Proposal of voltage transient sag compensator with controlled gradational voltage

This paper presents a new concept for a voltage transient sag compensator and the experimental result of its 400‐V‐class compensator. This compensator is composed of the series connection of some inverter units with gradational output voltages. Because each output voltage is different by 2ⁿ times, an approximate sinusoidal voltage is generated by controlling operation of each inverter and compensates voltage sag of the power line. The compensator can be directly installed in a power line without an insertion transformer and a large filter, and thus it is expected to be a compact and economical system. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 154(3): 65–72, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20289     

链式动态电压恢复器的新型控制策略分析与设计

链式动态电压恢复器(DVR)作为一种有效的改善电压跌落问题的设备,近年来已经逐步应用于电力系统中,用以改善用户的电能质量.为此,将级联多电平技术与载波移相技术相结合,针对6 kV配电系统设计了5MVA无耦合变压器的11电平链式DVR,通过将级联多电平逆变器等效线性化,在传统单闭环控制系统基础上,在电压外环控制的同时,引...     

基于基波磁通补偿的串联混合型APF滤波特性分析

在基于基波磁通补偿的串联混合型有源电力滤波器(APF)中,由脉宽调制逆变器实现了一个受控基波电流源.串联变压器一次侧的系统电源与系统阻抗、无源滤波器和非线性负载共同作用,使串联变压器二次侧端口呈现一个谐波干扰电压,导致逆变器输出电流中含有一定谐波,影响了滤波器的滤波效果.文中以脉宽调制逆变器为核心,建立了滤波器的数学模型,并对其滤波特性进行了分析.提出了改善其滤波效果的3项有效措施,即适当增大逆变器输出滤波电感、合理选择串联变压器原副方变比、采用电压前馈控制技术.设计了一套基于数字控制的10 kVA APF样机,实验结果证明了原理分析的正确性.     

A Low‐Loss Medium‐Voltage Inverter Applying Series Connected General Purpose 1.2 kV Insulated Gate Bipolar Transistors with Accurate Voltage Balancing Techniques

This paper presents a medium‐voltage inverter applying series connected general‐purpose 1.2 kV insulated gate bipolar transistors (IGBTs) as a switching device to achieve low switching losses compared to inverters applying high‐voltage IGBTs with over 3 kV rating. Gate signal synchronization, which is essential to keep the balance of collector‐emitter voltages across the IGBTs, is achieved by magnetically coupling all gate lines using a simple two‐windings transformer. In order to obtain better voltage balancing, influence of stray capacitance distribution associated with an insulating substrate in a two‐in‐one IGBT module on the voltage sharing is investigated, and an optimized layout of heat sinks for the IGBT modules is proposed. To validate some performances concerning the device losses and the voltage sharing, a 170 kVA inverter based on three 1.2 kV IGBTs connected in series is built and evaluated. The experimental results are shown. Copyright © 2007 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

辅助互感器串联补偿技术在供电型电压互感器电压调整中的应用

针对供电型电压互感器供电电压随负荷而变化的实际情况,介绍了一种基于辅助互感器串联补偿技术的供电电压补偿方法。以一台额定一次电压为110√3 kV,额定容量为60 kV·A的单相供电型电压互感器为例,计算了其供电电压及供电容量随负荷容量及功率因数的变化率。依据变化率,设计了基于辅助互感器的供电电压自动补偿回路,可实现对供电电压±4.4 V、±8.8 V、±13.2 V、±17.6 V、±22.0 V、±26.4及±30.8 V的补偿量。分别对功率因数cos φ=1和cos φ=0.89（感性）2种情况的不同负荷容量下供电电压补偿效果进行验证,试验结果表明：增加了辅助互感器自动串联补偿回路后,供电型电压互感器的供电电压变化率由–1.80%~11.36%提高到了–3.000%~0.045%,完全满足标准对单相220 V供电电压质量的要求。采用辅助互感器的自动串联补偿技术,可以实现对供电型电压互感器供电电压的补偿,解决了由于农村负荷功率因数低,高峰负荷期供电电压偏低的问题,对提高用户电压质量提供了保障。     

基于半绝缘电压串联加法的工频电压比例自校系统

为了提升110kV工频电压比例标准自校系统国家标准的准确度等级,使其满足电网快速发展和开展0.005级及以下准确度级别电压互感器的检定/校准工作的需求,研究并提出了半绝缘互感器电压串联加法溯源线路。通过对半绝缘和全绝缘互感器电压串联加法线路数学模型误差的分析比较,得到基于半绝缘互感器电压加法的自校系统准确度等级更高,并具有很好的开放性。试验结果表明,新自校系统达到了预期的技术指标。     

10kV系统动态电压恢复器的仿真研究

动态电压恢复器作为一种新型电能质量调节设备,它能够快速而有效地有效抑制电网电压波动,保护了敏感负载。文章针对10kV系统中的动态电压恢复器进行了仿真分析,利用移相式整流变压器从备用10kV电网获取能量,同时保证电流无谐波。级联式多电平逆变器使用载波移相调制技术串联接入电网,经过仿真分析发现,在电压跌落时刻,动态电压恢复器能及时补偿电压,保证负载电压的稳定。     

半桥变换器与多变压器次级串联的超级电容均压

针对于超级电容串联储能系统中单体电压不均衡的问题,介绍了一种基于半桥变换器和多变压器次级串联的均压电路,可利用多次级绕组减小因变压器单元漏感误差而引起的超级电容单体电压不均衡。该电路结构简单,还可以均衡超级电容器的电压,恒定开关频率和占空比时不需要反馈控制环节。通过分析半桥变换器每个工作模态,建立了输出电压方程,推导了串联超级电容电压均衡方程。根据电路特性,分析了变压器匝比设计方程及实现软开关变压器原边漏感要求。仿真及实验结果表明此均压电路具有均压速度快且均压效果好的特点。     

GIS内电压互感器现场误差智能化校验系统设计与实现

GIS内电压互感器误差现场校验时,由于其分布电容的不确定性,常规的试验方法存在升压困难及操作复杂的问题。基于先调频后调感的技术和多年的现场工作经验,本文设计和实现了GIS内电压互感器现场误差智能化校验系统。论述了校验系统的组成及实现方案,提出了以低压调频谐振的方式计算被试电压互感器分布电容量的方法,给出了程控可调高压谐振电抗器结构设计方法,介绍了智能变频控制电源软硬件设计方法。实验表明,该校验系统能准确计算被试电压互感器分布电容量,自动调节程控可调高压谐振电抗器的电感量,自动实现谐振升压和误差校验,提高了现场校验技术水平、工作效率。     

Mitigation of third‐harmonic voltage for three‐phase four‐wire distribution system based on a series active filter for neutral conductor

This paper proposes a series active filter for mitigation of the third‐harmonic voltage in a three‐phase four‐wire power distribution system in a building. The active filter which consists of a single‐phase inverter can suppress the harmonic voltage of the system. The active filter is characterized by acting not only as a capacitor but also as a resistor for the third‐harmonic components. A Hilbert transformer is applied to the controller of the active filter in order to realize accurate third‐harmonic detection on a single‐phase active filter. Measurement results of harmonic distortion of source voltage in a building is also shown in this paper. It is clarified in a simulation and experiment that the active filter can suppress the third‐harmonic voltage without increasing neutral conductor current. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 150(1): 62–70, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10379     

用中功率低压变频器调节大功率风机和泵用中压电机转速

介绍一种用中功率IGBT低压变频器调节大功率风机和泵用中压电机转速的方法———转子变频调速。主电路简单 ,无大变压器及电抗器 ,运行功率因数高 ,谐波小 ,起动和旁路容易。     

互感器二次压降及二次负荷模拟测试系统研究

互感器二次压降及二次负荷直接关系到电能计量的误差,是电力系统必须定期检定的项目。本文研制了一套用于电力技术人员培训用的模拟测试系统,采用三相电压电流源来模拟互感器的二次侧输出,用电阻、电抗序列模拟互感器的二次负荷及压降,接线方式包括三相三线制和三相四线制两种。以数字信号处理器(TMS320F206)为核心控制器,来控制各个模拟设备的参数,并通过A/D转换和运算放大等电路来采集电压、电流、功率因数等参数,整个系统由上位机软件进行控制,采用RS485串口通讯协议。实践表明该系统具有较好的稳定性和可靠性,模拟测试的各项指标符合现场测试的技术要求。     

基于改进一阶LADRC光伏逆变器母线电压控制

两级式光伏逆变器的中间直流母线电压的稳定性是光伏逆变器良好的发电质量和长期运行的关键。光伏逆变器的发电功率易受到光照强度、温度等环境因素的影响,该功率波动会在直流母线电压上产生较大扰动。为了提升直流母线电压的抗扰性,改善逆变器的控制性能,提出了一种基于改进一阶线性自抗扰控制（LADRC）的光伏逆变器母线电压控制策略。采用改进一阶LADRC对逆变器双环控制中的电压外环控制器进行设计。在传统LADRC的线性扩张状态观测器的基础上,将状态变量表达式中系统控制量的分量去除,使得状态变量的观测误差方程中只含有与系统输入量相关的误差分量,减小了状态变量的观测误差。新增状态变量并引入前一控制周期的系统控制量,根据总和扰动表达式对总和扰动重新进行估计并补偿。在频域上对改进LADRC的控制性能进行分析,相较传统LADRC而言,改进LADRC的系统带宽增大,动态跟踪能力增强,在中低频段具有更小的扰动增益。仿真和试验表明改进LADRC具有更短的调节时间,系统动态性能具有较好的提升,直流母线电压的抗扰性增强。     

光伏并网逆变器电压跌落模型电流预测控制方法研究

针对传统光伏逆变器低电压穿越技术存在的不足,提出一种基于模型电流预测控制的低电压穿越控制方法,能够有效提高光伏逆变器的输出特性及响应速度。该策略通过逆变器预测模型得到预测电流,将有功、无功电流分量预测电流与给定电流误差之和作为价值函数进行最佳电压矢量的选取。针对系统不同运行状态自动平滑切换优先有功和优先无功两种控制模式,提出一种低压穿越输出电流控制方法,有效提高了光伏逆变器低压穿越能力。最后,通过Matlab/Simulink仿真及实验,验证了所提控制策略的正确性及有效性。     

基于电网电压前馈补偿的光伏并网逆变器零电压穿越控制

根据相关国家标准要求,大型光伏并网逆变器需具备零电压穿越(ZVRT)能力以防止其发生低压自动脱网,从而影响电力系统正常稳定运行。在分析光伏并网逆变器ZVRT标准的基础上,详细讨论了逆变器实现ZVRT的各项关键技术,包括电网电压正负序分离及锁相、逆变器有功和无功电流控制、电网电压不平衡时系统控制等。在此基础上,进一步提出向系统电流环引入电网电压前馈分量相位超前补偿环节,以改善逆变器故障穿越瞬间并网电流过冲现象。最后,利用RTDS和一台500 k W样机的实验结果验证了所述光伏并网逆变器ZVRT控制策略的正确性和有效性。     

一种新型光电式一体化电流电压互感器

介绍了一种将光学电流互感器和光学电压互感器同放于一个绝缘体内,可同时测量电流和电压的光电式一体化电流电压互感器。电流互感器采用法拉第镜式光学电流传感技术,电压互感器采用全反射光学电压传感技术,采用双光路补偿技术解决光强衰弱以及干扰双折射引起的误差。装置在佳木斯110 kV佳西变电站糖厂线试运行,运行情况良好,满足现场实际要求。     

一种高压侧自具电源的设计

介绍了一种应用于高压侧电子装置中的电源方案:通过一个特制的电流互感器(CT),直接从高压侧一次母线电流获取电能,凭借在CT和整流桥之间串联的一个电感,大大降低了施加在整流桥上的感应电压并限制了CT的输出电流,起到了稳定电压和保护后续电路的作用,成功地解决了高压侧有源电子设备的电源问题。     

A New Phase-Shifted Cascade High Voltage Inverter

This paper presents a unique novel design of the phase-shifted cascade high voltage inverter. The high voltage inverter utiJizes fewer power switches and supplies a balance load. The usage of phase shift transformer and phase shifting SPWM ensures that input and output harmonic wave content is low and output voltage change (du/dt) has a low rate, meeting all the requirements of the power authorities. The most outstanding feature is the energy saving with very fast cost recovery.     

LLC resonant DC–DC converter with series‐connected primary windings of transformer

This paper proposes a zero‐voltage switching (ZVS) LLC resonant step up DC–DC converter with series‐connected primary windings of the transformer. The series resonant inverter in the proposed topology has two power switches (MOSFETs), two resonant capacitors, two resonant inductors, and only one transformer with center‐tapped primary windings. The power switches are connected in the form of a half‐bridge network. Resonant capacitors and inductors along with the primary windings of the transformer form two series resonant circuits. The series resonant circuits are fed alternately by operating the power switches with an interleaved half switching cycle. The secondary winding of transformer is connected to a bridge rectifier circuit to rectify the output voltage. The converter operates within a narrow frequency range below the resonance frequency to achieve ZVS, and its output power is regulated by pulse frequency modulation. The converter has lower conduction and switching losses and therefore higher efficiency. The experimental results of a 500‐W prototype of proposed converter are presented. The results confirm the good operation and performance of the converter. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

电容式电压互感器电压暂降测量误差分析及校正

电压暂降是影响现代电网最为突出的电能质量问题之一,在进行大范围高压系统电压暂降监测时,必须考虑到含储能元件的电容式电压互感器（capacitor voltage transformer,CVT）所造成的不利影响。根据CVT结构推导了其测量电压暂降的误差并指出了影响该误差的内外部因素,而后构建了仿真模型,详细研究了暂降初相角、残余电压、CVT参数及负荷对电压暂降持续时间、暂降幅值以及相位跳变等特征量的影响及敏感度,最后提出一种基于虚拟阻抗补偿的CVT电压暂降测量误差校正方法,消除了电压暂降不确定性造成的测量误差多样性问题,仿真结果表明该方法的有效性,为普遍采用CVT的高压系统电压暂降准确测量提供了可行的校正方案。