基于平均化理论的PWM变流器电磁暂态快速仿真方法：(三)适用于图像处理器的改进EMTP并行仿真算法

智能电网技术的发展需要快速电磁暂态程序(EMTP),而日益广泛应用的图像处理器(GPU)为电磁暂态仿真提供了高效的仿真环境和平台。文中首先提出了细粒度并行算法的运算级并行策略,即基于单指令多数据流(SIMD)的运算级并行策略和基于共享内存的运算级并行策略。随后,设计了应用这两种并行策略的改进电磁暂态细粒度并行算法。三相脉宽调制(PWM)变流器仿真测试表明,适用于GPU的细粒度并行算法能够在保证仿真正确性的同时,显著提高仿真效率,从而验证了基于GPU的细粒度并行仿真算法适用于带有开关过程和复杂控制的大规模电力系统快速电磁暂态仿真应用的可行性。     

三电平NPC变流器虚拟空间矢量调制策略与载波调制策略的内在关系研究

分析了虚拟空间矢量调制(virtual space vector pulse width modulation,VSVPWM)策略的基本原理,推导了三电平VSVPWM策略与单相双调制波三电平正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)策略的内在联系,建立了两者间的调制波等效关系。应用调制波等效关系分析了VSVPWM策略的输出电压总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)、直流电压利用率和关器件损耗。后,提出了基于调制波等效关系的三电平VSVPWM快速实现方案。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于双调制波的三电平NPC变流器载波调制策略

三电平NPC变流器的调制策略中,双调制波载波调制策略(double modulation wave carrier-based PWM,DMWPWM)是一种可以实现全调制度和全功率因数中点电压无波动的调制策略。首先分析了已有DMWPWM策略的基本原理,推导了DMWPWM策略调制波与传统SPWM策略调制波的关系,在此基础上提出了应用于三电平NPC变流器的DMWPWM策略。然后,从输出相电压总谐波畸变率(total harmonic distortion,THD)特性、直流电压利用率以及器件开关损耗三方面对新型DMWPWM策略与传统正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)策略进行对比,进一步阐明了所提方法特点。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

低频率工况下模块化多电平变流器电容电压平衡控制策略

针对应用于高压变频的模块化多电平变流器(MMC)在低频率工况下会出现子模块电容电压波动较大的问题,该文对电容电压波动机理及其抑制控制方法进行了研究。首先,根据MMC的工作原理,设计载波移相调制方法;其次,从理论上分析子模块电容电压波动机理,并在此基础上提出一种适合于低频率工况的电压平衡控制策略;最后,通过仿真验证了控制策略的正确性与有效性。该控制策略可以降低各子模块开关频率,在低频率工况下对子模块电容电压波动有良好的抑制效果。     

基于改进SVPWM与改进滤波电路在抑制共模干扰上的研究

正基于1.25 MW光伏并网变流器研制基础,提出了大功率光伏变流器中的共模干扰问题,系统分析了共模电压产生的机理,结合目前共模抑制的方法,提出了将改进SVPWM调制策略与改进滤波电路相结合的方法来抑制系统的共模干扰,并搭建了仿真模型进行验证,结果表明:采用改进空间矢量脉宽调制策略可以有效地减小系统的共模电压;将改进空间矢量脉宽调制策略与改进滤波电路相结合的方法在抑制系统共模干扰上有着更优越的性能。     

应用于混合储能的组合级联式多端口变流器拓扑结构研究

针对光伏等可再生能源发电的间歇性和功率波动问题,提出一种新型的用于混合储能的组合级联式隔离型多端口变流器拓扑结构及其控制策略。该装置由蓄电池组、超级电容器组、多端口隔离半桥DC/DC变换器和级联式H桥DC/AC变换器组合而成。首先对该拓扑的工作原理进行了分析;然后结合相应的控制策略,通过滑动平均滤波算法将外界给定目标功率指令在各储能单元之间进行合理分配,并在PLECS上搭建了基于该装置的光伏电站并网模型进行仿真;最后,结合仿真结果和实际工程案例对该装置可带来的经济效益进行了定量分析。结果表明,所提出的混合储能拓扑结构可有效结合超级电容器功率密度高、响应速度快,和蓄电池能量密度高、适用于平抑长周期缓慢功率波动的特点,提高了间歇式电源并网运行的电能质量和可调度性,同时避免了蓄电池频繁充放电,显著延长了电池使用寿命。该装置可用于基于蓄电池-超级电容器混合储能(BSHES)的大功率储能电站,实现平滑可再生能源发电输出功率波动和微电网中的调频调压功能,模块集成度高,可实现模块化生产,具有广阔的应用前景。     

一种双馈风力发电机组定子低次谐波电流抑制的方法

电网电压的低次谐波会影响风电变流器的并网电能质量。传统的PI调节器无法有效实现对谐波的抑制,因此,文中以双馈风力发电系统为背景,在电网电压含有低次谐波电压的情况下,分析并推导了电机定转子的数学模型。通过对数学模型的分析,利用单R谐振调节器对定子电流实时分解的方式,将特定次谐波电流的调节量作为谐波电压补偿量,参与转子侧变流器控制,实现了对定子侧低次谐波电流的抑制。并利用波特图和根轨迹的方法分析了系统的稳定性及谐振调节器参数的选择方法。最终以5、7次谐波为例,通过仿真和实验验证了所提出方法的有效性。     

风电机组变流器电流谐波水平案例分析

直驱机组全功率变流器的使用,一定程度上影响了机组馈入电网的电能质量。针对两类1.5MW直驱并网风力发电机组,从整机角度上描述了机组配置,比较了I型变流器、II型变流器的拓扑结构与控制原理。依据IEC标准检测方法,通过现场实测,对比研究了这两类机组电流谐波、间谐波、高频分量的释放水平及特征。结果表明,变流I型、变流II型机组电流谐波释放水平均符合并网要求,变流I型机组电流谐波水平2.52%低于变流II型机组3.44%。     

直驱风机机网侧变流器统一建模及其弱电网下稳定性研究

随着电网中风电占比不断攀升,弱电网下风电并网的稳定性问题愈加受到关注。针对风电并网的稳定性问题,现有研究常常将机侧和网侧解耦,分别对两侧进行简化分析其稳定性,但从时间尺度的角度来看,机侧和网侧动态是存在耦合的,现有的建模忽略了这一耦合。文章针对弱电网下风电并网的稳定性问题,建立机侧和网侧变流器控制的统一模型,并给出了考虑机侧和网侧变流器控制的稳定性分析方法,对比传统的阻抗分析方法,文章采用的分析方法更加精确,最后利用simulink仿真对分析结果进行了验证。     

高炉深尺传动系统的设计分析

以福建三明钢铁厂高炉探尺为例，分析了高炉探尺的传动系统特点和工作进程，给出采用西门子全数字变流装置的参数设计方法和调试结果。