电压源换流器型直流输电换流器损耗分析

电压源换流器型直流输电(voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)应用于大容量功率传输的主要障碍之一是其相对较高的换流器损耗。因而,换流器损耗的准确计算对系统设计、器件参数及冷却装置的选择非常重要。通过分析换流器IGBT器件的开关特性,同时考虑结温、死区效应的影响,提出一种基于曲线拟合理论的通用换流器损耗计算方法。该方法能够有效利用厂家提供的器件特性参数,适合于实际工程应用。在此基础上,分析了正弦脉宽和最小开关PWM两种调制方式下的换流器损耗特性,建立了基于PSCAD/EMTDC的通用的损耗计算模块。     

单周控制双Buck型电压源换流器

为了改善轻型直流输电网络的波形质量,目前电压源换流器使用较多的高频开关器件,导致损耗加大,成本增高,限制了其实际应用.该文提出了一种双Buck型电压源换流器（BVSC）,该BVSC由一组双Buck变换器和一个工频逆变桥组成,仅用两个高频开关,即可取得较好的输出波形,大大降低了系统成本.同时文中提出了基于单周控制的控制策略实现换流器输出电流与电网电压同相,应用简单的控制电路可以实现单位功率因数.实验结果证明了单周控制双Buck换流器的正确性和实用价值.     

两电平电压源换流器的损耗计算方法

功率损耗影响电压源换流器的效率,是实际工程应用中必须关注的一个问题.采用多项式方法拟合绝缘栅双极晶体管IGBT(insulated gate bipolar transisitor)厂商提供的特性曲线,建立多项式损耗模型,给出了适用性强的IGBT模块损耗计算方法.在LabVIEW下编写了损耗计算程序,对两电平电压源换流...     

不同调制策略下两电平电压源换流器损耗分析

首先分析讨论了电压源换流器的功率损耗组成,提出各部分损耗的数学计算方法,在此基础上对电压源换流器在正弦脉宽调制、空间矢量脉宽调制、优化脉宽调制等几种典型脉宽调制策略下的功率损耗进行数学分析推导,并使用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对电压源换流器损耗进行仿真计算。数学分析及仿真计算验证了脉宽调制策略及开关频率对于功率损耗大小的影响,并从损耗最优的角度提出1050 Hz的建议开关频率,以及优化脉宽调制策略是目前损耗最低的调制方式。     

HVDC Light—以电压源换流器为基础的直流输电技术

在过去。要远距离输送大功率电力几乎无一例外地采用了高压直流电线路。ＨＶＤＣＬｉｇｈｔ是在电压源换流器和绝缘栅双极晶体管基础上开发出来的一种新型电技术。它将ＨＶＤＣ输电的经济功率范围扩展到了只有数个兆瓦的程度。     

不同结构电压源换流器损耗对比分析

IGBT直接串联两电平电压源换流器（2Level-VSC）和模块化多电平换流器（MMC）是目前比较主流的两种柔性直流输电换流器结构,其外特性相似,但损耗特性不同,从而影响两种换流器的经济性和适用场合。基于器件厂商提供的器件特性参数,提出了适用于两种换流器的损耗计算模型。在分析典型调制方式下两种换流器中各器件的工作状态的基础上,详细分析了两者的损耗计算方法,最后通过算例对2Level-VSC和MMC的损耗特性进行了定量的对比分析,结果表明相同工况下两种换流器的损耗特性不同,且各工况下MMC的损耗率低于两电平换流器。     

电压源型换流器V$C的建模与控制研究

对柔性直流输电系统中的电压源换流器VSC的拓扑结构进行了介绍,分析了VSC换流器的PWM控制原理及其稳态数学模型,基于PID控制原理设计了相应的控制器,实现了系统有功功率和无功功率的调节。基于PSCAD／EMTDC的数字仿真验证了所设计的控制器具有很好的控制性能,对于故障情况能有很快的响应且稳定性良好。     

电压源换流器高压直流输电技术最新研究进展

介绍了以电压源换流器、全控型电力电子器件和脉宽调制技术为核心的新型高压直流输电技术,详细阐述了电压源换流器高压直流输电系统的工作原理和关键技术,分析了其技术特点和应用领域,回顾了国外的最新研究进展和工程应用现状,以及在我国的研究动态和应用于风电场并网的首个电压源换流器高压直流输电示范工程建设情况。相关研究表明,电压源换相高压直流输电技术在电力系统中有着广阔的应用前景,是未来输电技术的一个重要发展方向。     

一种新型电压源换流器的研究

为了改善轻型直流输电网络的波形质量，目前电压源换流器使用较多的高频有源开关器件，导致成本增高，损耗加大，限制了其实际应用。本文提出了一种Buck型电压源换流器(BVSC)，该BVSC由一组双Buck变换器和一个工频逆变桥组成，仅用两个高频开关，即可取得较好的输出波形。为了进一步解决大功率应用时的高频开关的局限性，文中还提出了一种新型的双频控制Buck型电压源换流器(DBVSC)，DBVSC在BVSC的基础上附加了一个双Buck变换器，使原BVSC工作在高频，仅处理谐波功率，而附加的BVSC工作在低频，处理基波功率。DBVSC既可以改善换流器输出电流波形质量，又可以减小系统损耗，提高功率等级，特别适合于大功率应用。文中推导了基于单周控制思想的控制方程，运用简单的控制电路实现要求，通过仿真研究，证实了理论分析的正确性。     

基于直流电压注入的多脉动电压源换流器

提出了一种基于直流电压注入的新型电压源换流器,该换流器由一个12脉动换流器和一个附加电路构成.附加电路通过变压器向12脉动换流器中点注入直流电压,将12脉动换流器变为60脉动换流器,换流器输出电压、电流的谐波水平很低,不需要滤波器就可以满足系统的谐波要求.换流器主电路采用基频触发,降低了开关损耗,更适合于高电压、大功率的应用场合.分析了该换流器的拓扑结构和工作原理,并使用PSCAD/EMTDC软件对其进行了仿真验证,为将来的实机制造提供了参考.     

高压直流输电中电压源型换流器的运行机理和特性分析

在比较电压源型换流器(VSC)与传统换流器的基础上，讨论了基于VSC的高压直流输电系统的结构与原理，分析了其功率特性、谐波特性、控制特性以及运行方面的特点，并指出了需要进一步研究的问题。分析表明，VSC控制和运行方式简单，输出波形品质好，运行模式灵活，具有良好的发展前景。     

带小电源的变电站全站失压解决方案

针对广东电网110 kV变电站接有上网小电源,易因系统电源线路事故跳闸而导致全站失压的现象,通过对带小电源的110 kV禄步变电站全站失压原因分析,提出了配合检母线无压重合闸增设低频低压减载装置和联切小电源两个解决方案,禄步变电站采用方案一后再未发生跳闸事故.     

基于电压源换流器的高压直流输电系统离散化建模与仿真研究

基于电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)的工业控制系统通常为微机控制器,该控制器的控制对象是系统的离散化模型。为此提出了一种在dq0同步旋转坐标系下的VSC-HVDC离散化状态空间模型。在此基础上建立了VSC电流内环离散化控制器和外环控制器,并实现了有功电流和无功电流的解耦控制;为提高VSC-HVDC的外环控制器响应速度,在外环控制器中引入了前馈控制。基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了VSC-HVDC模型及其离散化控制器模型。仿真结果验证了离散模型的正确性以及控制策略的有效性。     

一种用于推挽式电压型逆变器的低损耗无源吸收电路

提出并实现了一种推挽式PWM电压型逆变器用无源吸收电路;设有独立的放电回路让缓冲电容器上的能量部分地回馈到直流电源中,高频放电能量不会叠加在输出电压上;缓冲电容器的电压被钳位,使得推挽电路特有的倍压不会在吸收电路上造成额外的损耗。给出吸收电路参数的设计准则和计算实例,在200VDC和30kW级的中压中功率逆变装置中发挥了推挽拓扑的优点。理论分析和实验验证了所提方法的有效性。     

谐振式无线电能传输系统损耗模型

针对无线电能传输系统损耗的量化计算问题,本文以电流型谐振式无线电能传输系统为例,对其损耗进行了完整的分析与计算。考虑了电流型全桥谐振变换器开关管的旁路二极管和谐振回路带来的环流影响,使得建立的逆变器的损耗模型更为精确。该模型还充分考虑了高频效应带来的影响,给出了耦合机构的高频内阻计算公式。实验结果验证了模型的正确性和有效性。通过该模型可得到系统损耗的主要组成部分及主要决定因素,对无线电能传输系统的设计与改进具有重要的参考意义。     

电压源换流器实时多速率仿真研究

当前,高频换流器实时仿真在仿真精度和仿真灵活性上难以兼顾.为此采用了基于FPGA+PC的实时多速率协同仿真方法,全面展示了多速率协同仿真系统的仿真原理,以及硬件设计与实现.在30 kHz/50 kHz三相两电平逆变算例仿真的研究中,呈现了换流器建模、算例模型分割和电路求解器实现.以离线精确模型为基准,将多速率协同仿真平台与PC实时仿真平台的实验结果从仿真波形、仿真误差及实时性方面进行比较.结果表明,在开关频率50 kHz以下多速率仿真的速率转换误差收敛,电磁暂态仿真欧式范数误差达到1％左右,仿真平台仿真步长达到500 ns.该方法提高了高频换流器实时仿真精度、减小了仿真步长,为高性能协同仿真平台的设计提供了参考.     

弱电网下基于矢量控制的并网变换器功率控制稳定性

研究了基于矢量控制的电压源型变换器(VSC)功率控制的稳定性问题。VSC通过控制基于电网电压定向的d轴和q轴电流来调节注入电网的有功和无功功率。VSC注入电网的功率与d轴和q轴电流间的关系特性对功率控制稳定性影响重大。基于VSC经线路阻抗接入无穷大电源的单机无穷大系统,研究了VSC输出有功功率、端电压幅值与注入电网的d轴和q轴电流间的关系特性。发现电网逐渐变弱时,有功功率对d轴电流的灵敏度由正变负,此关系特性制约了VSC弱电网运行时功率控制的稳定性。进一步分析了功率、端电压幅值对d轴和q轴电流的灵敏度特性。基于分析结果,提出了提高VSC弱电网运行时功率控制稳定性的基本思路。     

配电网三相电压源型逆变器的接口滤波器设计研究

为降低逆变器产生的谐波电流,在三相电压源型逆变器(VSI)与电网间通常需要接入网侧接口滤波器。然而,由于配电网本身是一种弱电网,是非理想电网,因此,通常只能将其等效为电压源串联阻抗,这样,当有多台带滤波器的VSI接入配电网时,VSI之间就可能产生交互作用。文章研究了当多台带滤波器的逆变器通过阻抗耦合时的不稳定现象,证明了即使配电网中各VSI的接口滤波器参数的设置满足单独接入要求,仍然会产生谐振现象;此外,研究了参数选取的稳定域,采用小信号环分析法,对稳定性问题进行了评估,并且对采用阻抗法时不稳定边界进行了定位。最后,通过逐周期仿真和实验验证了该谐振现象以及重要设计参数的稳定性边界值。     

电压源换流器的高压取能电源设计

介绍了电压源换流器(VSC)的高压输入取能电源的需求,提出了满足3 300 V电压等级的双管反激式高压输入取能电源的设计方法,通过实验和工程应用证明了设计的高压输入取能电源具有输入电压范围宽、启动冲击电流和损耗小、性能可靠等优点,完全满足VSC的子功率模块供电要求。