并联换流器特高压直流输电系统可靠性研究

特高压直流输电工程输送容量大、送电距离远,其安全、可靠运行具有重要的现实意义。该文建立了并联换流器特高压直流输电系统的"故障树"模型,可以有效计算特高压直流输电系统的强迫能量不可用率和单、双极停运次数等可靠性指标;然后,提出了一种新的反映设备影响系统可靠性的灵敏度指标,可以有效发现钳制系统可靠运行的薄弱环节。最后,基于国家电网公司近10年的直流工程可靠性运行统计数据,对3种并联换流器特高压直流输电系统主接线方案,进行了可靠性指标计算和对比分析,并完成了设备影响系统可靠性指标的灵敏度分析,确定了影响系统强迫能量不可用率和单、双极停运次数的关键环节。结果表明,本研究能够确定可靠性高的并联换流器特高压直流输电系统拓扑结构,可以为提高特高压直流工程的可靠性提供重要的参考信息。     

扩展模块化多电平矩阵变换器低频运行范围的控制方法

模块化多电平矩阵变换器(M~3C)电容电压各频率纹波幅值与对应频率成反比。当M~3C低频率连续运行至输出/输入频率比接近1/3时,差频(输入频率与输出三倍频之差)电容电压波动幅值趋于无穷大,导致M~3C难以正常运行,也阻断了输出二倍频纹波电压的连续抑制。提出一种基于电容电压分层解耦控制和桥臂电流独立控制的M~3C控制方案,电压外环通过直接反馈控制输出相间的输出二倍频纹波电压(或瞬时功率),并闭环实现电流指令重构,消除了1/3频率比及其附近的不连续工作点,提高了M~3C低频率连续运行的频率范围。最后通过半实物实验验证了该方法的有效性。     

基于三电平变流器的PMSM无速度传感器控制研究

随着海上风电的快速发展,大功率永磁同步电机的应用越来越多,采用三电平变流器的中压系统因其更低的谐波和更好的控制效果得到了广泛应用。本文介绍了一种基于60°坐标系三电平变流器的SVPWM实现方法,该方法可以省去复杂的三角函数运算,易于工程实现,且控制效果良好;在此基础上介绍了采用模型参考自适应方法实现的永磁同步电机的无速度传感器控制方案,此辨识方法控制原理简单,系统的动态特性好。通过搭建系统的仿真模型,证明了采用60°坐标系的SVPWM方法的正确性和有效性,并验证了基于模型参考自适应的矢量控制方案的控制效果,可以准确获取电机转速和转子位置角信息,并且在突加突减负载的条件下,系统都可以稳定运行,动态特性良好。     

基于V~2控制方法双Boost-Buck单一逆变器的风光储分布并网/孤岛离网控制模式

目前边缘农牧区采用风光互补发电,由于通过各自逆变器运行,存在成本高、能耗高等问题。提出采用双Boost-Buck单一逆变器结构实现风光储联合发电共用直流母线方案,达到降低投资成本和运行能耗的效果。首先设计了基于V2控制双Boost-Buck变换器风光储联合发电的拓扑结构和电路,实现了输入电压在较宽范围内波动时输出电压仍然能够恒值控制的目标,同时采用电压斜坡补偿方法抑制了Boost-Buck电路自激振荡问题。接着基于蓄电池,制定了储能平抑风光波动、九宫分区跟随负荷、模糊充放电等控制策略,达到了风光储发电与逆变器无缝对接。其次基于风光储联合发电系统,进行了减小弃风光电量效益评估。最后基于风光储分布并网和孤岛离网控制模式,研发了软硬件装置,进行了仿真验证和试验测试。结果表明:逆变器输出电流具有良好的静、动态性能,同时实现了较好的经济性、有效性、稳定性和可靠性。     

基于临界模式Boost电路与LLC谐振电路的单级交直变换器

提出一种基于临界模式Boost电路与LLC谐振电路的单级交直变换器,由于其通过输入分压与LLC谐振电路的两个开关管各形成一个临界模式的Boost电路,实现了开关管的集成,降低了系统成本。同时Boost电路工作在临界模式,实现了功率因数校正作用,开关管的集成并没有改变LLC半桥谐振电路的软开关特性,降低了变换器中开关元件的损耗,在一定程度上提高了变换器效率。通过一100 W实验样机的实验验证可知,系统满载时功率因数高达0.975,总谐波失真(THD)为21.5%并满足IEC 63000—3—2的标准,效率为90.8%。     

航空无人机电源反馈系统的设计

电源系统是无人机的关键部分,其供电质量的优劣关系到无人机整体的工作状态。为满足无人机电源系统对输出电压和负载调整率的特性要求,设计出一套以UC1844为核心,利用PC817和TL431构成反馈网络的正激电源系统。仿真和实验结果表明,系统输出电压稳定、纹波小、负载调整率高、动态响应快。该电源系统已投入无人机航磁探测野外实验中,运行可靠、效果良好。     

固体氧化物燃料电池发电系统逆变器研究

将燃料电池电堆输出的40 V直流低压电首先经过前级DC/DC变换器升压为400 V的高压直流电,后经全桥逆变器转换为220 V/50 Hz的交流电,分别对DC/DC变换器和全桥逆变器进行仿真分析,为燃料电池的应用研究提供了理论参考及借鉴。     

基于桥臂阻尼阀组的模块化多电平换流器故障快速清除与系统恢复技术

针对柔性直流故障快速清除与系统快速恢复技术难题,介绍了基于桥臂阻尼阀组的故障快速清除与系统恢复技术方案。在分析柔性直流双极短路和桥臂短路2种故障机理的基础上,提出适用于工程的桥臂阻尼阀组的具体电气拓扑和阻尼阀组的控制保护策略以及桥臂阻尼参数的选取原则和工程参数设计流程。以某多端柔性直流输电工程为例进行了仿真验证,仿真结果表明,在直流双极短路故障条件下,所提方案可加快直流短路电流的衰减,实现故障清除后系统快速重启动;在桥臂短路条件下,所提方案可加速阀侧交流电流中直流分量的衰减,加快交流开关的开断过程,降低了换流阀故障损坏的风险。仿真结果验证了所提方案的有效性和可行性。     

电容均压三相四开关变换器预测功率控制

三相四开关变换器直流侧分离电容电压不平衡,将降低其并网电能质量,缩短电解电容寿命。针对该问题,提出了一种直流侧分离电容电压均衡的模型预测功率控制策略。基于αβ两相静止坐标系分析电压矢量,建立功率预测模型。由于直流侧电容中点电压偏差值含有交流分量和直流分量,使用低通滤波器提取直流分量后计算功率补偿值,并计入给定功率,进行模型预测功率控制,实现直流侧分离电容电压均衡。该控制策略无需锁相环和PWM调制,易于实现。通过仿真和试验对其动、静态特性进行分析,验证了所提出控制策略的有效性和可行性。     

单相三电平功率因数校正变换器研究

对单相三电平功率因数校正（PFC）电路进行了研究.分析了单相三电平功率因数校正电路的主电路和控制电路工作原理.讨论了控制电路设计的相关问题.给出了仿真波形和实验结果.