DT-STATCOM主电路结构与控制算法

利用变压器的第三绕组作为接入端口,将静止同步补偿器与变压器进行一体化融合,构成一种新的补偿技术(即DT-STATCOM技术)。首先对一体化主电路结构进行了介绍,并以等效电路为基础,结合相量图对系统无功补偿机理以及核心控制参数进行了推导与分析;同时对基于电流内环和电压外环的双闭环解耦控制算法进行了说明;最后对底层脉宽调制技术中采用的开关时间超实时计算方法进行了详细阐述,并对其具体实现方法以及参数的选取范围进行了定量分析。建模仿真与实验分析验证了理论分析的正确性和可行性。     

矩阵整流器功率特性研究

首先利用电路dq转换技术,基于电流空间相量算法推导了一种三相AC-DC MC,即矩阵整流器系统的完整dq变换模型,在此基础上进行了较为系统和全面的性能分析,包括功率特性分析,如电压利用率、输出电压极性、输入功率因数、有功功率、无功功率以及视在功率等性能指标,并绘制成图加以比较分析,便于对该变换器性能的认识.分析认为,该变换器是一种柔性的四象限三相AC-DC变换器,其特征为:①输出直流电压在负的最大值到正的最大值之间连续可调,最大值为输入相电压幅值的1.5倍,并依赖于输入电流位移和负载电阻;②功率开关电路部分等效成一个理想的变压器,能够调压和调流,同时能够进行前后级阻抗变换;③输入端有功功率、无功功率和输入功率因数都与输入电流调制度、输入滤波器参数、输入电流位移和负载电阻大小有关;④无功功率的调节能力依赖于有功功率的调节.还分析了单位输入功率因数的运行条件,划分了矩阵整流器四象限工作制及功率特性.     

Theory and application of distribution electronic power transformer

Three-phase and 4-wire Distribution Electronic Power Transformer's (DEPT's) operation principle is analyzed in this paper. Based on the analysis, the control scheme is established. In this control scheme, the input stage is controlled as a three-phase balanced current source and makes the primary current sinusoidal and power factor easily adjusted. While the output stage is controlled as a three-phase balanced voltage source and keep the load voltage sinusoidal and nominal. In order to meet the requirement of the single phase or unbalanced loads, each phase is an independent voltage source. With the proposed control strategy, the characteristics of DEPT are studied by simulations. And further detailed simulations are carried out to validate the power quality control function of DEPT. The results show that DEPT has very good static and dynamic performances, and it can not only realize the functions of conventional power transformer, but also can prevent from voltage sags, swells, flickers and harmonics infecting the loads while avoid loads impacting the primary system.     

提高高压变频器功率因数的方法研究

单元串联式的6kV高压变频器由移相变压器、功率单元和控制器三部分组成。采用矢量法计算移相变压器的各电压参数,力图使电压与电流同相位来提高功率因数,而后对功率单元的拓扑结构进行改进。考虑到双PWM电路自身存在的经济性、可靠性等方面的不足,提出一种基于BUCK-BOOST的三相PFC整流+PWM逆变电路,通过Matlab仿真得出两种电路整流部分的电压波形与交流侧的功率因数,对比发现该三相PFC整流电路所需的器件少,控制电路简单,且消除了交流侧电流的冲击波,将不控整流的功率因数大大提高,且具有良好的可靠性与经济性。     

串变调压电炉变压器差动保护研究

针对电炉变压器频繁调压且调压范围宽的特点,提出根据当前电炉变压器有载调压档位实时计算差动保护的平衡系数方法。该方法首先将3个单相电炉变压器档位信息经有载调压档位控制器转换为BCD码信息;然后差动保护装置通过开关量方式接入转换后的BCD码信息,并解码还原为当前实际档位;最后根据变压器调压总档位、各相变压器当前档位、低压侧标称最高电压及最低电压,计算各相变压器低压侧当前工作电压,再结合变压器额定容量、高压侧额定电压,按相实时计算差动保护平衡系数。这种方法解决了电炉变压器差动保护的差动电流计算不正确的难题,工程实践表明该方法明显增加差动电流计算正确性提高差动保护灵敏度。     

一种新型光伏并网逆变器控制策略

分析了导抗变换器的特性，详细推导了整个系统各点电压、电流，提出一种新颖的三角波-三角波调制方法，该控制策略克服了采用传统正弦波-三角波调制方法带来的并网电流谐波含量高、功率因数低的弊端。将导抗变换器和光伏并网逆变系统有机结合在一起，利用导抗变换器的电压源-电流源变换特性，将光伏电池阵列的直流电压变换为正弦包络线的高频电流，经过高频变压器隔离和电流等级变换，得到的高频电流再经过高频整流桥及工频逆变器逆变后并入电网，实现了电流源并网。相对传统的电流源型并网发电系统，采用该方法不仅省去了串联电感，而且用高频变压器取代了工频变压器，有利于实现装置小型化和降低成本。另外，利用电网电压过零信号控制工频逆变器，保证了并网电流和电网电压同步，进一步提高系统功率因数，实现正弦电流并网。通过实验证明了该控制策略的可行性，该方法非常适合分散式家用光伏并网发电系统。     

Torque ripple minimization with optimized <Emphasis Type="Italic">i</Emphasis><Subscript><Emphasis Type="Italic">sx</Emphasis></Subscript> estimation in vector control of current source inverter induction motor

In variable speed applications of high-power induction motors, current source inverters are usually used instead of voltage source inverters. Power switches delay and switching losses in high-power ranges, prevents inverters to operate properly in high frequencies. So the voltage and current waveforms of the motor supply consist of high harmonic content causing a high-torque ripple. One of the parameters that influences the torque ripple most is the stator flux reference value. Motors do not usually operate in their nominal load. Therefore, the optimum value of the flux is not equal to the nominal value. In this paper, an optimal i _sx reference for vector control system of current source inverter fed induction motor is produced by applying a simple estimator. Simulation results show that torque ripple has been reduced, especially in the loads less than their nominal power, as significantly as power factor has been improved. Also flux reduction causes to noticeable reduction in core and switching losses.     

Distributed Control Techniques for Effective Current Sharing and Voltage Regulation in DC Distributed Systems

DC microgrid is one of the feasible and effective solutions to supply reliable electricity as well as to integrate renewable energy resources. The control objectives of the DC microgrid are equal current sharing in per unit and the bus voltage regulation within permissible limits. The droop control is a reliable method adopted to implement the control of the distributed power system with multiple energy units. However, in the application of the distributed power system, the nominal voltage reference mismatch and unequal cable line parameters require a trade-off between bus voltage regulation and current sharing error. In this paper, a simplified compensation structure is proposed to minimize trade-off between proportional equal current sharing and the bus voltage regulation within permissible limits for unequal cable resistances. The proposed control scheme is improved transient performance of output current sharing and the bus voltage by using a voltage droop control and hysteretic current control. The global stability is also insured for the communication time delay. The performance of the proposed model is verified in the MATLAB/Simulink environment.     

UPFC的模型与控制器研究

考虑了两侧逆变器的脉宽和相角的控制输入,以五阶非线性微分方程组来描述UPFC的动态过 程,提出利用串联侧输出电压的横分量和纵分量以及并联侧输出电流的横分量和纵分量来分 别控制线路有功、线路无功、节点电压和直流侧电容电压,设计了UPFC的反馈控制系统。较 全面地仿真了UPFC在系统故障过程中的暂态特性以及UPFC 的功率控制和电压调节的性能, 分析了UPFC直流侧电容量、变压器电抗值以及UPFC 的控制参数对电力系统稳定性的影响。     

Mitigation of the impact of transformer inrush current on voltage sag by TCSC

Thyristor Controlled Series Capacitor (TCSC) as a dynamic system, besides its capability in increasing power transfer in transmission lines, can be used to enhance different power system issues. In this paper, the effect of TCSC on voltage sag following transformer inrush current is investigated. It is shown that excessive transient inrush current occurring during transformer energizing can be mitigated by TCSC. Hence, voltage sag as one of the key components of the power quality is alleviated for the sensitive loads that are connected to the same bus which the power transformer is energized from. During a fault, TCSC can improve the voltage sag by limiting the current and help to keep the voltage as high as possible. Moreover, the inrush currents and the associated voltage sags that usually occur after clearing heavy single- or multistage faults are mitigated by the presence of TCSC. The model used for simulating inrush current is based on the characteristics of the major hysteresis loop out of which the internal trajectories are defined using the translation principal and a linear compensation to generate closed loops. An arctangent relation between the flux and the exciting current is defined. The expression parameters are deduced by curve fitting empirical data defining the major loop or the single-valued saturation characteristic.     

自并励机组启动试验电源的选择

为了机组首次启动的安全顺利进行,需要正确选择临时励磁电源的电压等级、容量,并进行保护定值核算。结合某电厂1号机组的启动试验,对自并励机组启动试验励磁电源的选择及保护定值计算进行了论述,分析了非全压冲击励磁变压器的励磁涌流的产生机理,指出非全压冲击变压器的励磁涌流远小于全压冲击值,与变压器额定电压下空载合闸产生的励磁涌流截然不同,并通过现场事故录波证实。在此基础上,并结合现场事故实例指出：励磁临时电源速断保护定值整定过大,会导致励磁变压器低压侧短路时保护拒动,据此,给出满足启动试验要求的临时继电保护定值整定方法。     

风电场箱式升压变压器低压侧微机保护装置的研制

介绍了一种风电场箱式升压变压器低压侧微机保护装置的研制过程。重点介绍了保护装置的总体结构和工作原理,给出了信号调理电路、开关量输入/输出电路和通信接口电路的设计原理图,并分析了定时限过流保护、反时限过流保护、低电压保护的工作原理,最后给出了保护装置的软件设计方法和部分测试数据。该保护装置具有三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、功率因数等参数的采集、非电量保护、远程控制和通信功能,可以完成对风电场箱式升压变压器低压侧的测量、保护和控制任务。     

基于微机控制下的变压器参数采集及监控系统设计

本设计主要采用低功耗高性能的STM32单片机作为微型控制器,采用电压互感器、电流互感器作为变压器的信号转换及电压-电流信号采集模块,采用AD637转换芯片作为信号转换器件,采用过零比较器及异或门电路实现功率因数及信号频率的测量,采用Pt100铂热电阻测温传感器作为变压器绕组的温度采集模块,采用蜂鸣器作为信号故障报警模块,采用WINCC软件组建的触摸屏作为系统的监控界面。系统的主要目的是通过变压器的温度、电参数(电压、电流、功率因数及频率)及外部环境参数的采集实现对变压器参数的检测与监控功能,并根据其采集的参数,确定变压器是否处于正常运行状态。     

基于电流馈电推挽式变换拓扑的变换器电源设计

以提高变换器电源的效率和可靠性为目标,设计了基于电流馈电推挽式变换拓扑的变换器电源。为使变换器电源具备开关管以零电压开关方式通断、开关频率恒定等理想特性,采用电压型推挽全桥逆变器,设计属于电流馈电推挽式变换拓扑结构的变换器电源装置主回路。选择DSSK60-015A全波整流二极管作为变换器电源主回路硬件;通过反馈控制电路调控电压波动时控制端流变化;根据变压器电感、匝数、线径等特性设计变压器绕制结构,完成变换器电源变压过程;设计保护电路,保证电源可靠工作。实验结果表明,所设计的变换器电源的输出电压、电流误差范围均在2%内,开关管实现了零压开通,变换器电源功率因数均保持在0.96以上,且效率高达95%。     

互感器二次压降及二次负荷模拟测试系统研究

互感器二次压降及二次负荷直接关系到电能计量的误差,是电力系统必须定期检定的项目。本文研制了一套用于电力技术人员培训用的模拟测试系统,采用三相电压电流源来模拟互感器的二次侧输出,用电阻、电抗序列模拟互感器的二次负荷及压降,接线方式包括三相三线制和三相四线制两种。以数字信号处理器(TMS320F206)为核心控制器,来控制各个模拟设备的参数,并通过A/D转换和运算放大等电路来采集电压、电流、功率因数等参数,整个系统由上位机软件进行控制,采用RS485串口通讯协议。实践表明该系统具有较好的稳定性和可靠性,模拟测试的各项指标符合现场测试的技术要求。     

“磁场-电路”耦合法计算变压器短路阻抗

为提高短路阻抗计算精度,采用“磁场—电路”耦合法建立了电力变压器2D轴对称磁场有限元模型以方便得到输入、输出间的对应关系。原边采用载压线圈,选择矢量磁位和线圈电流为自由度;副边与负载相连,选择矢量磁位、线圈电流、感应电动势和端电压为自由度;空气或油介质区域仅选择矢量磁位为自由度。在分析漏磁场的基础上,调节负载使变压器运行于空载、额定及短路状态并在短路时,由线圈中流过电流和额定电流计算变压器的阻抗电压和短路阻抗。对3种结构电缆绕组变压器的计算表明,该耦合法计算精度高、使用方便,为变压器及其它电力设备电磁场的仿真提供了一条途径。     

谐振变换器开关死区引起的直流变压器的功率损失

随着直流微电网和直流配电网的兴起,作为直流电压隔离变换的直流变压器备受关注。具有恒变压比的直流变压器通常采用高频谐振变换器和50%占空比控制,具有高效简洁的特点。本文分析了考虑开关死区情况下直流变压器的典型工作模态,推导建立了传输功率与开关死区时间的数学表达式,得到了死区将会降低直流变压器的传输功率的结论。建立了一种CLLC型谐振变换器拓扑的直流变压器的仿真模型和实验平台,结果验证了上述结论的正确性。     

配电变压器参数测量

介绍了利用功率能量芯片CS5460A测量配电变压器运行参数的一种新方法。利用该方法只需将配电变压器的电压和电流经互感器分别送入CS5460A中的差分电压和电流输入端，就能通过硬件实现对包手电压瞬时值、电流瞬时值、有功功率和无功功率，以及在多周期情况下的电压有效值、电流有效值和电量等全部电气参数的测量。与传统方法相比，此方法硬件电路更简单，在简化了软件编程的同时大大缩短了运算时间，提高了CPU的工作效率。     

采用电流滞环调节器的电压矢量控制PWM整流器系统

提出了一种性能良好的电压矢量控制PwM整流器方法.根据dq坐标系下整流器数学模型,用控制整流器系统中有功和无功功率的方法间接控制相互有耦合的输入有功和无功电流分量.控制系统电压外环用PI调节器输出有功指令电流分量,反馈输入电流与指令电流的误差作为两个电流滞环调节器的输入.滞环输出经过开关逻辑表选择出合适的电压矢量,不需计算开关作用时间,控制整流器输入电压和电流同相位,输入电流正弦化.仿真和实验结果证明了该控制方法简单,动态性能好,易实现.     

新型中高压电子式电压互感器

提出以微型电流互感器检测耦合电容器电流,再将电流信号传输至控制室,转换为与一次电压成正比变化的二次信号的方法构成中高压电子式电压互感器的技术方案.详细论述了新型中高压电子式电压互感器的传感原理及结构,并对耦合电容器、微型电流互感器、功率放大器等关键技术进行了讨论.对所研制的新型中高压电子式电压互感器进行了精度试验、二次短路试验,试验结果表明新型电子式电压互感器性能良好.