未来的用户电力技术

信息电力概念的提出凸显了供电质量对未来信息社会的重要性,而如何保证社会可持续发展的能源供应和如何提高越来越庞大的现代电力系统的运行安全性、可靠性则是当今电力工业面临的新挑战。本文介绍的用于提高供电质量的动态电能质量调节技术、用于提高电能利用率及利用新能源的电能变换技术和用于提高系统反事故能力的固态开关技术等三类用户电力技术将为解决以上问题提供有效途径,文中分析了各技术产生的背景,并展望了这几种用户电力技术在我国的发展前景。     

三相四线系统并联电能质量补偿器的新型控制方法

控制技术是应用逆变器在配电网实现电能质量补偿的关键。提出一种基于参考电压矢量平移的新型三维空间矢量调制方法，用来控制三电平三桥臂中点引出式逆变器，实现三相四线系统中的并联电能质量补偿。与三相三线系统中的两维空间矢量调制不同，这种新型三维空间矢量调制方法基于α—β—O变换，利用零序分量补偿中线电流。—所提出的控制方法用在三相四线系统中的并联电能质量补偿器中，Matlab下的仿真结果表明这一控制方法可以使并联补偿器同时完成抑制谐波、补偿无功和中线电流的综合功能。通过与三维α—β—O滞环控制方法补偿效果的比较，证明三维空间矢量控制方法可以在较低的开关频率下达到更好的补偿效果。     

DVR的不平衡浪涌和过电压控制

讨论无串联隔离变压器的动态电压调节器(DVR)在不平衡电压浪涌或过电压情况下的补偿问题。使用不可控整流为直流侧电容充电的DVR,在补偿时只允许其向系统注入有功功率。在浪涌或过电压发生时,DVR可能发生从系统吸收有功功率的情况,如果仍然使用传统的同相或相位不变电压注入控制方法,将导致直流侧电容电压迅速升高,可能损坏开关器件或储能单元。利用最小能量补偿控制方法也不能完全解决该问题,因而提出一种单向功率流动控制算法。该算法通过将参考电压旋转一定的角度,使DVR无论在3相平衡与不平衡浪涌或过电压的情况下,都不从配电系统吸收有功,同时能将负荷电压补偿为3相平衡且达到正弦的额定值。该算法加入对DVR最大补偿极限的考虑,以确保注入补偿电压不超过DVR的补偿极限。文中对直流母线电压不可避免的泵升问题提出了缓冲控制策略。最后,仿真结果验证了算法的正确性及有效性。     

直流电压自平衡新型三电平准谐振逆变器

传统二极管钳位的三电平逆变器运行时,中线电流会造成逆变器直流电压不平衡并影响输出效果。同时逆变器中的开关损耗也是在高电压、大容量应用中必须考虑的问题。为了减少逆变器的损耗及改善直流电压不平衡,本文提出一种直流电压自平衡新型三电平准谐振逆变器及其控制算法。给予直流侧电压自平衡能力,并利用软开关去降低逆变器的开关损耗。通过仿真模型,证明了其结构及控制方案的可行性,并与传统三电平逆变器进行了比较。     

新型三维空间矢量脉宽调制在三相四线系统中的应用

提出了一种应用于三相四线系统的三维空间矢量脉宽调制(3D SVPWM)方法。介绍了三维空间中电压矢量的分布以及空间矢量脉宽调制的实现方法。与以往基于二维算法的空间矢量脉宽调制不同，在三维空间矢量调制中，有8个不同的空间电压矢量对应于8组开关模式；零矢量的作用也不再局限于减小开关损耗、优化开关序列，还可以用来补偿中线电流。这种新型的空间矢量脉宽调制方法被用在三相四线系统中的并联电能质量补偿设备中，用来控制一个三桥臂逆变器，实现对电流谐波和中线电流的补偿。文中给出了仿真实验的结果，并与传统滞环控制方法的实验结果进行了比较，验证了该方法的正确性，以及具有在较低开关频率下达到较好的补偿效果的优点．     

未来的用户电力技术

信息电力概念的提出凸显了供电质量对未来信息社会的重要性，而如何保证社会可持续发展的能源供应和如何提高越来越庞大的现代电力系统的运行安全性、可靠性则是当今电力工业面临的新挑战。用于提高供电质量的动态电能质量调节技术、用于提高电能利用率及利用新能源的电能变换技术以及用于提高系统反事故能力的固态开关技术等3 类用户电力技术，将为解决以上问题提供有效途径。文中分析了上述各种技术产生的背景， 展望了这几种用户电力技术在我国的发展前景。     

DVR的不平衡浪涌和过电压控制

讨论无串联隔离变压器的动态电压调节器(DVR)在不平衡电压浪涌或过电压情况下的补偿问题。使用不可控整流为直流侧电容充电的DVR,在补偿时只允许其向系统注入有功功率。在浪涌或过电压发生时,DVR可能发生从系统吸收有功功率的情况,如果仍然使用传统的同相或相位不变电压注入控制方法,将导致直流侧电容电压迅速升高,可能损坏开关器件或储能单元。利用最小能量补偿控制方法也不能完全解决该问题,因而提出一种单向功率流动控制算法。该算法通过将参考电压旋转一定的角度,使DVR无论在3相平衡与不平衡浪涌或过电压的情况下,都不从配电系统吸收有功,同时能将负荷电压补偿为3相平衡且达到正弦的额定值。该算法加入对DVR最大补偿极限的考虑,以确保注入补偿电压不超过DVR的补偿极限。文中对直流母线电压不可避免的泵升问题提出了缓冲控制策略。最后,仿真结果验证了算法的正确性及有效性。     

信息电力与FACTS及DFACTS技术

信息社会对供电质量提出了新挑战,指出发展FACTS及DFACTS技术是满足信息电力要求的重要途径。在分析我国大区电网互联及其电压稳定、无功补偿问题的基础上,指出发展STATCOM应是我国FACTS技术研究的主要方向,并阐述了STATCOM研究的重点课题。同时指出在DFACTS方面我国应加强系统化研究,主要内容包括：电能质量问题对不同用户影响的试验研究、电能质量监测和评估技术、综合补偿技术及系统化设计等。     

三相四线混合有源电力滤波器有源部分最小容量分析

在d-q-0坐标系下建立了三相四线直流电容中分结构的单调谐式混合有源电力滤波器(HAPF)的数学模型。通过此数学模型,对含中线电感与不含中线电感的单调谐式HAPF无源部分的滤波特性进行了分析和讨论。根据HAPF有源部分的容量分析并结合其无源部分的滤波特性,优化了一般负载谐波电流情况下的三相四线单调谐式HAPF的结构,并给出了其直流侧最小电压等级的表达式,通过减小HAPF有源部分容量达到了降低HAPF成本的目的。最后,通过仿真验证了最小电压等级理论的正确性及此优化结构的有效性。     

基于模糊逻辑的电力系统电压崩溃警报系统

文中建立了一个既考虑静态传输能力极限又考虑动态负荷特性的电压崩溃警报系统,给出不同级别的警报,指出电压崩溃将有可能发生。警报级别越高,电压崩溃发生的可能性越大。系统故障和负荷缓慢增长都可引发电压崩溃,文中针对后者。该系统通过模糊逻辑实现,擅长处理不确定性和非线性问题。考虑了引起电压崩溃的2个主要因素:传输能力极限和负荷动态特性,前者由线路稳定因子LQP表示,后者由dQ/dt和dP/dt指示。经模糊系统得到动态电压稳定指数(DVSI),并划分成不同的警报级别,即电压稳定水平VSL。其可行性和有效性由IEEE 39节点系统验证,动态负荷为电动机。