基于定有功电流限值控制的MMC型UPQC协调控制方法

对电压暂降期间MMC型UPQC串联侧补偿能力进行深入的理论分析。首先给出MMC型UPQC的工作原理,推导出暂降补偿幅值、补偿持续时间、主回路电气量及MMC参数之间关系的时域表达式;进而提出一种针对容量确定情况下UPQC串联侧过电流问题的协调控制设计方法,在传统定直流电压控制的基础上提出定有功电流限值控制;定义了划分MMC型UPQC处于上述两种控制状态的电压暂降临界值并给出数值计算表达式;最后PSCAD/EMTDC下的系统仿真结果验证了理论分析的正确性。仿真结果也表明,与传统协调控制方法相比,该文提出的协调控制方法可明显提高电压暂降的补偿幅值和持续时间。     

基于电压持续曲线的多次电压暂降严重程度评估方法

为了衡量电压暂降对用电设备的影响和指导电压暂降补偿方案的设计,须评估电压暂降对负荷影响的严重程度。分析了多次电压暂降在时间尺度上的集聚效应,针对用电设备修复时间内的多次非规则电压暂降,将其电压时序曲线转换为电压持续曲线,定义了多次电压暂降的平均越限持续时间差和越限率;对比了多种常规严重度指标的优劣,将电压暂降经历的多个持续时间区间敏感度相叠加,构建更加精细的改进电压暂降严重度指标,与多次电压暂降的电压持续曲线结合,形成多次电压暂降严重度评估方法。某110 k V变电站和IEEE1159.2测试数据的仿真结果验证了所提方法的正确性。     

基于非参数估计的电压暂降下敏感设备故障率评估

电压暂降下敏感设备的故障率是电网侧和用户侧开展电压暂降治理的重要参考信息。文中提出一种基于非参数估计的敏感设备故障率评估方法。针对电压暂降的幅值、持续时间和波形点等特征具有独立性,基于非参数估计方法,提出电压暂降特征量的概率密度函数评估方法,从而构建不确定区域内电压耐受曲线拐点位置分布的联合概率密度函数。将不确定性区域受影响情况分为三个区域进行分析,提出基于U-T联合概率密度函数的电压暂降下敏感设备故障率评估模型。搭建PC机的电压耐受能力测试平台,基于测试数据验证所提算法。构建理论仿真模型并接入IEEE标准测试系统仿真,以仿真数据验证所提方法。基于实测数据与仿真数据,与现有算法进行对比,证明了所提方法的正确性和实用性。     

基于过程免疫不确定性的工业用户电压暂降经济损失风险评估

针对现有评估方法难以有效刻画工业过程电压暂降响应特性及暂降事件严重度的缺点,提出了一种基于过程免疫时间及其不确定性的电压暂降经济损失分级评估模型。首先,基于过程免疫时间和设备敏感度不确定性,引入了过程免疫时间不确定性的概念,提出参数越限严重性指标,并结合最大熵理论确定电压暂降引起的过程物理参数越限概率;然后,建立了工业过程故障树分析模型,根据各级事件过程免疫时间特征,将暂降事件后果划分为正常、子过程中断和过程中断3个等级,根据暂降事件后果等级进行损失分级评估,有效地提高了经济损失评估精度。实例分析结果验证了所提模型的正确性和可行性。     

电压暂降敏感设备耐受能力自动测试方法

电压暂降敏感设备的电压暂降耐受能力是制定电压暂降治理方案、确定设备购置型号等的重要信息。通常通过设备电压耐受能力测试实验,获得敏感设备的电压耐受曲线（VTC）。传统测试方法存在自动化程度低、工作强度大、测试效率低等问题,文中提出一种敏感设备电压暂降耐受能力自动测试方法,集成处理电压暂降发生器和受测设备的电压、电流和开关数据等,提出开关类和非开关类受测设备的电压暂降后果判据及越限阈值,实现源、荷数据同步和VTC绘制的自动化。其次,提出一种改进二分法测试方法,可应用于矩形类和非矩形类VTC的敏感设备。最后,通过搭建自动测试仿真系统及实际物理测试平台,对所提自动测试方法及改进二分测试法进行验证。仿真结果表明：自动测试方法能够实现多维电压暂降特征下敏感设备电压暂降耐受能力自动测试。仿真与实测结果证明了所提改进二分法测试方法具有较高准确率和测试效率。     

变频调速器电压暂降耐受特性试验及量化方法研究Ⅰ:机理分析与试验方法

变频调速器(ASD)是电压暂降敏感负荷之一,其暂降耐受能力受到不同因素的影响。本文利用直流侧动态方程和异步电机动态方程,分析ASD电压暂降耐受特性受ASD自身(保护、控制方式)、负荷侧(负荷特性)以及源侧(暂降类型、电压暂降前/后电压幅值、暂降形状)因素的影响机理;在机理分析和现有标准测试项目与试验方案的基础上,提出一种基于源侧暂降特征、设备敏感机理和负荷特性的分区段全参数ASD电压暂降耐受特性试验方法,并针对ASD耐受特性曲线最左侧与时间轴垂直、水平部分向左下倾斜的特点,提出一种能够在一定程度上提高试验效率的测试点选择方法——改进封闭法。为量化变频器的电压暂降耐受能力提供基础,同时为标准制定、厂家设备制造和用户电能质量治理提供参考。     

基于数据挖掘与改进灰靶的电压暂降严重度分析与评估

针对电压暂降评估问题,提出一种基于互信息与改进灰靶理论的电压暂降严重度数据挖掘分析方法。提出暂降距离和交叉影响域指标,考虑电压暂降的多种特征属性建立严重度评估框架;构建互信息网络模型对电压暂降进行数据挖掘,利用连接权提取关联规则构成电压暂降知识库,对全网电压暂降严重度水平进行初步分析,避免了基于支持度和置信度的传统数据挖掘方法产生的冲突规则问题;提出靶心度的改进计算方法,结合数据挖掘所得的全网暂降严重度水平,建立电压暂降严重度条件搜索模型进行变电站暂降严重度评估,解决了匹配结果多重化的问题,提高了电压暂降评估的准确性。算例分析验证了所提方法的可行性。     

级联型电力电子变压器三相电压暂降隔离能力分析

级联型电力电子变压器(PET)在中低压配电网应用前景广泛,深入研究其电压暂降隔离能力,对于其器件参数选择、储能容量配置、减少电压暂降治理装置配置等工作具有重要价值。文中通过理论推导,研究了级联型PET电压暂降隔离能力的限制因素:针对输入级,深入研究了调制比、直流链电容电压波动以及开关器件电流有效值限制对其电压暂降隔离能力的影响;针对隔离级,详细分析了移相比、开关器件电流有效值及峰值限制对其隔离直流链电压跌落能力的影响;明确了不同设计参数下输入级和隔离级电压暂降隔离能力的主要限制因素,并建立了级联型PET电压暂降有效隔离区域。最后,通过仿真验证了研究结果的正确性。     

辐射型直流配电网母线电压跌落峰值的定量计算方法

区别于交流配电网,直流配电网中电源具有低惯性特性,当配电网负载突变时,直流母线电压波动较大,母线电压质量面临巨大挑战。在解决直流配电网惯性低的问题上,可采用超级电容增加物理惯性或者采用虚拟电容（需要变流器配置冗余容量提供）增加虚拟惯性,配置的电容越大,供电质量越高,但成本也会越高。然而,目前关于电容对电压跌落幅度抑制作用的研究以定性分析为主,缺乏定量计算。为此,该文对辐射型直流配电网中直流母线电压在负载突增下的暂态响应进行分析,求得母线电压跌落峰值与联络变流器直流侧电容值之间的数学关系,为系统惯性参数设计提供理论支持。由于获得的数学关系式比较复杂,为方便工程应用,设计简化方法,得到近似的代数关系。最后,利用仿真和实验对电压跌落峰值计算方法进行了验证,仿真与实验结果验证该文所提计算方法的正确性。     

参数失谐对基于滤波器的高压直流输电系统直流侧谐波电压测量的影响

将测量的高压直流输电系统直流侧滤波器电流进行傅里叶分解得到各次谐波电流,结合滤波器已知的阻抗-频率特性计算得到直流侧的谐波电压。推导了采用常规直流单调谐滤波器时谐波电压测量误差与参数失谐度之间的关系,分析了不同元件的失谐度对各次谐波电压测量的影响和谐波电压测量误差对滤波器元件参数失谐的灵敏度。仿真计算结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

无刷直流电机单相电压暂降敏感度分析

电压暂降是目前动态电能质量问题中最严重也是最受关注的问题之一,特别是对工业应用场合中广泛使用的可调速驱动设备.而单相电压暂降又是其中最常见的故障.本文对电压暂降问题作了简要介绍.引入了电压暂降敏感度的概念,对工业生产中大量采用的无刷直流电机驱动在不同电压暂降条件下的动态特性进行了软件仿真和分析,并提出了解决电压暂降问题的主要途径.     

中压区域性动态电压恢复器的滤波器参数设计

动态电压补偿器(DVR)可治理配电网中的电压的跌落和不对称等动态电能质量问题,其输出滤波器的参数设计将影响电压跌落的补偿效果。本文对应用于中压配电网的级联H桥DVR的输出滤波器参数的设计进行了研究。通过对逆变器输出电压在电容两端和电感两端分配的情况进行分析,推导了滤波器电感和电容取值与电感两端和电容两端电压分配之间的关系,并结合低通滤波器谐振频率与DVR等效开关频率和系统工频的关系,计算得到电容和电感的取值。结合实例给出了具体的实现步骤,通过仿真计算验证了文中提出的滤波器参数设计方法的正确性和有效性。     

并联型动态电压恢复器在电力系统中的应用

提出了一种新型并联型动态电压恢复调节装置,并分析工作原理。对电力系统中出现的典型电压质量问题电压暂降给出了补偿算法与控制方式,解决了电压暂降持续补偿、直流电压有效利用、低通滤波等问题。基于仿真软件建立了并联型动态电压恢复调节装置的仿真模型,仿真结果验证了所提出的主电路拓扑和控制策略的正确性和有效性。     

直流断路器分断试验等效评价标准及其考核方案

直流断路器作为新型电力装备,目前国际上尚无相关的试验标准,其等效分断试验方法有待深入研究。相较于交流系统故障电流存在自然过零点,直流断路器实现直流故障电流分断的关键在于通过自身不同支路间的换流过程,建立起大于直流系统电压的暂态开断电压来抑制故障电流。然而,现有分断试验对于暂态开断电压建立阶段关键部件电压相关应力考核尚属空白。首先,详细分析暂态开断电压建立阶段关键部件电气应力,在明确需要重点考核的应力基础上,提出能够覆盖整个分断过程的直流断路器分断试验等效评价标准。然后,提出分断试验等效系数k,并根据系数k对现有分断试验电路参数进行设计,在复现所提等效标准的同时,提高试验的经济性及可行性。最后,按照所提参数设计方法,针对50kV断路器单元进行分断实验验证,实测等效电容电压与仿真预期误差为0.36%,证明试验电路参数设计方法的正确性。所提直流断路器分断试验等效评价标准解决了现有分断试验应力考核不完善的问题;分断试验电路参数设计方法可为“100%”复现所提关键应力提供经济、可行方案。     

基于二自由度PID的三相PWM整流器调压改进策略

基于前端电压源型整流器(voltage source rectifier,VSR)与后端电压源型逆变器(voltage source inverter,VSI)级联的VSR-VSI双三相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)变换器已在电梯能量回馈系统中得到广泛应用,但前端三相VSR采用传统比例积分(proportional integral,PI)双闭环控制结构通常存在中端直流母线电压无法兼顾抗干扰性和跟踪性的问题。为此,文中提出一种基于二自由度比例积分微分(proportional integral differential,PID)的三相PWM整流器调压改进策略。首先,阐述基于VSR-VSI双三相PWM变换器级联系统的结构和工作原理,并给出前端三相VSR的传统PI双闭环控制方案及其参数设计过程,分析该方案不能兼具良好的抗干扰性与跟踪性的原因。在此基础上,给出基于二自由度PID的前端三相VSR直流调压优化策略及其参数设计方法。最后,利用软件仿真与实验测试对比结果共同验证了所述三相PWM-VSR直流调压改进策略的有效性与优越性。     

一种新型具有暂升和暂降补偿功能的宽范围动态电压校正器

研究了一种新型的宽范围动态电压校正变换器,详细地分析了其工作原理、关键参数设计和控制方案。该动态电压校正器通过对直流母线电压控制拓宽电网电压暂降的校正范围并实现对电网电压暂升的校正。通过采用三电平半桥逆变以及合理设计输出滤波器参数,保证了输出电压波形质量。通过合理的控制参数设计,输出电压具有较好的稳态精度和快速的动态响应。样机实验验证了该动态电压调节器方案的可行性和理论分析的正确性。     

限流式动态电压恢复器及其参数设计

为优化电网正常运行时的电能质量,针对电力系统短路故障问题,提出了一种限流式动态电压恢复器(Dynamic voltage restorer with fault current limiting,DVR-FCL)拓扑结构。以限流阻抗值为目标函数,考虑直流侧电压整定的参数设计,给出了DVR-FCL的直流侧电压、输出滤波器、串联变压器参数、串联变流器、直流侧电容的整定方法。利用PSCAD/EMTDC仿真软件验证了DVR-FCL对电压跌落及短路故障的动作特性。结果表明,所提拓扑结构和参数设计方法正确,可实现改善电压质量和短路限流的双重功能,保证了电力系统安全性和稳定性。     

柔性直流输电系统运行机理分析及主回路相关参数设计

分别从交流侧和直流侧分析柔性直流输电系统中电压源换流器的运行特性,并从稳态和瞬态角度分析直流电流和直流电压的数学表达。在此基础上,从3个方面对柔性直流输电系统主回路中的换流电抗器参数进行设计;考虑到交流系统三相不平衡时的直流电压波动,设计了直流侧电容器的参数。最后基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC按所设计的参数对柔性直流输电系统进行了仿真分析,仿真结果表明该设计方法是合理可行的。     

感应电动机动态特性与电压骤降的相互影响

基于不对称电压骤降推导了感应电动机电磁和机械回路方程,并结合电压骤降过程,分析了感应电动机动态特性和电压骤降的相互影响。运用电力系统计算机辅助设计和电磁暂态模拟程序软件（power systemcomputer aided design and electric magnetic transient in DC system,PSCAD/EMTDC）建立仿真模型来计算感应电动机的动态特性对电压骤降波形、电压骤降幅值和持续时间等特征参数的影响,以及不对称和对称电压骤降对感应电动机的母线电流、转速和电磁转矩等特性的影响。仿真结果表明感应电动机动态特性与电压骤降之间是一种动态的关系：感应电动机的动态特性会使电压骤降波形发生畸变,造成电压骤降幅值和持续时间等特征参数发生变化,而电压骤降也会造成感应电动机母线电流、转速和电磁转矩等特性发生变化。