及优化设计方法。     

UPQC切换运行模式的小信号分析及协调控制策略

针对统一电能质量调节器(UPQC)切换运行模式时引起的小扰动稳定性及动态交互影响问题,建立了包括串、并联变流器控制在内的小信号模型,对比分析了串、并联变流器独立运行以及联合运行时的稳定性及动态性能,并以特征根灵敏度的方法研究了控制参数、负荷等因素与UPQC运行模式切换时的小扰动稳定性的关联机理。该结论可为UPQC的参数设计提供部分参考依据,其后提出了可减少串并联变流器与电网之间能量交换、提高串联变流器利用率的新型功率流协调控制策略。时域仿真证实了相关结论的有效性及协调控制策略的可行性。     

混合型电能质量调节器及其控制策略

提出了一种混合型电能质量调节器,它由一个通过变流器CT串联接入系统的PWM变换器1和一个并联滤波支路组成。其中,并联滤波支路由PWM变换器2通过变压器T和无源滤波器串联后并联接入系统。变换器1被控制为一个基波正弦电流源,变换器2被控制为一个可控电压源。该电能质量调节器能有效地实现电源和负荷之间的扰动隔离、线路终端和/或负荷节点的功率因数调整以及故障电流限制等多种功能,具有响应速度快、补偿效果好、性价比高等优点。数字仿真验证了该混合型电能质量调节器及其控制策略的有效性。     

超级电容公交车充电对电网电能质量的影响分析

作为城市交通一个重要发展方向的超级电容公交车,在其并入电网充电的瞬间会对电网产生一些影响,包括电压跌落、谐波及功率因数等问题。在基于PSCAD仿真建模的基础上对超级电容公交车接入电网产生的电能质量问题进行了分析,进一步验证了超级电容公交车的实用性,对实际项目的开展具有指导意义。     

电气设备中的谐波影响及其抑制技术分析

谐波是衡量电力质量、设备电气特性的重要指标之一.针对谐波产生的来源,对电气设备中的谐波造成的危害影响进行了分析,并在此基础上,提出了相应的谐波抑制技术,并结合体育场馆的电气设备具体分析了谐波产生的原因及其抑制措施,这些分析对于改善设备的电气特性都有一定的借鉴意义.     

基于双主动桥输入输出电流协调控制的二次纹波电压抑制策略

单相电力电子变压器(PET)隔离级传输二次脉动功率较少且不可控,使其直流侧出现较大幅度的二次纹波电压,将影响系统供电质量以及供电可靠性。在传统双主动桥(DAB)降阶等效模型中加入开关电阻、变压器磁化电感和铜耗电阻,提升了二次脉动功率传输的准确性;在DAB控制中,电流内环采用比例-积分-谐振(PIR)控制,并引入低压直流侧二次纹波电流前馈,使高低压直流侧二次脉动功率向负载侧稳定传输,高低压直流侧二次纹波电压幅值显著减小;为加快控制器动态响应速度,对控制器关键参数进行优化设计,最后通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。     

模块化多电平换流器桥臂电流分析及其环流抑制方法

为了抑制模块化多电平换流器(MMC)内部环流,对MMC桥臂电压的波动和环流产生的机理进行了分析,提出了一种抑制环流的补偿控制方法。MMC在进行功率交换时,由于桥臂电流的作用,导致子模块电容电压发生周期性的变化,采用平均值的方法分析得出子模块电容电压包含直流分量和交流分量。采用最近电平调制法进行换流器电压调制,由于子模块电容电压含有直流分量以及基频分量偏差,导致桥臂电压与期望值间存在基频偏差和二倍频等分量,从而产生环流。通过对桥臂电压与期望值的偏差量进行补偿,能够消除桥臂电压的偏差,从而抑制换流器桥臂间的环流。在PSCAD/EMTDC中搭建了11电平MMC双端直流输电系统,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

NPC型三电平逆变器容错控制模式下的母线电容电压波动分析及其抑制

在给出故障重构和容错控制策略的基础上,重点建立NPC型三电平逆变系统的数学模型,并给出同步旋转坐标系下的等效电路,分析故障前和两类故障容错控制后母线电容电压的波动机理,并给出统一的母线电容电压波动的抑制策略。通过实验对理论推导的母线电容电压波动规律及两类容错控制模式下母线电容电压波动抑制策略进行验证。结果表明,故障和容错控制模式下控制母线电容电压波动的关键在于通过注入零序电压来控制等效并联导纳相等。     

具有谐波补偿功能的动态电压恢复器控制策略

为使动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)可以补偿稳态负载电压谐波,同时保证其动态响应特性,提出一种双闭环比例积分(proportional integral,PI)控制和多重比例谐振(proportional resonant,PR)控制并联运行的单相空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation , SVPWM)复合控制策略.将SVPWM技术应用到DVR的H桥逆变单元,在引入单相坐标旋转变换的基础上分析了单相SVPWM的基本原理并给出了其实现方法.单相基波同步坐标系下双闭环PI控制保证了DVR对电压暂降的补偿效果,增加了对指定次谐波补偿的电压环多重PR控制,以代替多重同步旋转坐标下的PI 控制,实现了对指定次谐波电压的无静差补偿.理论分析和实验结果验证了提出的控制策略的有效性和可行性.     

具有谐波补偿功能的动态电压恢复器控制策略

为使动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)可以补偿稳态负载电压谐波,同时保证其动态响应特性,提出一种双闭环比例积分(proportional integral,PI)控制和多重比例谐振(proportional resonant,PR)控制并联运行的单相空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)复合控制策略。将SVPWM技术应用到DVR的H桥逆变单元,在引入单相坐标旋转变换的基础上分析了单相SVPWM的基本原理并给出了其实现方法。单相基波同步坐标系下双闭环PI控制保证了DVR对电压暂降的补偿效果,增加了对指定次谐波补偿的电压环多重PR控制,以代替多重同步旋转坐标下的PI控制,实现了对指定次谐波电压的无静差补偿。理论分析和实验结果验证了提出的控制策略的有效性和可行性。     

统一电能质量控制器并联侧的改进双滞环电流控制策略研究

为提高统一电能质量控制器的电流控制策略水平,提出了一种基于最优电压空间矢量的有源电力滤波器双滞环电流控制方法。该方法先利用常规双滞环控制法,以参考电压矢量的空间分布和误差电流矢量的越界情况及所在区域为依据,给出最佳电压矢量输出,以快速控制相间误差电流。虽然该方法能保证了系统暂态过程中的响应速度,也显著降低了开关频率,但误差电流在内环时逆变器不动作导致统一电能质量控制器的补偿精确度有所降低。针对此问题,将自抗扰控制方法引入误差电流内环控制上,它将内环时系统内部模型的不确定性与系统的外部不确定性统一视为系统的未知干扰,通过扩张状态观测器来估计,然后利用非线性反馈控制律进行补偿,最后利用混沌粒子群优化算法对各个参数进行优化。该方法不需要精确地测量谐波,并且对于不同的典型负载、负荷侧电流大小和相位的变化都有很强的适应性,Matlab软件仿真和采用DSP硬件实验结果验证了所提出的电流控制方法的动静态性能和鲁棒性良好。     

单相光伏逆变器直流母线电压二次波动对系统影响的分析与抑制

基于传统双闭环控制策略的单相光伏并网逆变器会造成直流母线电压的二次波动,导致并网电流中含有三次谐波,影响输出电能质量。针对上述问题,在分析直流母线电压二次波动产生机理的基础上,文中提出一种在直流母线电压采样前加入周期积分器的双闭环控制策略。该控制策略能够消除因直流侧二次波动导致的并网电流三次谐波,有效抑制直流母线电压二次波动对系统输出电能质量造成的影响。仿真和实验验证了该方法的正确性与有效性。     

民用建筑配电系统谐波污染及其抑制方法访中信集团武汉市建筑设计院电气总工李蔚教授级高工

随着国家经济的发展和人民生活水平的提高,大量的居住楼盘、高档商场、宾馆及办公楼等民用建筑在城市中拔地而起,使城市用电量快速增长.但是,在这些民用建筑场所内非线性负荷应用越来越普遍,谐波问题日趋严重,引起人们的高度关注.因为谐波的多样性、复杂性,在设计阶段常常遇到在考虑采用抑制谐波措施时,难于对谐波作出计算和判断.