基于TPS的双向全桥DC/DC最小回流功率控制

三重移相控制(TPS)引入了内部移相角,使得移相控制具有3个自由度,因此可改善全桥DC/DC变换器的功率调节范围。通过分析TPS下双向DC/DC变换器的工作原理,建立了变换器输出功率和回流功率的数学模型,并分析了3个移相比参数对输出功率的影响,在此基础上提出了基于最小回流功率控制的TPS策略。最后,将所提控制策略应用于实验样机,并与单移相控制(SPS)和双重移相控制(DPS)进行了比较,实验结果表明,基于最小回流控制的TPS策略可有效提高变换器的效率。     

用于HVDC系统互联的高频模块化直流变压器优化控制策略

针对应用于高压直流输电(HVDC)系统互联的高频模块化直流变压器(HFMDCT),以直流电流纹波及高频环节电流应力大小为优化目标,提出了HFMDCT的直流链匹配多电平控制策略。对HFMDCT在多电平控制方法下的直流电流纹波机理进行了分析;通过采用拉格朗日因子法得到优化高频环节电流应力的直流链占空比条件,并以此为依据提出了高频变压器变比的设计原则;同时,为了在直流电压变化时仍可以保证HFMDCT的运行效率,进一步提出了基于直流链匹配多电平控制策略的直流电流纹波优化控制方法。     

直流配电网MMC-H型直流变压器回流功率的变频优化

研究适用于直流配电网的模块化多电平换流器H桥(MMC-H)型直流变压器,其由模块化多电平(MMC)桥臂、H桥和交流变压器组成。MMC采用阶梯波调制,H桥采用方波调制。推导出基于移相控制的传输功率与回流功率表达式,总结影响回流功率的因素与零回流功率的边界条件。为抑制回流功率,提出了变频优化策略,通过工作频率的变化来调节移相比落入零回流功率区域,减小回流功率与电流应力。最后,搭建实验平台对变频优化控制策略进行验证,实验结果表明变频优化控制策略能够调节移相比,降低电流应力与损耗,提高直流变压器效率。     

基于双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率分段优化控制

双向全桥DC-DC变换器以其重量轻、高功率密度、能量双向流动等优点成为直流微电网中不可或缺的一部分。但双向全桥DC-DC变换器在传统的单重移相控制下存在回流功率和电流应力等问题,尤其当输入电压和输出电压不匹配时,回流功率和电流应力会显著增加。针对输入电压和输出电压不匹配的情况,该文提出了一种双向全桥DC-DC变换器在双重移相下的最小回流功率控制策略。该控制策略通过对回流功率进行分段优化,得到了变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制进行对比分析,发现该文所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提升了变换器的效率。最后基于所提控制策略搭建了实验样机,实验结果验证了控制策略的正确性和有效性。     

能量路由器中双有源桥直流变换器多目标优化控制策略

为提升能量路由器中双有源桥(DAB)变换器的传输效率,同时改善系统的动态特性,该文提出一种基于扩展移相的输出电压模型预测控制与梯度下降算法实现回流功率优化的混合控制策略。首先,建立DAB变换器在单移相和扩展移相控制下的传输功率数学模型,分析回流功率产生机理,并推导扩展移相控制下的输出电压状态空间平均化方程;其次,在DAB变换器输出电压模型预测控制基础上提出基于梯度下降算法的回流功率优化策略。搭建小功率实验样机,并与传统单移相控制进行对比,实验结果证明了该文所提控制策略的有效性及正确性。     

双向直流隔离变换器功率回流的分析及消除

双向隔离全桥DC-DC变换器在直流微网等场合被广泛应用,传统单移相和双重移相控制使得变换器中出现功率回流现象。为消除双向变换器的回流功率,提出一种电感电流过零控制策略。建立双向变换器的功率传输模型,分析电感电流过零控制原理和变换器的工作状态,并设计电感电流过零控制系统。基于FPGA搭建硬件实验平台,验证了所提控制策略消除回流功率的有效性。     

基于双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器动态建模与最小回流功率控制

通过分析双重移相控制下双向全桥DC-DC变换器的软开关约束条件及功率传输特性,提出了满足软开关条件的基于最小回流功率的双重移相控制策略,建立了双重移相控制下变换器的动态小信号模型。最后,通过实验样机,分析了基于最小回流功率双重移相控制策略的变换器动态和稳态特性,对动态模型和最小回流功率控制策略进行了验证。实验结果表明了采用基于最小回流功率控制对提高变换器效率的有效性。     

三相AC/DC型电力电子变压器高频直流环节回流功率优化控制研究

级联H桥AC/DC型电力电子变压器中的高频直流环节通常采用双有源桥电路DAB(dual-active bridge),并通过移相控制方式进行能量传递。单移相控制会在DAB中引入回流功率,增加系统损耗。在由理想直流电压源供电的DAB中,通过改进的移相控制可以显著抑制回流功率。然而在电力电子变压器PET(power electronic transformer)中,交流电网侧的PWM整流环节会引入二次脉动功率,导致其高频直流环节的输入/输出电压变比存在低频脉动,使得现有的回流功率抑制方法难以获得期望效果。针对这一问题,分析了在PET模块电容电压存在低频脉动的情况下,采用单移相和扩展移相两种控制方式下的回流功率分布特征;同时,结合功率通道型三相AC/DC电力电子变压器,提出了功率解耦和扩展移相协同控制的回流功率抑制方法;通过功率解耦控制,抑制模块电容电压中的低频脉动,维持高频直流环节输入/输出电压变比恒定,并结合扩展移相控制,抑制PET中的回流功率。仿真和实验结果验证了所提方案可以有效抑制三相AC/DC型PET中高频直流环节内的低频脉动功率及回流功率。     

基于扩展移相控制的双向有源桥变换器回流功率优化

为了更好地将分布式电源与负荷接入直流配电网,并提升功率传输效率,针对双向有源桥(dualactivebridge,DAB)变换器的运行控制,研究其回流功率的优化控制技术策略。建立基于扩展移相控制的DAB变换器的传输功率与回流功率数学模型,详细阐述回流功率的产生机理,在传输功率特性中引入电路的回流功率特性。其次,分析不同电压转换比下,回流功率与传输功率的耦合关系,提出DAB变换器的回流功率最优控制模型。搭建DAB变换器的实验样机,分析最优回流功率控制下的变换器工作特性,对比研究不同控制策略下DAB内部的回流功率,验证了所提回流功率最优控制模型的有效性。     

电池储能系统的双向DC/DC变换器控制策略研究

研究电网与蓄电池之间的电能变换接口装置,为改善变换器的性能,提出一种基于双重移相控制的电池储能系统的双向全桥DC/DC变换器。从理论上对双向全桥DC/DC变换器的工作特性进行了分析,以抑制电路中的回流功率为目标,根据系统的传输功率与高频变压器两侧的变比理论上推导最优移相控制量,简化移相控制量实现对双向DC/DC变换器实时控制,实现了被控量的稳定,传输效率的提高。最后,搭建的小功率实验样机表明:该控制策略可以有效降低功率传输中的回流功率。     

差分升压逆变器半周期调制及单电流环并网控制

当差分升压逆变器并网运行时,需要保证交直流侧的电能质量,同时兼顾较高的控制性能及控制效率。在对差分升压逆变器并网运行工作原理进行分析后,提出了一种基于半周期调制的单电流环并网控制策略。通过将高频和工频控制相结合的调制方法,减少了处于高频工作状态的开关管数量,降低了功率开关管所承受的开关电压、电流应力和开关损耗。同时,通过对比并网电流信号得到误差信号,随后通过控制器调节来实现闭环控制,使控制结构和控制参数设计得以简化。仿真和实验结果表明所提策略具有提高并网电流质量、快速动态响应、控制结构简单等优点。     

同步和异步联网系统直流受端电网电压支撑能力评估

在异步互联电网和交直流并联电网中研究了短路比系列指标与直流故障引起的受端交流电网稳态电压跌落之间的定量关系。结果表明在异步联网系统中,直流短路比指标能有效地定量指示出直流故障下交流电网的电压支撑能力,而在交直流并联电网中则不能。针对交直流并联电网,提出了改进短路比指标的思路和新指标。仿真结果表明,改进短路比指标能够有效地定量指示出交直流并联电网中直流闭锁引起的交流母线稳态电压跌落水平。     

特高压远距离大容量云电送粤中的稳定问题研究

云电送粤特高压直流输电嵌入交流系统运行，将使送端云南电网面临诸多挑战，其中涌现出的若干稳定问题将对送端电网的安全稳定运行产生重大的影响，亟待深入的分析和研究。介绍了送端云南电网的特点，并分析了云广特高压系统投运后，云南电网将面临交直流相互影响、直流潮流转移导致的电网稳定问题以及送端电网的高周问题。提出针对这些问题的部分研究思路和内容，包括建立全电磁暂态仿真平台开展交直流相互影响的研究；从暂态稳定、电压稳定和低频振荡3方面研究云南电网潮流转移中的系统稳定问题；针对电网高周问题，以机理分析为基础，开展云南电网高周协调控制策略的研究工作。     

柔性直流输电系统接入交流电网的高频谐振风险运行方式辨识

柔性直流输电系统接入交流电网后存在高频谐振的风险,研究表明交流电网运行方式变化与高频谐振的产生存在内在关联。针对交直流系统中的高频谐振问题,首先构建了柔性直流输电系统直流侧和交流侧计及串补站的等效阻抗模型,分析了柔性直流输电系统接入交流电网的高频谐振机理。对柔性直流输电系统交流侧运行方式变化(特别是线路发生N-1、N-2故障)下等效阻抗的变化规律进行了理论分析和总结。此外,提出了一种柔性直流输电系统接入交流电网的高频谐振风险运行方式辨识方法,并以某地区电网局部交直流系统实际数据为例进行仿真,验证了所提辨识方法的有效性。     

A control strategy for a multi-terminal HVDC network integrating wind farms to the AC grid

This paper describes a novel control strategy of voltage source converters (VSC) in large-scale wind farm applications, in order to achieve a constant DC voltage for connecting to the long transmission system based on multi-terminal high voltage direct current (HVDC) technology. The control strategy is based on a multi-loop current and voltage control for tracking the predetermined value of the DC link voltage in the rectifier side station to achieve proper performance in the irregular circumstances of wind farm operation. In addition, the control strategy is able to transmit the maximum input power to the consumption side in different situations in grid side converter. Grid connection of the HVDC system is analysed under two conditions: balanced AC grid, and connection of unbalanced nonlinear load into the AC grid. The control strategy guarantees injection of minimum harmonic current components from the grid to the loads. MATLAB simulation results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed strategy for different types of variations in AC voltage amplitude and frequency of wind turbines output voltage.     

基于三端口双向DC/DC变换器的高增益组合式交直流变换器

储能系统是保证新能源供电系统、微网及大电网安全、稳定、可靠运行的关键。为了应对储能电池电压低对双向交直流变换器电压增益和效率等带来的挑战,提出了一种基于高增益比三端口双向DC/DC变换器的组合式双向交直流变换器。基于交流侧电压周期性波动的特点,利用三端口双向DC/DC变换器同时提供高压母线端口和低压母线端口,使得部分功率仅需经过低电压增益直流变换环节处理,为高增益高效率双向交直流变换提供了有利条件。详细分析了双向组合式交直流变换器的系统架构和工作原理,给出了前后级变换器的调制和控制策略,并分析了组合式交直流变换器的功率传输特性。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。     

基于交直流关联最小雅可比矩阵结构的潮流算法

随着直流输电比例的不断增加,以交流输电为主的电网,其潮流计算必将考虑直流输电影响以及交直流关联的机制等基础问题。为此,文中根据直流输电单元的物理方程,以及其不同控制方式间的相通性,在潮流计算中增加直流输电单元的直流电流作为状态变量,以实现直流输电单元与交流(整流、逆变)系统的有机关联。由此建立交直流混合潮流模型,并基于牛顿法进行求解。该研究在力求保留交直流潮流关联机制前提下,使雅可比矩阵维数最小,实现交直流潮流关联机制的直接可观,为评价或调控交直流混合电网提供基础工具。以22节点系统为例,验证了所提算法的有效性。     

实用单相并网逆变器的设计

光伏发电系统的核心是并网逆变器,根据单相光伏并网逆变器的基本原理和控制策略,设计的单相并网逆变器采用前级DC/DC高频升压,后级DC/AC工频逆变的前后两级结构,这样的设计模式具有电路简单、性能稳定、转换效率高等优点。给出了硬件主回路,DC/DC控制模块选用的是SG3525控制芯片,DC/AC控制模块选用TI公司的DSP芯片TMS320F240作为控制CPU,通过其精确控制使整个逆变器可靠、稳定的工作。