直流固态变压器环流抑制策略

直流固态变压器(DC solid state transformer,DCSST)作为直流微电网中的重要组成部分,通常采用输入均压环和输出电压环结合的双环解耦控制策略,该控制策略在每个双有源全桥变换器(dual-active full-bridge converter, DAB)模块传输效率不一致的情况下,无法保证输出...     

基于虚拟电机技术的直流微电网与主电网柔性互联策略

直流微电网接口变换器大多采用"刚性"的变流控制策略,由于直流微电网缺乏与主电网柔性互联的机制,导致接口处惯性与阻尼不足,且无法主动参与主电网功率调节。本文提出一种基于虚拟电机技术的直流微电网与主电网柔性互联策略,接口变换器采用级联型电力电子变压器,交流侧和直流侧融合统一的虚拟电机控制,两侧同时模拟电机运行特性。通过模拟电机的阻尼和惯性,使直流微电网呈现出柔性特性,降低了其内部功率波动对主电网的冲击,且提升了直流母线电压的稳定性。同时,还可主动调节接口处的有功和无功功率,对主电网频率和电压给予一定的支撑。利用PSCAD/EMTDC的仿真结果证明了所提柔性互联方法的正确性和有效性。     

用于柔性直流配电的高频链直流固态变压器

提出直流固态变压器(DC solid state transformer, DCSST)将作为柔性直流配网中的关键环节,以实现高压直流配电和低压直流微电网间电压和功率的灵活控制和快速管理。文中给出一种基于高频隔离的双向DCSST方案,其具有与传统隔离双向DC/DC变换器类似的传输功率模型;串联端的电压平衡与并联端的功率平衡等价;并且较易实现分布式、模块化和即插即用的软硬件结构。文中给出DCSST的拓扑结构、工作模式、传输功率特性、控制和管理策略、设计和实现方法;在此基础上,基于SiC功率器件,搭建用于柔性直流配网的DCSST样机,验证控制和设计方法的正确性和有效性。随着柔性直流输配电的快速推广,DCSST具有较大的应用前景。     

基于虚拟同步发电机的固态变压器交流端口柔性控制策略研究

固态变压器(solid state transformer, SST)能实现传统电力变压器的变压、隔离作用,还可实现灵活的电能调控作用,但不具备传统同步发电机的机械特性及同步运行机制。当分布式电源经SST接入电网时,由于其出力的随机性和波动性,将对上级电网造成冲击,导致电网电压/频率波动。提出一种基于虚拟同步发电机的SST交流端口控制策略。首先,建立模块化多电平型输入级和同步发电机等效模型,将虚拟同步发电机原理融入输入级控制策略,以提高SST并网端口的电能质量、惯性及阻尼特性,并使其具备参与电网调频、调压能力。其次,提出储能装置辅助调频控制,保障SST参与一次调频时低压系统负载功率消耗平衡。最后,确立了输出级虚拟同步发电机控制策略,以提高低压交流端口负荷功率响应特性,实现SST对上级电网的友好性。在Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,验证了所提SST拓扑结构及其控制策略的正确性和有效性。     

应用于配电物联网的高压直流固态变压器启动策略研究

直流固态变压器作为未来能源互联网的关键智能装备之一,在配电物联网中具有广阔的应用前景。然而,在其启动过程中往往会造成很大的冲击电流,对配电系统稳定性造成了影响。文章提出了一种有效的一次侧/二次侧子模块软充电策略,一次侧充电策略采用不控充电阶段和最大电流可控充电阶段以控制桥臂充电电流峰值。二次侧充电策略采用定占空比增大法,使得交流侧充电电流逐渐增大至稳态。该方法不需要借助额外的辅助电源,通过子模块的投入与闭锁状态,将各子模块充电至一定电压,抑制充电电流尖峰。文章分析了各个充电状态下的功率传导公式,得出了二次侧的最大充电电压。最后通过Matlab仿真,验证了该方法的有效性。     

直流微电网DAB变换器和直流固态变压器的非线性控制策略

直流微电网中,当双有源全桥(DAB)变换器及直流固态变压器(DCSST)带恒功率负载运行时,恒功率负载负阻抗特性会对系统的稳定性造成不良影响。文中提出了一种基于非线性扰动观测器及反步控制的新型复合带恒功率负载直流变换器控制策略,推导得出DAB变换器和DCSST数学模型的布鲁诺夫斯基标准型,采用基于非线性扰动观测器的大信号非线性扰动估计方法作为前馈补偿提高输出电压调节的准确性,结合反步控制方法保证DAB变换器和DCSST在大信号扰动下的稳定性。实验结果表明,所提出的控制方法既能在大信号扰动下保证DAB变换器和DCSST的稳定性,又能在不同工况下保证快速动态响应和准确的电压跟踪。     

交直流混联电网中变压器直流偏磁特性分析

在分析变压器直流偏磁原理的基础上,应用PSCAD电磁暂态仿真软件分析了直流偏磁对变压器励磁电流的影响。现场实测了直流输电单极和双极两种运行状态下变压器中性点电流、直流偏磁引起的母线谐波、变压器振动和噪声。经过仿真与实测的综合分析得出,变压器中性点电流超过变压器额定电流的5%时就会引起励磁电流的严重畸变。直流偏磁对变压器低压侧的影响最大,已经出现明显位移,高压侧和中压侧虽然位移变化不大,但速度和加速度最大增幅达8～9倍,变压器遭受了很大的冲击力。最后建议采用中性点串接电容的方法来限制直流偏磁。     

负荷用直流变换器的虚拟直流发电机控制策略研究

直流配电在方便可再生能源接入的同时可以减少变流环节,提高用电效率,并且不会引起频率不稳定及无功功率不平衡等问题。直流变换器作为直流微网中的电能馈送的重要一环,其控制策略的优劣显得尤为突出。提出了一种负荷用直流变换器的虚拟直流发电机控制方法,该控制策略继承了旋转电机的惯性特性,当带载变化时,这种控制策略能够缓和恢复受扰动的负荷侧电压,且维持直流微网负荷端电压在其额定值。建立的DC/DC小信号模型证明了采用虚拟直流发电机控制的直流变换器在直流母线电压波动过程中的功率响应与其阻尼参数成反比,因此可根据母线电压变化趋势自动调节对母线功率的吸收,响应母线电压波动,支持母线电压恢复。仿真及实验结果验证了所提出控制策略的可行性和正确性。     

基于MMC的高升压比直流变压器调制策略研究

现有的高压大功率DC/DC变换器研究开始更多地关注基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的face-to-face(F2F)拓扑。该拓扑由变压器连接两个模块化多电平换流器,易于根据电压等级扩展模块数量,因此,基于F2F的拓扑开始研究并应用在直流电网互联、新能源并网等领域。目前,基于该结构的直流变压器主要由其中频变压器提供变比。针对上述拓扑的特点,提出不依赖变压器变比的调制策略。采用该调制策略,可以灵活调节拓扑中各桥臂模块的通断改变电压变比,同时兼顾升压、降压功能。最后,在Matlab/Simulink中给出仿真算例,验证提出的方法的可行性。     

基于磁路耦合的电力电子变压器直流变换技术

针对模块串联型电力电子变压器中变压器数量多、绝缘要求高的问题,设计了一种基于磁路耦合变压器的多有源桥直流变换器结构,能够提高模块化程度和减少高频变压器端口数目,提升系统功率密度.该变换器采用多磁芯高频变压器,变压器原边具有多绕组结构,对应多模块的串联,以满足输入高电压等级的要求;副边则采用单一绕组,对应全桥或多个全桥电...     

哈密电网变压器直流偏磁实测分析

为了研究±800 kV哈密—郑州直流（调度命名“天—中”直流）对哈密地区变压器直流偏磁的影响,首先通过仿真论证了偏磁的存在,其次重点通过实测哈密地区变压器中性点的直流电流分布情况,分析哈密—郑州直流投运对哈密地区变压器直流偏磁的影响,并提出了治理措施进行实测验证。测量结果显示,哈密—郑州直流的投运对哈密地区变压器直流偏磁的影响较大,经过采取变压器偏磁抑制措施,取得了改善变压器中性点直流电流分布的效果,具有较好的推广和应用价值。     

虚拟直流电机技术参数分析及虚拟惯量自适应控制

建立了虚拟直流电机控制系统的闭环传递函数,分析了虚拟直流电机惯量系数和阻尼系数对性能的影响,并建立了基于模糊神经网络的虚拟惯量自适应控制器,解决了虚拟惯量导致的电压恢复缓慢问题。基于虚拟直流电机控制系统的闭环传递函数,根据伯德图、极点分布图以及阶跃响应曲线分析了惯量系数和阻尼系数变化对虚拟直流电机控制系统性能的影响。根据惯量系数和阻尼系数变化对控制系统性能的影响,以及虚拟直流电机控制算法,设计了基于模糊神经网络的虚拟惯量自适应控制器,并通过对系统超调量的限定,设计了阻尼系数的整定方法。通过计算机仿真分析,验证了基于模糊神经网络的虚拟惯量自适应算法的正确性,证明了该自适应控制器的有效性。     

三相AC/DC型电力电子变压器高频直流环节回流功率优化控制研究

级联H桥AC/DC型电力电子变压器中的高频直流环节通常采用双有源桥电路DAB(dual-active bridge),并通过移相控制方式进行能量传递。单移相控制会在DAB中引入回流功率,增加系统损耗。在由理想直流电压源供电的DAB中,通过改进的移相控制可以显著抑制回流功率。然而在电力电子变压器PET(power electronic transformer)中,交流电网侧的PWM整流环节会引入二次脉动功率,导致其高频直流环节的输入/输出电压变比存在低频脉动,使得现有的回流功率抑制方法难以获得期望效果。针对这一问题,分析了在PET模块电容电压存在低频脉动的情况下,采用单移相和扩展移相两种控制方式下的回流功率分布特征;同时,结合功率通道型三相AC/DC电力电子变压器,提出了功率解耦和扩展移相协同控制的回流功率抑制方法;通过功率解耦控制,抑制模块电容电压中的低频脉动,维持高频直流环节输入/输出电压变比恒定,并结合扩展移相控制,抑制PET中的回流功率。仿真和实验结果验证了所提方案可以有效抑制三相AC/DC型PET中高频直流环节内的低频脉动功率及回流功率。     

直流微网DC/DC变换器的虚拟直流电机控制策略研究

直流微网是小惯性系统,负荷频繁投切和新能源出力波动等因素都会影响母线电压的稳定。在直流微网系统中,往往通过储能单元维持系统功率平衡和母线电压稳定。针对储能端口双向DC/DC变换器,提出一种简化的虚拟直流电机控制方法,以增强系统的惯性和阻尼;建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析控制策略的稳定性和动态特性;对于动态响应初期母线电压的冲击性变化,提出输出电流前馈的小信号模型补偿方法,进一步平滑母线电压的动态过程;最后通过仿真分析验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于电力电子变压器的中压直流互联配电网协调控制方法

多端口电力电子变压器(PET)作为柔性互联配电网关键装备,其端口解耦控制与区域协调控制是保证跨区域互联系统安全稳定运行的关键技术之一.文中以基于隔离型模块化多电平变换器(I-M2C)的多端口PET作为关键装备提出一种依靠中压直流(MVDC)馈线互联的柔性配电网架构.首先,分析基于MVDC馈线跨区域互联配电网方案的技术特点,建立基于双调制自由度的I-M2C型PET端口数学模型.然后,根据端口数学模型及不同稳态运行模式需求提出各端口基于双调制自由度的解耦控制方法.同时,介绍了跨区域互联模式下区域间主从控制策略,总结了柔性配电网在各工况下的运行模式.最后,通过MATLAB/Simulink搭建了10 kV仿真系统模型,验证了MVDC互联的柔性配电网协调控制策略的有效性与可行性.     

输入串联输出并联直流变压器控制研究

随着电力电子技术的发展,直流变压器得到了越来越多的关注.为了实现低压功率器件在高压电能变换中的应用,以全桥直流变压器为基本功率模块构成了输入串联输出并联(ISOP)的直流变压器.为了避免最大占空比控制时,由于每个模块参数不一致性造成各模块输入不均压,在此给出了带偏置电压的输入电压闭环控制策略.理论分析和实验结果均表明,...     

风电模拟装置风机模拟直流电机调速控制的研究

介绍了一种采用转速、电流双闭环控制的基于西门子直流调速器6RA70的直流电机(DCM)模拟风机装置,包括硬件系统的设计和软件程序的编写.在此基础上利用Citect SCADA软件建立风力发电监控平台,并与可编程逻辑控制器(PLC)联网,通过PLC与直流调速器6RA70通信控制DCM模拟风机运行.在搭建的DCM -双馈发电机(DFIG)风力发电系统模拟试验平台上运行后,表明该装置可根据用户要求和控制指令实现任意风速下DCM模拟风机输出,具有安全可靠、精确度高,且可远程控制的特性.     

隔直装置安装位置对电网主变压器直流偏磁电流分布影响研究

针对城市电网直流偏磁主变压器中性点安装隔直装置后,导致周围其他主变压器中性点直流增加出现直流偏磁这一现象,提出研究隔直装置安装位置对城市电网主变压器直流偏磁电流分布的影响。考虑地铁回流系统结构、换乘站综合接地系统连接特征以及地铁和城市电网空间、电气连接关系,基于CDEGS仿真软件建立西南某城市电网及地铁网络耦合模型。在此基础上,仿真分析了不同类型变电站安装隔直装置后,电网变电站主变压器直流偏磁电流幅值变化特征。分析结果表明,为地铁主变电所供电的220 kV变电站安装隔直装置后,与其直连的变电站主变压器直流偏磁电流总量减少超过15%,能够显著抑制直流偏磁电流,为城市电网变电站隔直装置安装位置确定提供理论依据。     

三相固态变压器功率平衡控制策略研究

固态变压器作为现代智能电网的关键设备之一,得到国内外电力电子与电力系统等领域学者的广泛关注与研究。低电压/功率等级的模块级联型结构减小了在高电压/功率的传输时开关管电压电流应力。然而,这种拓扑结构引入模块之间电压/功率不平衡问题,可能产生开关管过压、过流及电网电流谐波增加等影响。分析了一种新颖的整流级共同占空比控制、中间级电压跟随控制、逆变级PR控制的三相固态变压器均压均功率系统控制策略以及可能影响电压及功率平衡的模块参数,理论与仿真验证该系统控制策略有效性。三相15 kW原理样机验证控制策略可实现输入侧单位功率因数、电压功率平衡及能量双向传输功能。