集成无功补偿和故障抑制功能的一体化变流器及其控制策略

已有一体化变流器存在无法同时进行无功补偿和故障抑制、各桥臂两端承受电压高、动态响应速度慢以及电弧接地故障抑制难等问题,故提出集成无功补偿和故障抑制功能的一体化变流器新型拓扑结构及其控制策略。首先,分析一体化变流器的拓扑结构及其工作原理,提出四桥臂级联H桥变流器的新型拓扑结构,三相桥臂星型连接用于无功功率补偿,在星型连接点与大地间增设一条由单相级联H桥变流器构成的接地桥臂,为变流器直流侧电压控制提供支撑,实现接地故障电流快速全补偿。其次,在分析无功补偿、故障抑制和直流侧电压稳定控制原理和相互作用机理的基础上,提出三者的协同控制策略。最后,利用PSCAD/EMTDC软件对所提一体化变流器及控制策略进行仿真验证,结果表明在直流侧无独立电源的情况下,可同时进行无功补偿和故障抑制。     

单相半桥并联型APF研究

本文针对单相电力电子设备所带来的谐波和无功电流危害电网的问题,研究了一种基于半桥结构的单相并联型APF。首先分析了半桥拓扑结构的工作原理,推导了一种适用于单相电路的谐波和无功电流检测算法,采用该算法并结合三角波比较电流跟踪控制方法,实现了对APF补偿电流的控制。然后为了更好地输出补偿电流,在半桥逆变器的交流侧设计了LCL型滤波器。最后通过Matlab/Simulink仿真表明,单相半桥并联型APF对电网中的谐波和无功电流能够起到很好的补偿效果,验证了系统的可行性。     

无接触供电系统PS补偿结构下效率研究

无接触供电系统采用松耦合感应能量传输,和传统变压器相比,其耦合系数低,因此传输效率较低,这正是制约其发展的地方。从无接触变压器的一次、二次侧的逆变电路,一次、二次侧的无功补偿方式等方面分析了影响系统效率的主要因素,为PS补偿结构下系统效率的提高提供了参考。     

SVC与HVDC非线性协调滑模变结构控制的研究

针对逆变站消耗的无功功率与电压稳定之间的矛盾,采用静止无功补偿器（SVC）对直流逆变站进行无功补偿,从而在改善系统的稳定性的同时,使逆变侧电压更具稳定性。通过建立含有直流功率调制和静止无功补偿器的系统状态方程,并运用非线性系统理论以及变结构控制理论,设计出了直流与静止无功补偿器的非线性协调控制规律。最后对系统进行仿真,其结果表明该控制规律能有效地提高系统的暂态稳定性,并能进一步改善交流系统的电压,达到良好的控制效果。     

基于新型换流变压器的直流输电系统滤波装置

提出一种利用变压器耦合绕组的安匝平衡作滤波机理的新型滤波方式,描述了该滤波方式的原理、接线及实现特点.通过对一具体的整流侧采用新型换流变压器、逆变侧采用传统换流变压器的直流输电系统滤波与无功补偿装置的综合设计与仿真实验,对比分析新型滤波方式与传统无源、有源滤波方式在滤波器设计难易程度、滤波效果、对换流变压器及交直流系统影响上的差异.算例结果与仿真分析表明:新型滤波方式开发了变压器的滤波潜能,采用无源滤波的相似设备达到了有源滤波的相似效果,大大降低了谐波与无功对换流变压器的不良影响,改善了换流桥交流阀侧的电压与电流波形,在直流输电系统各个方面均体现出其独特的优越性.     

链式D-STATCOM的无源性控制

配电网静止同步补偿器(distribution static synchronous compensator,D-STATCOM)由于其突出性能已被证明是配电网无功动态调节的有效手段,然而链式结构D-STATCOM每一相都由多个H桥逆变单元级联而成,是一个非线性多变量、强耦合的系统,难以同时实现无功电流与直流电压稳定均衡的控制.经过等效电路变换,建立单个H桥逆变单元的控制电路模型;基于无源性控制理论,设计无源性控制率,确保了对指令电流的渐进跟踪;通过给定指令电流,实现了链式D-STATCOM的无功电流的控制和直流电压稳定的控制;利用H桥逆变单元之间的能量交换实现了直流电压的均衡控制.仿真以及10 kV、±5 Mvar工程实际应用表明,此控制算法能够在实现无功电流控制的同时实现直流电压的稳定与均衡控制,且稳态特性好、动态响应快、算法实现简单、鲁棒性强,具有很强的工程实用价值,为链式D-STATCOM的研究、发展和产业化提供了基本保障和良好的平台.     

无直流电容单PWM型功率变换器整流桥换流控制

无直流电容单PWM型功率变换器是减少大容量无功元件的新型拓扑之一,该功率变换器具有结构简单、电压利用率高、损耗较低等优点,其难点问题是如何实现整流桥安全换流.本文首先对其工作原理进行分析,然后围绕整流桥换流策略、电压利用率、补偿直流电压波动的SVPWM算法等问题进行理论研究,得出了有效的整流桥换流策略和逆变桥修正SVPWM算法,仿真和实验结果表明所设计的算法正确,为该功率变换器实用化奠定了基础.     

有源电力滤波器与直流偏磁式静止无功补偿器综合补偿系统的研究

针对供、配电站需要对谐波和无功进行综合治理,提出一种新型的有源电力滤波器与直流偏磁式静止无功补偿器构成的综合补偿系统。该系统中有源滤波器与无源滤波器构成新型的混合滤波器,能够同时补偿谐波电流并提供容性基波无功电流,而直流偏磁式静止无功补偿器采用新型的PWM整流器产生控制直流,可快速地提供感性无功电流。该系统采用新颖的拓扑结构,功率器件工作于低压侧,有效地降低有源滤波器和无功补偿器中功率器件的容量。文中介绍了该系统的结构和补偿原理,采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行的仿真表明该综合补偿系统能同时补偿谐波与无功电流,并能抑制可能产生的谐振现象,具有较好的补偿效果。     

双向连续可调无功的SPWM型静止无功补偿器

提出了一种双向连续可调无功的主电路拓扑。该补偿器结合正弦脉宽调制（SPWM）型逆变器直接调节补偿电容器和电抗器上的电压,实现补偿器双向连续可调无功,非常适合于中低压配电系统的无功补偿;克服了传统晶闸管控制电抗器的谐波问题;此外,逆变器的工作容量仅为补偿容量的25%。主电路拓扑采用三相四桥臂结构,可以采用分相控制对负荷无功、不对称等问题进行有效的补偿。最后通过实验验证了该补偿器的可行性和有效性。     

影响无接触供电系统效率的因素分析

无接触供电系统采用疏松耦合变压器传输能量,和传统变压器相比,其耦合系数不高,因此传输效率较低,无接触供电系统传输效率的提高一直是制约其设计应用的瓶颈。本文从无接触变压器的一次、二次侧的逆变电路,一次、二次侧的无功补偿方式和无接触变压器本身等方面分析了影响系统效率的主要因素,为系统效率的提高提供了参考价值。