基于ARM与FPGA的电流扰动发生器

本文描述了一种基于嵌入式处理器(ARM)和现场可编程门阵列(FPGA)的电流扰动发生器,研究了采用ARM和FPGA构建其控制系统的实现方法。该电流扰动发生器采用单极倍频CPS-SPWM技术,每相主拓扑由2个双级H桥功率单元在逆变侧级联构成,有效提高了输出电压等级范围与等效开关频率,并能够精确输出基波与2~50次任意谐波,为测试APF等被试设备的工作性能与运行状况提供了现场测试环境。通过工业样机试验,证明了该拓扑结构的良好性及实现方法的有效性。     

基于模块化多电平技术的柔直多端系统启动控制

柔性直流输电系统用于多端输电方式时,其启动过程中各站间配合是系统稳定并快速达到运行状态的关键。针对三端模块化多电平(modular multilevel converter,MMC)柔性直流输电系统正常启动,设计了"一拖二拟合启动"的方式,即由一个逆变站带两个整流站启动,启动过程中适时切换控制方式,以获得平稳的启动过程。在PSCAD/EMTDC中建立了仿真模型,验证了该启动方式的可行性。此外,对多端直流启动的特殊工况进行了初步探索。     

直流输电系统紧急停运方式对系统过电压的影响

基于云广±800kv特高压直流输电工程的参数,研究了直流输电系统在最高电位换流变阀侧对地故障、逆变站闭锁而旁通对未解锁、逆变站交流电源丢失等三种故障工况下紧急停运方式对系统暂态过电压的影响,紧急停运方式包括移相、投旁通对闭锁和直接闭锁。分析结果表明,对于整流站换流变阀侧以及直流线路故障而言,采取故障后移相方式与直接闭锁相比可以更好地降低阀上的过电压;对于逆变站意外闭锁类型的故障,整流站5ms内移相的紧急停机策略可以显著降低逆变站极线上的过电压水平;逆变侧交流系统严重故障时,逆变站10ms内投旁通对的紧急停机策略可以最大限度降低高端换流变压器阀侧过电压水平。     

弱网直流输电系统起动方式研究

针对受端是弱交流系统的直流输电系统,上海-嵊泗直流输电工程为研究对象,模拟研究了如何通过调整控制策略,增加相应的频率控制环节,使受端为弱交流系统的直流输电系统在不同的运行方式要求下,随着系统动态负荷的增加稳定地起动。同时,研究中结合了系统无功能量平衡和系统运行稳定性的要求,分析了各设备状态,如滤波器、调相机和发电机等,最终在保证交流系统稳定、安全运行的同时得到受端为弱网的直流系统最优起动方式。     

基于模块化风冷换流阀的中压直流输电系统

为探索中国国内中压直流输电(MVDC)市场的未来,文中通过已经建成的德国亚琛大学的10 kV直流配电工程案例,重点介绍了中国西电集团完全自主化制造、具有全部自主知识产权的一个中压直流输电系统。该系统采用了完全自主化设计的模块化风冷光触发晶闸管(LTT)换流阀、箔绕干式换流变压器及完全数字化接口的控制保护系统。整个系统紧凑简洁、可靠性高、便于维护,已经具备了进行示范工程应用的条件。此外,还对中压直流输电的技术经济性进行了初步分析,结果说明针对交流配网增容受限的城市负荷中心、远距离电缆输电区域、具有分布电源或大容量直流负载的负荷区域以及中压直流输电都具有相当的竞争力。     

±800kV直流换流站三种不同类型避雷器性能比较

基于目前特高压直流工程采取的双12脉动串联接线方式,分别计算了换流站相关位置使用ABB、西门子和中国西电集团西安西电避雷器有限责任公司三家不同避雷器时的操作过电压保护水平和避雷器耐受能量。通过比较三种避雷器下各点的绝缘水平,结果表明中国西电集团研制的避雷器性能与ABB和西门子公司的同类产品性能基本相同。     

MMC子模块中IGBT等效模型的仿真验证

RTDS（real time digital simulation）上小步长仿真模块对开关元件的数量有严格的限制,而模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）的每个子模块都有2个电力电子开关元件IGBT。随着系统容量的不断增加,如何在有限的硬件资源中实现多电平系统的仿真成为实时仿真系统的瓶颈。对如何在RTDS大步长的环境中建立正确的IGBT元件等效模型进行了分析,根据IGBT在MMC子模块（sub-module,SM）中的工作原理,采用开关函数建立IGBT的等效数学模型。该模型能够有效减小仿真占用的资源,扩大仿真容量,在大步长环境下能够正确表征IGBT的运行特性。采用Matlab验证了所建立的IGBT模型的可行性和正确性。     

±800 kV特高压直流换流站过电压保护特点及直流暂态过电压计算

分析总结了±800 kV特高压每极2个400 kV 12脉动换流器串联结构直流换流站的过电压保护特点,将其与现有±500 kV直流工程换流站的过电压保护作了比较。同时以±800kV具体直流工程为例,选取典型故障工况,在考虑避雷器保护特性的条件下,对换流站几个关键点的典型操作过电压进行了简单模拟计算。计算结果为确定UHVDC输电工程换流站主要避雷器保护水平及主设备耐受水平提供了参考。     

基于双dq变换正负序提取及锁相环的FPGA实现

对于并网型电能质量治理设备,如有源电力滤波器(APF),为了实现对电能质量的检测与治理功能,需要对三相电压基波的正负序进行快速准确提取。当电网电压发生不对称、畸变等情况时,能否快速准确获得基波电压的频率和相位信息将会大大影响电能质量治理设备运行性能。文中依据同步旋转坐标变换理论,采用双dq变换方法,通过低通滤波器(LPF)处理,实现对基波电压的正负序提取,在此基础上引入负反馈控制理论实现锁相环功能。依据此理论使用FPGA实现基波电压正负序提取及锁相环功能,经测试表明文中所设计的系统能够在三相电压出现不对称、畸变等情况时,快速准确实现基波电压正负序提取、以及基波频率和相位的锁定,能够满足有源电力滤波器对于电压频率、相位实时检测与设备控制保护的使用需求。     

多端柔性直流输电工程控保系统接口设计

介绍了柔性直流输电系统控制和保护系统分层结构,对南澳多端柔性直流输电工程青澳站控制保护系统分层结构和控制保护系统通信接口方案进行了描述。通过对青澳站的无功功率阶跃和稳态时直流侧总谐波进行分析,证明换流器级控制到换流阀级控制接口特性、换流阀级控制到换流阀接口特性均满足系统要求。该方案设计简单可靠、实用易行,已经在南澳柔性直流输电工程中得到了成功应用,很好地满足了柔性直流工程控制保护系统快速性和可靠性的要求。