基于超容与并联MMC的中压配网电能综合治理

为改善中压配网的电能质量,提出了一种基于超级电容储能的模块化并联型多电平变流器(P-MMC-SC),通过在直流母线配置超级电容器作为储能单元,结合并联型多电平变换器实现对中压配网电能质量治理。讨论了P-MMC-SC整体控制流程及网压发生/未发生暂降时的补偿分量检测及控制方法,给出了P-MMC-SC超级电容相间均压与各相各模块均压控制策略。最后分别通过系统仿真与原理样机实验表明,含超级电容的并联型模块化变流器兼具补偿系统电压暂降和补偿负载谐波和无功电流的功能。     

一种具有实用拓扑的综合电能质量调节器的仿真和实验研究

提出了一种基于超级电容的新型电能质量调节器的实用方案。调节器拓扑采用双变换模式,输入侧采用12脉动多相整流,一是可以有效减小输入侧谐波电流,提高直流母线电压,二是多相整流的两套整流器中点直接将上下直流电容电压钳位在整流输出电压,省略了对直流电容的均压控制。超级电容模块接在直流母线上,在系统发生短时供电中断或电压暂降时,由超级电容向负载提供有功支持。研制了15kVA基于超级电容储能的新型综合电能质量调节器实验室样机。数字仿真及物理实验验证了所提拓扑结构和控制策略能够有效消除短时供电中断等电能质量问题的影响。     

一种串联侧三相解耦型统一电能质量控制器

传统模块化多电平变换器统一电能质量控制器(MMC-UPQC)的串联部分采用单变换器和三个单相耦合变压器,三个单相耦合变压器在变换器侧成星形联结。该结构使UPQC装置的无法补偿包含有零序分量的电压暂升/暂降。为此提出了拓扑结构改良的MMC-UPQC以改善UPQC的电压暂升/暂降能力。新拓扑MMC-UPQC串联部分采用等效串联的双变换器和三个单相耦合变压器,三个变压器在变换器侧无直接联结,串联部分实现了串联侧的三相解耦。文中分析了新拓扑MMC-UPQC改善电压暂升/暂降补偿能力和提高系统安全性、可靠性的原理。通过仿真研究,验证了新拓扑结构MMC-UPQC的正确性。与传统MMC-UPQC相比,新拓扑结构MMC-UPQC可补偿同时包含正序、负序和零序分量的电压暂升/暂降,并从减小串联变换器交流电流、降低公共直流侧电压和变换器级的冗余运行三方面可提高系统的安全性和可靠性。所提出的新拓扑结构MMC-UPQC适用于大功率应用场合。     

基于模块化多电平换流器的STATCOM分析与控制

针对基于模块化多电平换流器（MMC）结构的静止同步补偿器（STATCOM）,详细分析了其电路拓扑和工作原理。研究了一种基于三角函数变换法则的动态无功电流检测方法,将其应用于MMC型STATCOM,取得了较好的动态检测效果。为保证MMC直流侧电容电压的稳定,采取了子模块电压均分和电压平衡的控制方法,并提出将误差调节信号叠加至CPS-SPWM的各子模块调制波上,在跟踪输出补偿电流的同时,提高了直流侧电容电压的抗干扰性。最后通过仿真分析和对比试验,说明了MMC型STATCOM在稳态和动态调节中均具有良好的补偿效果。     

基于模块化多电平换流器的STATCOM分析与控制EI北大核心CSCD

针对基于模块化多电平换流器(MMC)结构的静止同步补偿器(STATCOM),详细分析了其电路拓扑和工作原理。研究了一种基于三角函数变换法则的动态无功电流检测方法,将其应用于MMC型STATCOM,取得了较好的动态检测效果。为保证MMC直流侧电容电压的稳定,采取了子模块电压均分和电压平衡的控制方法,并提出将误差调节信号叠加至CPS-SPWM的各子模块调制波上,在跟踪输出补偿电流的同时,提高了直流侧电容电压的抗干扰性。最后通过仿真分析和对比试验,说明了MMC型STATCOM在稳态和动态调节中均具有良好的补偿效果。     

基于燃料电池的电能质量控制器设计

为从负载侧解决电能质量问题,本文提出了一种电能质量控制器.该装置将统一电能质量控制器与燃料电池结合,力图扩展统一电能质量控制器的补偿范围.该拓扑结构有利于装置的小型化,供能的多元化以及电网的绿化.燃料电池与超级电容结合的三端双向变换器用以维持直流侧电容电压的稳定.针对系统电压畸变且含多重零点,设计了一种简单实用的参考电压电流检测方法.依据参考信号对串并联逆变器分别采用双积分控制与单周电流控制,使输出补偿电压电流快速精确跟踪参考信号.单周电流控制主要由比较器和RS触发器构成,其输出驱动信号的频率固定,有利于无源滤波器设计及实际应用.仿真结果验证了该装置设计的合理性、可靠性及有效性.     

基于星型零电流开关电容的电压均衡电路

常规基于开关电容的电压均衡电路结构工作在硬开关状态,能量损失大,而且它们的均衡时间随着储能单元数量的增加而增加,为此提出一种基于星型开关电容结构的零电流电压均衡拓扑结构。该拓扑在星型开关电容结构的基础上加入了谐振电感,不仅提供任意单元到任意单元的均衡路径,而且在谐振频率处实现零电流开关;另外,该拓扑还可通过加入1个准谐振槽实现简易的模块化设计;最后,设计了由超级电容组成的样机进行实验验证。由实验结果可知:在开通与关断时流经开关管的电流均为零,电路均衡效率达94%;三单元与四单元电路的均衡时间相同;模块化设计下的六单元电路也实现了电压均衡。理论分析结果与实验结果一致,验证了所提拓扑能够:实现零电流工作和简易的模块化设计,从而降低电路损耗和成本;实现均衡时间与储能单元数量的解耦,从而提高均衡速度。     

模块化多电平换流器子模块拓扑仿真分析

新型模块化多电平换流器(MMC)在直流输电和电能变换领域得到了广泛的研究与应用。但是,由于子模块采用了半桥型拓扑,在直流侧线路故障时,MMC不具有直流故障自清除能力。文中在不改变现有MMC调制和均压策略的前提下,利用续流二极管反向阻断特性和桥臂模块电容充电效应,设计了改进复合拓扑结构,解决了半桥拓扑中电容单向充电问题。通过分析闭锁时储能电容不同充电路径下交流电压与桥臂等效直流电压关系,定义了反映子模块故障抑制能力的电流抑制系数。根据系统启动过程中不控整流阶段电容电压的不同,设计了自励启动方法。仿真结果验证了启动方法和复合拓扑对直流侧故障电流抑制的有效性。     

基于模块化结构的电气化铁路统一电能质量控制器

提出了2种基于模块化结构的铁道统一电能质量控制器主电路拓扑,2种拓扑交流侧均采用链式结构,具有良好的谐波特性。针对链式结构变流器存在的直流电压平衡问题,建立了所述拓扑中电容电压的数学模型,并对现有各种直流电压平衡控制策略的优缺点及存在有功功率双向流动的背靠背变流器的适用性进行了分析。结果表明,电容电压中的直流分量分别与吸收和发出有功功率侧变流器的调制比成正相关和反相关的关系。最后,给出了铁道统一电能质量控制器装置级控制策略,并通过仿真实例证明了所述拓扑和控制策略的正确性。     

基于超级电容储能的统一负荷质量调节器的研究

以电能质量问题责任分离为出发点,将电能质量划分为供电质量和负荷质量.针对解决负荷质量问题,提出了一种基于超级电容储能的统一负荷质量调节器.调节器以并联型APF拓扑为基础,在其直流母线上配置了新颖的由双管升降压斩波电路控制的超级电容储能系统,利用超级电容的储能,调节器能够实现快速补偿负荷的波动功率或突变功率,使系统侧只需向负荷提供单位功率因数、电流波形正弦、没有冲击的有功功率.仿真研究验证了统一负荷质量调节器拓扑及其控制策略的正确性和有效性,能够有效改善负荷品质,提高电能质量.     

复合型电流质量调节装置的研究

提出了一种级联型复合电流质量调节装置主电路拓扑,与传统拓扑相对比,采用了双PWM变换技术.PWM整流器为装置提供了稳定的直流电压,实现输入功率因数近似为1,同时实现了直流电压与输出电流的解耦控制.逆变侧采用谐波与无功统一补偿的控制策略,并采用输出电流直接PI闭环反馈控制,保证良好的电流跟踪效果.最后设计了一套基于DSP+FPGA控制的低压实验原理样机,验证了所提出的主电路拓扑及控制策略的可行性和有效性.     

基于超导储能的瞬时电压跌落补偿

超导储能(SMES)是解决瞬时电压跌落问题的一种很有前途的方案。由于SMES自身的特点,基于SMES的瞬时电压跌落补偿装置在主电路结构、参数设计、补偿原理和控制方法上均不同于传统的动态电压恢复器。为了保护一个110kVA的重要负载不受瞬时电压跌落的危害,一套基于SMES的瞬时电压跌落补偿系统正在开发中。该系统主要由0．3MJ超导线圈、200kVA绝缘栅双极晶体管(IGBT)电流型变流器和2．5mH移相电抗器组成。文中通过理论分析和仿真计算介绍了系统主电路的工作原理及参数设计。为实现瞬时控制和获得更高的响应速度,采用了直接电流脉宽调制(PWM)开关策略。开环仿真结果表明,系统可以满足瞬时电压跌落的补偿要求。     

并联型动态电压恢复器在电力系统中的应用

提出了一种新型并联型动态电压恢复调节装置,并分析工作原理。对电力系统中出现的典型电压质量问题电压暂降给出了补偿算法与控制方式,解决了电压暂降持续补偿、直流电压有效利用、低通滤波等问题。基于仿真软件建立了并联型动态电压恢复调节装置的仿真模型,仿真结果验证了所提出的主电路拓扑和控制策略的正确性和有效性。     

电压型高温超导储能系统变流器设计与试验

为提高电力系统动态稳定性,实现高温超导储能系统对电网电压跌落的有效补偿,采用三单相H桥型拓扑结构,搭建了一个电压型高温超导储能系统功率变换器.对控制系统、信号调理系统、功率和驱动保护电路进行了设计;基于SPWM脉冲触发方式,应用TMS320F2812型DSP实现了动态电压瞬时跌落补偿的全数字闭环控制,给出了相关的软件程...     

基于超级电容器储能系统的动态电压调节器

设计了一种基于超级电容器储能系统的动态电压调节器，该调节器以超级电容器为直流侧储能单元，采用双向电压型DC/AC变换器进行解耦和前馈补偿控制，采用半桥式电压型双向DC/DC变换器进行双闭环反馈控制。仿真结果验证了该调节器拓扑结构及其控制策略的正确性和有效性。     

级联多电平电压质量调节装置的多目标控制

研究了H桥级联5电平结构的电压质量调节装置,在分析装置工作原理的基础上,对系统中出现的典型电压质量问题提出了多目标控制策略,能综合解决电压暂降、谐波等问题。同时,在负荷侧发生短路故障时,还能实现限制短路电流的控制目标。基于PSCAD/EMTDC仿真软件建立了多目标电压质量调节器的仿真模型,仿真结果验证了所提出的主电路拓扑和控制策略的正确性和有效性。     

Experimental Verification of Photovoltaic-based Three-phase Four-wire Series Hybrid Active Power Filter

Abstract—This article proposes a photovoltaic and battery interfaced series hybrid active power filter, which is comprised of a series active power filter and an inductor-capacitor (LC) shunt passive filter. The main benefits of the proposed system provide the compensation against the voltage harmonics, current harmonics, and voltage interruption for the whole day. A series active power filter demands a source of energy for compensating the voltage sag/swell. The proposed topology utilizes the green energy source with an energy storage unit to meet the DC-link voltage requirement of the series active power filter. The control strategy is based on the dual formulation of the compensation system principles with adaptive fuzzy logic controller. The simulation and experimental studies are carried out to validate the effectiveness of the proposed photovoltaic interfaced three-phase four-wire series hybrid active power filter.     

有功注入型电压质量补偿器控制策略及仿真研究

为了解决对电压质量问题长时间补偿和复合补偿的需求,提出了一种有功注入型电压质量补偿装置。利用PWM整流器为装置直流母线提供电压支撑,使装置能够实现对长时间的电压质量扰动的有效补偿。采用基于瞬时无功理论的算法对电压质量扰动进行检测,采用了基于最小电压注入法的补偿策略和分段补偿逻辑,提出了复合电压质量补偿控制策略,能够实现对电压暂降、暂升、谐波和欠电压等电压扰动的多目标补偿。在PSCAD/EMTDC中,对所提主电路拓扑和补偿控制策略进行了仿真分析和验证。仿真结果表明,所提装置能够对电压质量问题进行长时间补偿和复合补偿,主电路拓扑和补偿控制策略可行有效。     

基于PWM开关变压器的动态电压恢复器研究

提出了一种基于PWM开关变压器的单相在线式动态电压恢复器(DVR),PWM开关变压器由交流斩波器及串联变压器组成,该DVR可补偿电压凸起和凹陷,无需直流储能环节和锁相环,且具有相位自动跟踪能力。采用新的控制策略及电压检测方法,使系统能够快速识别电压凸起和凹陷并做出相应补偿。系统可工作在降压状态,可应用于节能场合,并设有旁路开关,提高了供电可靠性。设计了10 kW实验样机,实验结果表明此处所提出的DVR具有较好的动态响应、补偿及运行性能。     

直接电流控制的配电静止无功发生器用于改善电压质量的研究

介绍了一种采用直接电流控制的用于改善中低压配电网电压质量的新型静止无功发生器(DSTATCOM),其主电路采用基于VSI-SPWM结构的电压型逆变器,指令电流的运算和补偿电流的控制均采用同步旋转参考坐标系。重点论述了DSTATCOM用于抑制电压跌落和电压闪变两种常见的电压质量问题。根据无功指令电流形成的不同方法, DSTATCOM有电流控制模式和电压控制模式两种运行模式。在两种运行模式下对DSTATCOM抑制电压跌落和电压闪变进行了仿真研究,仿真结果表明,电流控制模式适合于抑制电压闪变,而电压控制模式适合于抑制电压跌落。