高频隔离型AC-DC环节直流侧阻抗建模与稳定分析

为了解决高频隔离型AC-DC 环节阻抗建模问题,提出一种电压源型变换器(voltage source converter,VSC)与LLC 谐振变换器集成耦合设计成的高频隔离型AC-DC 环节(voltage source converter cascade LLC resonant con-verter,VSC-LL...     

基于开关电容与双降压变换器的三相AC-AC变换器

针对配电网中传统自耦变压器铁心体积大、电压调控难等问题,该文提出一种基于开关电容（SC）与双降压变换器（DBC）的三相AC-AC变换器进行替代。该拓扑采用双级式功率变换结构,具有高降压比、电压连续可调、易于模块化拓展等特性,能够满足配电网电压变换需求。首先,详细介绍所提变换器的拓扑结构及工作原理,通过双级式功率变换与无死区控制的设计与应用,实现输出电压柔性调节;其次,推导三相AC-AC变换器输出增益表达式与等效电路模型并设计简单的电压闭环控制策略,探讨三相AC-AC变换器关键参数设计方法,通过与几种结构对比清晰地反映变换器特点;最后,搭建一台3.5kW实验样机,验证了所提拓扑结构的正确性和可行性。     

光储微电网功率优化方法及协调控制策略研究

光储微电网作为一种友好发电模式具有平抑网侧功率波动、光伏发电产能趋稳以及可调度性等优点,是实现“源-网-荷-储”系统稳定运行和可再生能源充分消纳的优选方案。围绕光储微电网功率优化与灵活运行提出了组件级配置方案和协调控制策略,进一步释放光伏发电潜力以及促进储能单元高效运行。首先,针对光伏组件失配导致的“木桶效应”及储能变换器效率低的问题,分别配置组件级光伏功率优化器和储能部分功率变换器,实现太阳能和电能最大化利用。其次,讨论光伏阵列和储能单元在并/离网工况下多种模式切换,考虑微电网各单元间功率动态平衡,提出一种光储微电网协调控制策略,实现各单元在不同控制模式之间平滑切换及功率自主分配。最后,利用Matlab/Simulink搭建30kW光储微电网仿真平台,验证所提协调控制策略的可行性与有效性。     

面向交直流混合配电应用的10kV-3MV·A四端口电力电子变压器

电力电子变压器(power electronics transformer,PET)作为交直流混合配电网的核心设备,其稳定性是交直流混合电网安全运行的关键指标。该文针对典型三级型电力电子变压器,分别建立了三级型PET整流级、隔离级和逆变级的小信号模型,验证了电磁模型和所建立的小信号模型准确性;基于特征值分析法对三级型PET稳定性进行分析,研究PET控制系统参数变化时特征值轨迹变化规律,结合特征值分析对系统控制参数进行了校正;最后,搭建仿真系统分析了负荷突增以及负荷不平衡两种工况下PET的动态特性,验证了特征值分析结果的正确性。

     

I-M2C型单级式电力电子变压器

结合模块化拓扑结构与高频链概念,提出一种单级式基于隔离型模块化多电平变换器（isolated modular multilevel converter,I-M²C）的新型电力电子变压器（power electronic transformer,PET）。该PET可以完全消传统双级式PET中压侧的独立电容,显著减少功率半导体器件数量,简化系统控制难度。I-M²C型单级式PET具有低压直流、中压直流、中压交流三种基本端口,功率可在三端口间自由流动,其适用于在未来交/直流混合电网中。详细介绍了该PET的拓扑结构及工作原理。最后,搭建了一套800V/10kW的三相I-M²C型单级式PET样机,并通过实验验证了所提拓扑结构的正确性与有效性。     

基于隔离型模块化多电平换流器的中压直流柔性互联配电系统稳定性分析

中压直流柔性互联配电系统作为连接高压输电网和低压直流配电网的纽带,可实现源-网-荷-储的灵活接入,适用于未来城市能源互联网。建立了基于隔离型模块化多电平换流器的中压直流柔性互联配电系统小信号等效电路,推导了中压直流端口的阻抗模型,通过对比仿真测量与解析计算结果验证所建模型的准确性,并利用所建精确模型进一步研究电路参数和控制参数变化对系统稳定性的影响。在MATLAB/Simulink仿真平台搭建中压直流柔性互联配电系统的仿真模型,验证了所提小信号阻抗模型的准确性。     

基于模型预测控制的高频隔离型混合配电变压器

配电台区新型源/荷占比逐年提升,使得高/低电压、谐波放大、三相不平衡等配电终端电能质量问题凸显。提出一种基于模型预测控制的高频隔离型混合配电变压器,具备电能质量综合治理、交/直流混合配电等功能,可以满足配电终端用户高品质供用电以及新型源/荷友好接入需求。介绍了高频隔离型混合配电变压器的拓扑结构并推导了数学模型。结合拓扑结构特点,设计了连续控制集模型预测控制（CCS-MPC）策略和延时模型预测控制策略,CCS-MPC通过计算最优化占空比,实现前端变换器输出具有固定的开关频率和开关序列,减小寻优计算量。利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了一套10 kV/0.4 kV电压等级的高频隔离型混合配电变压器系统,验证了所提拓扑结构电能质量综合治理能力的有效性。     

中低压直流配电系统:关键装备阻抗建模与稳定性分析

中低压直流母线电压稳定是中低压直流配电系统稳定的关键指标.针对由多绕组变压器隔离型变换器与输入串联输出并联的多模块Boost+LLC型直流变压器组成的中低压直流配电系统,为分析其小信号阻抗稳定性,建立柔性变换器、直流变压器和Buck变换器的小信号模型,推导中压和低压直流端口阻抗表达式.采用阻抗分析法分析了表征级联系统稳...     

单级式隔离型中压直挂光储混合级联并网系统

为了提高双级式隔离型中压直挂光储(double-stage isolated medium-voltage direct-linked PV-battery, DIMDPVB)并网系统的功率密度,扩大其稳定运行范围并实现自适应相间功率平衡,提出一种单级式隔离型中压直挂光储混合(single-stage isolated medium-voltage direct-linked PV-battery-hybrid, SIMD-PVBH)级联并网系统。首先,采用单级式隔离型DC/AC变换省去中间直流环节解耦电容,提高系统功率密度,并利用全桥翻转模块实现高电压增益子模块拓扑;其次,通过光储混合级联方案解决局部光伏遮挡导致的相内功率变换单元过调制问题,扩大系统稳定运行范围;然后,综合考虑光伏中压大功率并网与多路最大功率点跟踪(maximum power point tracking, MPPT)运行需求,采用一种相间共直流母线-相内多直流母线的接线方式,该方式在实现多路MPPT运行的基础上还具备自适应相间功率平衡能力;最后,搭建了一套10k V/1.5MW的仿真系统,验证了所提出的SIMD-PVBH级联并网系统的可行性。     

Boost+LLC级联型直流变压器统一阻抗建模方法

为了解决双级式直流变压器阻抗模型的构建问题,提出了一种基于输入串联输出并联连接的级联型直流变压器统一阻抗建模方法。首先介绍了Boost+LLC级联型直流变压器的拓扑,该拓扑具有以下优势:既弥补了Boost变换器的非隔离特性,又弥补了LLC谐振变换器窄范围电压调节的特性;其次,结合LLC谐振变换器近似谐振点工作模式下恒定增益的电压钳位功能,将Boost+LLC级联型直流变压器的双级协调控制合并为单级统一控制;在此基础上,结合基波近似法下LLC谐振变换器的降阶小信号模型,推导出Boost+LLC型双级式直流变压器的系统模型,进而推导出了其低压侧阻抗模型。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了Boost+LLC的仿真模型,验证了建模方法的正确性,为直流网稳定性分析提供了理论基础。