基于输出电流反馈控制策略的交流电压稳定器的研究与实验

介绍了一种用于解决配电系统中电压骤升、骤降及电压谐波等电能质量问题的动态电压稳定器,原理是通过串联逆变器注入补偿电压以消除电网电压的扰动,实现负荷侧电压的稳定.建立了基于平均状态空间方式的数学模型,讨论了控制策略,为提高装置性能,推荐了逆变器输出电流反馈的控制方法.实验结果验证了该装置的正确性和有效性.     

基于主从控制的微电网电压质量改善策略

针对非线性不平衡混合负载易导致微电网母线电压畸变和不平衡的问题,目前大多采用增加额外的电能质量治理装置来提高母线电压质量。鉴于逆变器具有与电能质量治理装置相同的拓扑结构,本文将微电网母线电压质量治理问题转化为连接在微电网母线上的多逆变器输出侧电压质量治理问题,提出利用并联在微电网母线上的多逆变器系统对母线质量进行治理的策略,即将电能质量治理功能嵌入到从逆变器中,利用从逆变器实现逆变后的剩余可用容量抑制微电网母线电压谐波和不平衡。本文首先以单台逆变器为例,对非线性不平衡混合负载造成逆变器输出电压质量下降的原因进行分析,在此基础上,提出利用从逆变器剩余可用容量来补偿负载中的谐波、负序电流分量,而负载中的基波电流和零序电流分量则有主从逆变器共同分担。该控制策略有效的降低了逆变器输出侧电压的畸变率和不平衡度,避免了增加额外的电能质量治理装置,降低了系统成本。最后通过在PSCAD仿真环境下搭建仿真模型验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

蒙西电网并网光伏电站若干问题的探讨

随着大规模光伏电站在蒙西电网并网,势必将对电网产生一系列影响：光照强度和阴影分布影响电站出力,对系统调峰提出更高的要求;逆变器及无功补偿装置选择不当影响系统正常运行。本文研究了光伏电站出力变化范围及统计趋势,并提出逆变器及无功补偿装置的控制模式,即逆变器需具备恒电压控制、恒功率因数控制和恒无功功率控制,无功补偿装置需使用恒电压控制模式,同时分析了光伏电站对蒙西电网无功电压、电能质量等方面的影响,并提出相应的改进措施。     

超导储能装置中的电流源型逆变器

超导储能(SMES)装置中的超导磁体通过AC/DC变流装置与交流电网连接,变流装置主要有电压源型逆变器和电流源型逆变器两种,对于超导储能装置而言,电流源型逆变器与电压源型相比有许多优点。文中主要介绍双桥式和三端口式两种电流源型逆变器,给出了分别采用优化PWM和直接电流PWM开关策略的基本原理和实现方法,并对上述逆变器和PWM开关策略进行了仿真和实验研究。结果表明,采用不同的逆变器结构和PWM开关策略可以达到不同的控制效果,以满足不同的系统要求。     

基于SVPWM控制的三相逆变电源装置的研制

介绍了基于空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)控制的船用三相逆变电源装置的设计方法。SVPWM控制利用逆变器输出电压矢量的正多边形运动轨迹去逼近正弦电压的圆形运动轨迹,构造的正多边形边数越多,逆变器输出电压就越逼近基频正弦波。实验结果表明,该电源装置解决了船舶供电网络中电压波动范围大、频率不稳的问题,提高了船舶电源的供电可靠性。该装置不仅可满足使用恒频恒压正弦交流电船舶的电气设备的要求,还可满足使用变频变压正弦交流电的调速电机的要求。此外,该装置具有体积小、效率较高、直流电压利用率较高等特点。     

含逆变器无功的光伏电站无功控制研究

大中型并网光伏电站逆变器参与电网无功调节,不但可提高本站电压质量,还可增强光伏集中接入地区无功控制能力。以发挥逆变器无功调节能力为目标,考虑逆变器和站内动态无功补偿装置配合,提出针对并网型光伏电站的无功控制策略。该策略考虑了恒无功/恒电压等不同控制模式下无功出力分配方式,设计了逆变器暂态响应控制模式,通过场站自动电压控制(AVC)系统改造,实现1座50 MWp光伏电站逆变器调相运行,实测结果表明所提控制策略及实现方式可有效利用光伏电站逆变器无功调节能力,提升无功电压控制水平。     

逐脉冲限流技术在动态电压恢复器装置中的应用

针对动态电压恢复器装置使用过程中,逆变器的电力电子器件选型和保护设计方式,将逐脉冲限流技术应用在动态电压恢复器装置的逆变器电力电子器件的保护电路中,解决带载切换时电力电子器件抗冲击问题,提高装置可靠性,通过试验对其性能进行验证.     

光伏电站高电压穿越能力测试分析

为保证光伏发电站在高电压穿越期间能够持续运行,基于高电压穿越测试装置阻抗/阻容升压原理,开展了单台逆变器现场高电压穿越能力测试。测试结果表明,光伏发电站单台逆变器在实际运行中具有高电压穿越能力,可为开展大规模光伏电站集中接入电网的高电压穿越能力评估提供参考依据。     

可实现运行模式灵活切换的小型微网实验系统

为了能够对微网的运行特性进行深入的理论和实验研究,建立了一个小型实验室微网系统。该系统中的分布式电源采用光伏模拟单元和风机模拟单元,通过电力电子变换装置并入微网;系统以蓄电池为储能装置,并通过双向逆变器并入微网,用以维持微网的暂态功率平衡。当微网联网运行时,以外电网电压和频率为参考,蓄电池双向逆变器、光伏并网逆变器和风机并网逆变器采用恒功率控制;孤岛运行时,双向逆变器的控制策略切换为恒电压、恒频率控制,用以提供微网电压和频率参考。实验结果表明,该系统可以稳定地工作在联网模式和孤岛模式,并可实现二者之间的平滑切换,提高了能量供给的可靠性。     

不平衡负载下逆变器并联系统电能质量治理

针对多逆变器并联系统输出侧电压不平衡的问题,提出一种基于主从控制的多逆变器并联系统输出级电压不平衡度抑制策略,旨在提升电压质量.首先对逆变器输出电压进行分析,得出负载电流中的负序分量是导致逆变器输出电压三相不对称的原因,进而提出基波旋转坐标变换的方法将负载电流中的正负序分量分离出来,其中负载电流中的全部负序分量由从逆变器承担,而主逆变器仅提供负载电流中的基波分量,并维持逆变器输出端电压稳定.所提控制策略将电能质量治理功能嵌入到从逆变器控制策略中,有效降低了输出端电压的不平衡度,避免了增加额外的电能质量治理装置.最后,基于PSCAD仿真和实验对所提控制算法的有效性进行了验证.     

基于双PWM补偿型单相交流稳压电源的设计

应用PWM整流器代替二极管不可控整流,既减少对电网的谐波污染,又可以实现能量双向流动。电压电流双闭环控制保证了直流侧电压的稳定和交流侧电流对电网电压的跟踪。逆变器采用了固定开关频率的直接电流控制方法中预测电流控制,电流内环采用比例调节,提高了电流响应速度。电压外环采用电压有效值反馈的PI调节,保证对逆变器输出电压的稳定可靠控制。逆变器的输出电压是补偿电压,与稳压电源的输入电压串联叠加得到稳压电源的输出电压。利用Simulink仿真工具,对所设计的电源进行仿真,验证了控制策略的可行性。最后做实验验证了设计结果。     

基于能量整形的先进静止无功发生器(ASVG)控制器设计

建立了适合能量整形和考虑系统调节动态的简化ASVG三阶模型,首次应用能量整形IDA-PBC方法设计了先进静止无功发生器(ASVG)的闭环稳定控制器。能量整形IDA-PBC方法直接使用系统能量作为存储函数,物理意义明确,较其它非线性控制器结构简单,并避免了可能产生的不期望的高增益问题,由于设计中完整地保留了系统非线性结构,不需进行任何线性化处理,较各种线性化设计方法具有更强的鲁棒性,适应系统模型和参数不精确程度效果较好。给出的仿真算例表明所提出的ASVG控制器能够在系统发生大的扰动后,ASVG安装点电压和电容器的直流电压能尽快恢复正常,控制方案有效可行。     

采用VSG的柔性配电装备交流端口电压控制及稳定性分析

向负载供电及接纳分布式电源是柔性配电装备的重要功能,因此柔性配电装备端口控制至关重要。文中针对柔性配电装备交流端口电压控制问题,在虚拟同步发电机控制基础上,对三相进行独立控制,通过级联准比例-谐振电压外环、电流内环提高其动态性能。进而以单相为例,详细分析柔性配电装备交流端口输出电流对电压的影响,并提出电流前馈控制策略,保证负载变化、分布式电源接入等变化过程中交流端口电压的稳定。利用阻抗建模方法分析交流端口的输出阻抗,并根据广义奈奎斯特判据验证柔性配电装备交流端口向负荷供电及接纳分布式电源时的稳定性。通过仿真和相关实验验证了所提控制策略的有效性和正确性。     

单周期控制在矩阵式交流稳压电源中的应用研究

将单周期控制方法引入交流稳压电源的控制 ,其快速的动态响应和抗输入扰动性 ,正是稳压电源所需要的。主电路采用了由IGBT构成的矩阵式电路或称交流斩波串联补偿电路。交流斩波电路可以四象限运行 ,能量双向流动 ,电源适用于感性和容性负载。     

一种新型电力系统稳定控制装置

提出了一种新型FACTS装置——多功能柔性功率调节器(FPC),它将飞轮储能技术和传统的同步调相技术有机地结合在一起,同时采用交流励磁和矢量控制等先进技术进行控制。这种装置具有储能、发电、调相等多种功能,将其用于电力系统的稳定性控制,可实现动态有功功率和无功功率同时双向大范围的快速调节,具有增强电力系统稳定性的能力。详细论述了柔性功率调节器的工作原理,建立了装置的稳态等值电路模型,分析了装置在不同运行方式下的功率传递关系。同时,还介绍了FPC的一个主要组成部分——基于SPWM的双VSC变频控制器以及三相SVC的矢量控制原理。用数字仿真的方法研究了FPC与电网进行四象限功率交换的特性。最后,用一个单机无穷大系统,通过仿真分析,验证了FPC所具有的巨大的稳定电力系统的能力。     

基于双极性直接式AC/AC变换的单相动态电压恢复器

动态电压恢复器(DVR)是串接于电源与负荷之间用以实现快速补偿系统电压波动的电力电子装置。针对传统基于电压源型逆变器的DVR存在的储能设备所带来的问题以及基于脉宽调制(PWM)型直接式AC/AC变换的DVR所存在的换流、飞跨电容电压平衡等问题,文中提出了一种基于双极性直接式AC/AC变换的单相DVR。该DVR所使用的PWM型AC/AC变换拓扑具有输入、输出共地特点,同时,该DVR能够在较为简单的控制策略下实现系统电压的双极性调控且其在运行过程中有效解决了换流问题。为了验证所提出的DVR的工程价值,在理论分析的基础上,搭建了1 kW的实验平台对其合理性与有效性进行了验证。     

UPFC控制及动态特性实验研究

基于传统的比例—积分控制,提出了统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)并、串联侧解耦的系统级控制策略,其控制目的是在并联侧维持UPFC并入点的交流电压和直流侧电容电压,在串联侧控制线路有功、无功潮流。文章首先介绍了所研制的UPFC实验系统平台,并在此基础上详细地给出了UPFC系统级控制器的硬件实现,实验平台的通用性决定了不同控制策略可以较容易地实现。为验证所提出的控制策略的控制效果,文中将UPFC实验装置嵌入至自行搭制的等效双机实验系统中,实验结果与 PSCAD/EMT DC仿真环境下的时域动态仿真结果十分相似,从而得到了良好的UPFC动态特性。     

基于PSB/Matlab的动态电压恢复器仿真模型的研究

通过对动态电压恢复器（DVR）的仿真模型分析,介绍了DVR的工作原理和相关的控制策略,并在PSB/Matlab下建立DVR和PWM控制器的模型,对电压跌落情况下的DVR电压补偿过程进行仿真。仿真结果验证了DVR的动态特性和对系统电压跌落的补偿效果。     

基于概率法的交直流混联系统小干扰稳定性分析与改善

高压直流输电广泛运用于区域电网互联,使得传统交流低频振荡问题越发复杂。大多数对交直流低频振荡的研究都是针对单一运行方式的,本文采用概率法研究多运行方式下交直流混联系统的低频振荡特性并加以抑制。利用插入式建模技术(PMT)建立交直流输电系统和附加直流功率调制的小干扰模型;计算多运行方式下的概率潮流,采用混合中心距和半不变量结合Gram-Charlier级数展开的方法求解概率特征根。基于含交直流混联的四机两区域系统,分别使用中心频率法和测试信号法设计电力系统稳定器(PSS)和附加直流功率调制器(DCM)。根据控制效果提出DCM和PSS参数分步设计的协调原则,仿真结果表明系统小干扰概率稳定性得到明显改善。     

一种新型稳压电源的研制

针对目前交流稳压电源开关器件多,电路控制复杂的缺点,提出了一种新型单极性交流稳压斩波电路拓扑结构.该电路结构及其摔制方式简单,动态响应快;所用开关器件少,谐波含量小,可靠性高;滤波电容和电感容量小,输出精度高.通过采用PWM斩波控制方式,使系统侧功率因数接近于1.良好的仿真和样机实验结果表明该装置具有较大的实用价值.