基于柔性直流技术的风电场并网系统电压稳定研究

以霍林河地区某孤立系统为研究对象,以降低系统电压波动和提高系统电压稳定性为目的,提出风电场采用柔性直流方式接入系统。柔性直流输电方式基于具有自换向特性的电压源换流器,并采用脉宽调制技术,实现了有功无功的解耦,从而可进行独立连续的调节。首先对采用不同输电方式和不同风电并网容量的系统进行稳态潮流仿真,负荷节点电压维持在稳定范围内;之后对系统中常规机组故障、负荷故障和线路故障进行暂态仿真,故障后电压波动在允许范围内,并迅速趋于平稳,无需稳定措施。仿真结果表明,风电场可以采用柔性直流输电方式接入系统,系统电压稳定性较常规交流方式有很大提高。     

三线圈无线电能传输系统的恒压控制

针对在无线电能传输(WPT)系统中负载的变化、接收线圈相对位置的变化和输入电源电压波动对输出电压影响的问题,采用三线圈结构,引入开关控制电容(SCC)补偿结构,通过调节SCC结构中双向开关的占空比,实现了输出恒压控制,仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

特高压直流输电系统直流线路电压测量异常对控制保护系统的影响

通过分析特高压直流输电控制保护系统基本策略及控制逻辑,明确电压波动异常的原因,并针对不同情况下直流线路电压测量异常对控制保护系统的影响进行了研究,指出了直流线路电压测量异常波动的特征,同时提出一种针对特高压直流输电系统线路电压波动时灵敏、快速、全面的监视方法,可及时预警,以便采取防范措施,防止电压波动异常导致故障范围扩大。     

用于大规模集中式风电并网的VSC-HVDC频率控制方法

针对大规模集中式风电并网过程中送端系统频率波动以及电能输送损耗严重等问题,提出一种基于电压源型换流器高压直流输电(VSC-HVDC)的大规模风电并网系统频率稳定控制方法。VSC送端换流器通过调节脉宽调制(PWM)移相角来控制交流侧电压相位大小,以达到控制线路有功功率传输的目的,从而保证风电并网系统有功功率的平衡及系统频率的稳定,同时通过调节PWM调制比来调节交流电压,使系统电压维持稳定;受端换流器控制直流侧电压的稳定,以保证VSC-HVDC系统的正常运行。通过在Power Factory Digsilent上进行仿真,验证了该控制策略能显著增强系统的频率稳定性。     

高压直流线路电压异常波动对分接开关控制的影响

高压直流线路电压波动异常是目前困扰天广、高肇及兴安直流输电系统的主要疑难问题之一,主要由逆变侧高压直流线路电压测量异常引起,而至今其根本原因仍不十分明朗。根据分接开关控制原理及实例,探讨了当逆变侧电压测量发生异常时,不仅可能直接影响到本侧分接开关的调整,还可能影响对侧的分接开关调整,并将带来分接开关频繁调节、换流变阀侧电压偏低、传输功率偏低等一系列问题,甚至可能导致低负荷情况下相应极闭锁。这些分析对提高直流输电运行维护水平、在当前状况下确保直流输电系统的稳定运行有一定的帮助。     

高压直流线路电压异常波动对分接开关控制的影响

高压直流线路电压波动异常是目前困扰天广、高肇及兴安直流输电系统的主要疑难问题之一,主要由逆变侧高压直流线路电压测量异常引起,而至今其根本原因仍不十分明朗.根据分接开关控制原理及实例,探讨了当逆变侧电压测量发生异常时,不仅可能直接影响到本侧分接开关的调整,还可能影响对侧的分接开关调整,并将带来分接开关频繁调节、换流变阀侧电压偏低、传输功率偏低等一系列问题,甚至可能导致低负荷情况下相应极闭锁.这些分析对提高直流输电运行维护水平、在当前状况下确保直流输电系统的稳定运行有一定的帮助.     

自适应改进模糊调节电压矢量占空比永磁同步电机直接转矩控制

设计了模糊调节电压矢量占空比永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC),采用开关表选择电压矢量,采用模糊控制器确定电压矢量占空比。仿真结果表明,与传统DTC相比,可有效抑制磁链和转矩脉动,但也存在转矩较大时开关表控制失效引起转矩脉动的问题。针对开关表控制失效问题,提出了采用电压矢量选择策略取代开关表来选择电压矢量的改进控制策略。仿真结果表明：改进控制策略可有效抑制因开关表失效引起的转矩脉动,但动态性能较差。因此,进一步提出采用开关表与模糊调节电压矢量占空比的自适应切换控制。动态下,系统采用开关表控制;稳态下,系统采用改进模糊调节电压矢量占空比控制。仿真结果表明,自适应改进模糊调节电压矢量占空比控制可在保证良好稳态性能的基础上提升动态性能。     

一种低开关频率运行的模块化多电平变换器混合调制策略

近年来,基于模块化多电平变换器(MMC)的电压源型高压直流输电技术得到广泛的应用。为了在不增加开关频率的情况下尽可能减小子模块电容电压波动,同时降低系统输出中的谐波含量,通过结合最近电平逼近调制(NLM)和脉宽调制(PWM)两者的优势,提出一种能够满足高压直流输电要求的混合调制策略。该方法在阶梯调制的基础上加入PWM,对误差信号进行二次调制,采用子模块单元选择法并构造电容电压平均、平衡控制和电流闭环控制,对各桥臂子模块投切状态进行实时反馈修正,使系统在较低的开关频率下仍能对子模块电容电压波动以及输出谐波含量进行有效优化,最后在MATLAB/Simulink平台上验证了该方法是有效可行的。     

基于占空比波表的三相四线整流器控制

三相脉宽调制(PWM)整流器应用广泛。针对三相四线(TPFW)PWM整流器,提出了一种基于占空比波表的电压电流双闭环控制策略。该控制策略电压外环采用波表系数步进调节控制,电流内环采用离散比例积分微分(PID)控制叠加电容电压步进调节均衡控制。该方法能够提高系统功率因数,同时也能抑制整流器输出直流侧电压波动以及实现电容电压均衡。最后在硬件平台上进行实验验证,实验结果表明该控制策略具有抑制输出电压纹波、功率因数高、系统稳定性好等优点。与传统方法相比,该控制方法控制简单,易于工程实践     

一种新的电压型PWM整流器直接功率控制策略

该文通过电压型PWM整流器的数学模型，分析了现行直接功率控制（DPC）系统的原理及性能。由于DPC系统功率内环采用一个开关表同时控制瞬时有功功率和无功功率，导致暂态过程中功率、直流电压出现了较大的波动；同时，在负载电流扰动时会产生较大的直流动态压降。对此，提出了交替采用有功功率开关表和无功功率开关表的双开关表控制新策略，可提高系统的动、静性能；同时，在负载电流扰动时，通过负载电流反馈控制双开关表转换信号的占空比，可减少直流动态压降或消除稳态直流压降。仿真和实验结果，证实了双开关表控制策略的可行性。     

政平换流站的无功功率控制

龙泉-政平±500kV直流输电系统自2003年6月正式投运,起着联系华中和华东两大区域电网的重要作用,研究其无功功率控制软件RPC的功能、结构和控制方法对其安全可靠运行和其他直流输电工程建设有着重要意义。为此介绍了政平换流站绝对最少滤波器等控制功能的控制模式。并简要说明了该站无功功率控制系统运行情况,指出需注意的问题以供同行业参考。     

双有源桥钳位变换器的简单PWM移相控制策略

针对传统移相控制方法下双有源桥变换器会产生较大电流应力和在宽电压范围下低效率运行的问题,提出一种面向双有源桥钳位变换器的简单PWM移相控制策略。首先,利用钳位开关的运行周期和占空比取代变换器内移相比,以简化原边H桥工作过程并提高控制自由度。然后,计算了副边H桥开关管的占空比。通过分析所提出的移相控制策略的工作原理和软开关特性,推导出以传输功率标幺值为控制量的线性大信号模型。最后,采用基于TMS320F2808为控制器的实验平台进行验证。实验结果展示了简单PWM移相控制降低了变换器的电压应力和电流应力,显著提升了变换器的传输效率。     

基于定频PWM稳压的电流互感器取能电源设计方法

针对输电线路电流大范围波动导致在线取能装置能量溢出问题,利用脉冲宽度调制技术能够有效地对取能装置进行稳压。计及常规高频PWM信号所引起晶体管的死区问题,在常规PWM稳压的基础上提出了一种能够自适应稳压同时在电流巨大时不需要高频PWM波的取能装置。首先在分析电流互感器取能原理的基础上建立取能负载模型,推导出负载电压与电流互感器母线电流的关系,通过引入开关电路,由固定频率PWM脉冲信号控制晶体管的导通与关断,从而解决电流过大时能量溢出问题;同时构建仿真实验平台,仿真验证该方法能够在母线电流变换的条件下达到自动调节取能负载电压的效果,证明了所提方法的可行性。     

Three-phase voltage-fed type PWM power converter via power factor control

Recently, the voltage-fed type PWM converters have been investigated for their ideal and inherent properties as a dc power source. However, the current control system generally used may be somewhat complicated due to dc voltage detection. We propose here a simple control system of the PWM converter using the power factor control in which dc voltage detection is not always needed. In this system, the dc voltage is given by the line voltage and the modulating index of the PWM converter. The principle of the PWM control system is shown at first. From the simplified circuit model and its phasor diagrams, some basic relations of the PWM converter system are obtained and some fundamental characteristics are shown. From these investigations, it is seen that the phase control region is restricted to a certain angle, which depends on the setting power factor, the modulating bypass index of the PWM and the load. Under the operating condition of unity power factor, it is given by ±π/4 for both the converting and inverting operations. The system can be operated over the all-control range of the modulating index by restricting the angle to this critical value for the angle over this control range. The ideal operating characteristics as a dc power source can be verified by some experimental results, including the operating waveforms of line current, the steady state characteristics and the transient response between both operations of the converter and inverter. In this system it is simple to construct the control circuit; it also has some inherent and excellent characteristics as a voltage fed type dc power source. This control system may be applicable to any types of PWM converter used today.     

A simple PWM method for improving lamp current crest factor of valley‐filled electronic ballast

In this paper, a PWM method to improve the lamp current crest factor (CCF) of the valley‐filled electronic ballast (VFEB) is presented. The VFEB has merits of high power factor, simple structure, and low cost. However, it results in an excessive CCF, which will shorten the lifetime of low‐pressure discharge lamp. The proposed method controls switching duty ratio by feeding forward the dc‐link voltage waveform of VFEB. It decreased the duty ratio with rising of dc‐link voltage. Therefore, the proposed method could restrain the lamp peak current and improve the lamp CCF. The control block diagram and basic theory are introduced to improve the CCF. The computer simulations verify the proposed method and derive a minimum lamp CCF. The experimental results demonstrate that the lamp CCF was reduced from 1.9 to 1.58, the ac line power factor is 96%, and the input current THD is 29.3%. The fixed switching frequency operation gains a satisfactory power quality. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于PWM自适应稳压电流互感器的取能电源设计方法

针对输电线路电流大范围波动导致在线取能装置能量溢出的问题,在常规PWM稳压控制基础上设计了一种当母线电流变化时自适应稳定输出取能负载电压的在线取能装置。在分析电流互感器取能原理的基础上建立取能负载模型,推导出负载两端电压与输电线路母线电流之间的关系。通过在负载前引入开关管和滤波电路,在不考虑开光发热和死区时间的基础上由PWM脉冲信号控制导通与关断,解决电流过大时能量的溢出问题。给出了稳压电路的实现形式,建立了整个装置的等效模型。通过构建Matlab/Simulink仿真实验平台,证明了该方法能够在母线电流变换的条件下达到自适应调节取能负载两端电压的效果,有效地改善取能装置在宽范围输入电流下的发热状况。     

向无源电网供电的MMC-HVDC稳态运行区域分析

柔性直流输电能够为无源电网供电,连接无源电网时,MMC功率传输极限有待深入研究。基于开关函数推导了dq旋转坐标系下的MMC详细解析模型,定量分析调制信号、桥臂电流、子模块电容电压波动和自身容量限制等约束条件对换流器输送功率极限的影响。研究表明换流器的功率输送主要受最大调制比和电容电压最大允许波动约束,而且子模块电容过小会明显降低MMC功率输送极限。投入环流控制器可使MMC较大程度地摆脱子模块电容电压的限制,提高为无源电网供电的能力。最后在PSCAD/EMTDC上仿真验证了稳态运行区域计算方法的有效性。     

无电压传感器的准直接功率并网变流器控制方法

针对传统基于虚拟电机磁链的无电压传感器方法电压波动较大问题,结合二阶广义积分原理与占空比信号提出一种电压观测器以代替电压传感器获取更加精准的网侧电压信息。依据瞬时功率理论,在两相静止坐标系下,采用基于PQ开环的准直接功率电压定向控制策略,实现了并网变流器的四象限工作状态运行,电流内环采用比例谐振控制器保证指令电流快速无差跟踪。对比分析网侧电压信号谐波畸变率,实验波形表明:所提方法不需要电压传感器与电流解耦控制环节,且谐波含量低,可获得较传统方法更准确的网侧电压信号,提高了系统运行的稳定性与可靠性。     

电网故障下交流励磁双馈风力发电机变流器建模与控制

双脉宽调制(PWM)电压型变换器作为交流励磁双馈风力发电机的励磁电源,在风力发电系统得到广泛应用.电网故障时,要求网侧变换器直流链电压波动较小和转子侧变换器能有效控制转子电流,来实现发电机的不间断运行.以双PWM变换器的数学模型为依据,在电网故障时,将网侧变换器以转子侧变换器瞬时输入电流波动为附加前馈量的双环电压控制策略,转子侧变换器考虑定子磁链暂态的定子磁链定向控制策略.仿真结果表明了所提出的联合控制方案在电网故障发生和切除时能稳定控制直流链电压和转子电流,提高了DFIG风力发电系统电网故障下的不间断运行能力.     

开关磁阻电机再生制动控制方法

针对开关磁阻电机再生制动控制中存在制动电流波动大的问题,提出一种基于电流预测的开关磁阻电机再生制动控制方法。分析了电机制动过程中其对应功率开关的工作模式及相应状态向量的确定方法,研究了基于电流预测的开关磁阻电机再生制动控制的具体设计方法,并对其效果进行了仿真验证,同时与传统变制动相电压占空比控制法进行了对比仿真分析,结果表明,该控制方法相对于传统变制动相电压占空比控制方法显著减小了电机制动电流和制动转矩的波动程度,从而有效提高了其制动运行的稳定性,具有较好的应用价值。