并网型级联H桥变换器直流电压平衡和功率均衡控制策略

通过建立级联型H桥变换器的数学模型,详细分析了各个H桥之间直流侧电压、传输功率产生不平衡的原因和机理,并提出了一种新的基于调制波矢量重构技术的电压平衡和功率均衡控制策略。该方法在传统级联型H桥变换器双闭环控制以及直流电压平衡控制的基础上,通过引入调制波矢量误差分量对初始调制波矢量进行重构,不仅保证了直流侧电压平衡,而且能够使得各个H桥之间有功功率按需分配、无功功率等量分配。同时,基于线性调制理论,所提方法与直接修改调制比的电压平衡方法相比具有更宽的约束范围,能适用于更大负载不平衡度工况;MATLAB/Simulink仿真验证了所提控制策略的正确性与有效性。     

负载不平衡电力电子变压器直流电压平衡控制策略

电力电子变压器网侧级联H桥整流器需采用中大功率高压直流电容器来维持直流电压稳定,因此如何稳定直流侧电容电压以及降低电容容值尤为重要。文中首先建立级联H桥整流器平均数学模型,依据瞬时功率平衡推导出直流侧电容谐波数学模型并进一步分析对电路产生影响。提出一种基于陷波器滤波算法用于动态检测并抑制直流电容电压倍频干扰,在不增加直流电容器情况下实现降低直流电容和抑制直流电压振荡,同时采用载波移相调制算法引入脉冲补偿机制实现电压平衡控制。最后通过MATLAB/Simulink仿真平台验证,结果表明,所提控制策略有效地抑制谐波稳定直流电容电压输出平衡。     

基于分离拓扑结构的直流电压平衡控制策略

针对严重不平衡条件导致的级联H桥电力电子变压器(PET)中高压侧和低压侧直流电压不平衡问题,提出了一种基于分离拓扑结构的级联H桥PET独立直流电压平衡控制.该策略通过调节流经隔离级和输出级有功功率来分别平衡高压直流链路和低压直流链路.首先,详细讨论了不同PET调整策略的最大调整有功功率,并与所提策略进行电压平衡能力对比.然后详细描述了所提策略的控制框图,最后通过实验对在严重不平衡条件下各策略的电压平衡能力进行比较.实验验证了所提策略的有效性,结果表明:该策略具备最大调整有功功率以及在严重不平衡条件下优良的电压平衡能力,此外所提策略具备通用性.     

级联H桥SVG直流侧电容电压平衡控制方法

直流侧各模块电容电压的稳定控制是保证级联H桥静止无功发生器(static var generator,SVG)正常运行的重要条件。推导了级联H桥SVG与电网交换的有功功率数学模型,得出了相间与相内各模块吸收有功功率的关系,总结了相内各模块直流侧电容电压不均衡的原因。为解决由脉冲延时造成的级联H桥SVG直流侧电容电压不平衡,提出了在全局调制信号的基础上叠加一个与补偿电流同向的有功电压来动态调节各模块有功功率的方法,并运用有功–无功解耦全局控制策略保证SVG设备实时无功补偿。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

H桥级联STATCOM直流侧电压控制新方法

针对H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)各模块不一致工作状态下容易导致直流侧电压不平衡的问题,提出了一种新的直流侧电压分级控制方法。分析H桥模块(HBI)级联电平叠加方式,建立起H桥级联STATCOM动态工作特性及电流内环前馈解耦控制策略的数学模型,深入研究了H桥级联STATCOM与电力系统的功率交换机理和正负序电流的特征,在此基础上,运用正序电流控制STATCOM总体电压平衡、负序电流实现STATCOM各相变流电路直流侧间的电压平衡控制,通过调节HBI的交流输出电压幅值和与电流的相位差使各HBI直流侧电容电压维持在设定值。仿真结果验证了所提方法的可行性与正确性。     

新型解耦控制的级联型整流器控制策略

针对级联H桥整流器自身非线性特性,通过分析单相两级级联H桥整流器拓扑结构,提出了基于级联H桥交流侧合成电压解耦控制的二维调制平衡控制策略。采用新的解耦控制方法和二维调制算法,提高了系统直流侧电压的响应速度和系统的抗干扰能力。搭建了基于MATLAB/Simulink的仿真模型和基于RT-lab的半实物实时仿真实验平台,仿真和实验验证了所提出的控制策略的有效性与可行性。     

载波调换调制技术在级联多电平SAPF中的应用

电容电压不平衡是影响级联H桥多电平并联有源电力滤波器(SAPF)安全可靠运行的关键问题。通过分析载波相移调制技术(CPS-SPWM)对直流侧电容电压的影响,提出了一种基于控制直流侧电容电压平衡的载波调换调制技术,确立了双电压环与电流环结合的三闭环SAPF控制策略。这种调制方式算法简单、易实现,能在较小开关频率下实现较好的补偿效果的同时,有效地解决级联H桥多电平SAPF直流侧电压平衡问题。仿真和实验证明,该载波调换调制技术是有效、实用的,能对直流侧电容电压平衡起到良好的控制效果。     

用于电池储能系统的级联式电力电子变压器均衡及协调控制

针对用于电池储能系统的级联式电力电子变压器,提出基于混合脉宽多电平调制的电池均衡及协调控制策略。级联H桥采用混合脉宽调制可实现子模块功率双向独立调节,该策略利用这一特性对各电池单元进行差异化充放电及荷电状态均衡控制,同时保证系统总功率指令要求及网侧低谐波。为抑制混合脉宽调制时各H桥开关函数非线性时变及网侧功率指令变化引起的直流链电压波动,将整流级开关函数及功率指令作为前馈,提出了隔离双向DC/DC变换器的直流链电压协调控制方法。仿真和实验结果表明,所提控制策略可实现电池荷电状态曲线快速收敛及均衡、双向功率高性能控制以及直流链电压纹波有效抑制。     

网压不对称H桥级联APF直流侧电压的控制

H桥级联的拓扑结构存在直流侧电容电压不平衡的问题,特别是在网压不对称的工况下,不平衡尤为严重,影响到系统的正常运行。针对级联H桥拓扑存在的直流侧电压不平衡问题,提出一种总体、相间和相内三层电压控制策略。通过建立并分析级联H桥APF功率交换模型,找到相间、相内直流侧电压不均衡的原因。通过基波有功电流保持总体电压的稳定;通过在交流侧加入负序电压实现了三相之间功率的重新分配以实现直流侧电压的平衡;在交流侧引入一个电压矢量以实现相内电压的均衡,使得装置可以在网压不平衡工况下正常运行。最后,通过仿真和实验验证了控制方法的正确性和有效性。     

单相级联多电平H桥整流器有限集模型预测电流控制

本文以基于电力电子变压器的高速列车牵引传动系统中的单相级联多电平H桥整流器为控制对象,以提升系统动态响应速度、减小网侧电流谐波含量为控制目标,提出了一种基于两矢量的有限集模型预测电流控制算法。首先,推导单相级联多电平H桥整流器的α-β静止坐标系下数学模型;然后,基于空间矢量调制思想,对单相级联多电平整流器进行基本电压矢量定义与空间扇区划分;在此基础上,建立包含最小电流误差的目标函数,通过对其求导实时计算出两个矢量的最优占空比,同时为了保证各模块直流侧电容电压的平衡关系,设计了选取冗余矢量的原则。与基于PI的瞬态电流控制算法相比,所提出的模型预测控制算法无需内环PI控制器,显著提高了电流内环的动态响应速度;最后,对所提算法与传统的瞬态电流控制算法进行硬件在环半实物实验对比研究,结果表明了所提算法的可行性与有效性。     

静止无功发生器在电压不平衡下的工作特性及其对不平衡电压的补偿

电网电压不平衡对并网的电力电子装置有着十分重要的影响.本文详细分析了采用传统控制方法时静止无功发生器(SVG)在电网电压不平衡下的工作特性.为了降低不平衡电压对SVG的危害及其对负载的影响,在SVG补偿无功的基础上,提出一种多目标补偿控制策略.当电网电压严重不平衡时,SVG就从补偿无功的功能切换到补偿电压不平衡的功能,扩展了SVG的功能.仿真和实验结果验证了该方法的正确性.     

1000 kV荆门变电站主变压器第三线卷额定电压选择及低压无功补偿设备配置

根据无功就地平衡的原则和投切无功补偿设备时对电压波动的限制要求,确定了1000 kV荆门变电站低压无功补偿设备的容量和分组方案。在此基础上,为保证低压设备运行的安全及灵活性,根据有关设计规程,结合工程实际经验,提出了主变压器第三线卷额定电压、低压电抗器和低压电容器的最高运行电压和额定电压。研究结论已作为特高压输变电设备研制和开发的重要技术依据。     

上海农村380V电网电压偏低原因及解决措施

电压合格率是考核电能质量的重要指标。针对上海农村380V电网电压偏低现象,对造成低电压的直接和间接原因进行了分析,并结合实际提出了解决措施。     

非正弦波电压下电气设备局部放电特性研究综述

本文对国内外采用非正弦波电压测量局部放电的研究现状进行梳理,归纳总结了连续脉冲方波电压、三角波电压及梯形波电压3种主要非正弦波电压下的局部放电特性,其中深入讨论了脉冲方波电压中电压上升时间、频率及占空比等波形参数对局部放电行为的影响。最后探讨了利用非正弦波电压测量局部放电研究的重要意义及存在问题,提出了非正弦波电压测量局部放电的发展方向,并对如何利用非正弦波电压加强对放电物理过程及绝缘老化机制的理解进行展望。     

火电机组辅机变频调速系统低电压穿越测试

为了准确分析火电机组变频调速系统的低电压穿越能力,避免火电机组一类辅机（如给煤机、给粉机、空气预热器等）变频调速系统发生短时（小于5 s）电压暂降或中断供电造成设备损坏、机组停机或机组输出功率大量下降,提出了2种利用电压暂降发生器对火电机组辅机变频调速系统进行低电压穿越测试的原理和方法,通过对比分析研究,为变频调速系统改造前的低电压穿越能力实测和改造后的验收试验提供了理论参考,实践结果证明了该方案的可行性和正确性。     

标准冲击分压器的研制与特性校验

为在我国开展冲击电压测量基准传递工作,提高冲击电压测量准确度水平,本文研制了一台250kV标准冲击分压器,并讨论了分压器方波响应及分压比等特性校验的正确方法。经特性校验和国际对比试验证明,该分压器具有优良的技术性能,其部分响应时间T_α≈3ns,过冲β≈9%,与加拿大国家研究委员会(NRC)的标准分压器的冲击测量结果相差+0.51%(全波)及+0.7%(截波),达到了国际同类分压器的先进水平。该分压器现已作为标准测量设备在我国国家高电压计量站投入使用。     

基于FPGA控制的多电平电压质量调节装置研究

研究了基于4 H桥级联9电平结构的电压质量调节装置,采用现场可编程门阵列和数字信号处理控制,针对电力系统中出现的各种电压质量问题,提供了综合的解决方案。该方案能够对电力系统中发生的电压暂升、电压暂降、电压谐波、电压波动等问题进行复合补偿,从而保证系统的电压质量。最后设计研制了0.1 MVA/400 V低压样机,对于各种电压质量问题进行试验,并对数据结果进行分析,结果表明本装置可以有效补偿各种电压质量问题。     

一种基于电压互感器的绝缘子状态检测方法

从电压互感器工作原理与绝缘子电压分布检测原理入手,基于分布电压检测方法,提出一种绝缘子状态检测方法,通过对绝缘子末端伞裙电压的测量,并与正常工作时绝缘子电压比较,据此判断绝缘子是否被损坏。该方法操作简单、工作量小,能准确高效地检测出绝缘子的工作状态,提高了高速铁路安全运行的可靠性。     

柔性直流输电网的电压控制原理研究

本文研究柔性直流输电网的电压控制原理。描述了柔性直流电网电压控制的3种基本策略及其特点,提出了一种一次调压与二次调压相协调的直流电网电压控制策略,其中一次调压采用带死区的直流电压下斜控制律,二次调压采用基于电压基准节点电压恒定的控制准则。论文给出了带死区的直流电压下斜控制的实现方法和逻辑框图;描述了电压基准节点的选择原则,并给出了基于电压基准节点电压恒定控制的二次调压实现方法。构建了一个四端直流输电网测试系统,基于该测试系统,介绍了带死区的直流电压下斜控制的参数设计方法,测试了直流电网负荷改变以及电压基准换流站退出运行2种工况下整个系统的响应特性。测试结果表明,所提出的一次调压与二次调压相协调的直流电网电压控制策略具有良好的控制性能,适用于普遍意义的直流电网。     

一种火电机组用电力电子式电压扰动发生器研究

为了准确分析火电机组变频调速系统的高低电压穿越能力,针对市场对电压穿越能力试验设备的需求,提出一种新型电力电子式的电压扰动发生器的设计。采用不可控整流和BOOST升压电路,将不可控整流电路输出的直流电升压到预定电压后输出,再经过逆变器控制输出任意模拟电压故障波形。所提设计可模拟单相、两相及三相电压的暂升和暂降,其持续时间、深度、起止相位和类型均可做到持续调节。实验结果证明：这种新型电压扰动发生器设计安全可靠,能够准确反应电网故障电压类型,可广泛用于火电机组变频调速系统高低电压穿越能力试验研究。