特高压直流输电系统阀组投退策略

为研究特高压直流输电系统阀组投退策的策略,以云南—广东±800kV特高压直流输电工程为参照对象,借助实时数字仿真器(realtime digita lsimulator,RTDS),分析了整流侧和逆变侧阀组投退顺序,以及旁路开关、触发脉冲、旁通对等控制信号之间的时序配合,研究了特高压直流工程中第2个阀组投入和第1个阀组退出的控制策略。研究结果表明:第2个阀组投入时,触发角限制值为70°,限制时间为10ms,整流侧先解锁逆变侧后解锁,且整流侧需投入电压电流平衡功能;第1个阀组退出时,应整流侧先投入旁通对逆变侧后投入旁通对。第1个阀组退出过程会出现整流侧直流电流短暂断流和逆变侧直流电流剧增现象,后系统自动恢复正常。     

±800kV直流输电系统双12脉动阀组平衡稳定运行及投退策略的仿真研究

我国将在±800kV向家坝一上海特高压直流系统中采用双12脉动阀组串联接线方式，针对该方案的特点，提出特高压直流控制系统的稳态运行控制策略和功能分配策略，实现特高压直流系统的稳态运行和双12脉动阀组中单一阀组的投退顺序控制。介绍该控制策略方案的分层结构和核心控制模块的实现方案，并通过EMTDC仿真验证了单一阀组投退顺序控制的动态过程，结果表明该控制策略方案完全满足特高压直流系统设计的要求。     

± 800 kV直流输电系统双12脉动阀组平衡稳定运行及投退策略的仿真研究

我国将在800 kV向家坝—上海特高压直流系统中采用双12脉动阀组串联接线方式，针对该方案的特点，提出特高压直流控制系统的稳态运行控制策略和功能分配策略，实现特高压直流系统的稳态运行和双12脉动阀组中单一阀组的投退顺序控制。介绍该控制策略方案的分层结构和核心控制模块的实现方案，并通过EMTDC仿真验证了单一阀组投退顺序控制的动态过程，结果表明该控制策略方案完全满足特高压直流系统设计的要求。     

PCS-9550控制保护系统阀组在线投退仿真分析

特高压直流输电系统采用双12脉动阀组串联的方式,在运行过程中单个阀组可能由于故障退出运行,故障处理结束后,需要在线投入阀组。在站间通信正常的情况下,可由控制系统自动协调投退过程,在站间通信故障时,需要由两站运维人员紧密配合,完成在线投退。通过RTDS仿真研究在站间通信故障的情况下,PCS-9550控制保护系统在线投退阀组的策略以及方法,分析原理及投退波形,以期为特高压运维操作及故障处理提供参考。     

特高压多端混合直流输电系统阀组计划投/退控制方法

现有的阀组投入/退出控制策略只适用于特高压两端常规直流输电系统,不能适用于特高压柔性直流输电系统,更不能适用于特高压多端混合直流输电系统。为此,以乌东德电站送电广东广西工程为背景,提出基于混合桥模块化多电平换流器的阀组计划投入/退出控制方法,并对现有常规直流阀组计划投/退控制方法进行改进。在RTDS仿真试验平台上进行硬件闭环测试,结果表明所提阀组计划投入/退出控制方法能够平稳、快速地完成特高压多端混合直流输电系统阀组的计划投/退。     

±800kV特高压直流输电系统运行方式的仿真研究

±800kV特高压直流输电采用双12脉动换流器串联接线方式,结构非常复杂,换流器的基本运行方式和控制策略尚没有确定的方案。对其控制系统的结构,换流器的控制方式和配置,特别是双12脉动换流器之间如何协调控制等问题进行研究具有十分重要的意义。采用PSCAD/EMTDC仿真程序,以云广特高压直流工程为背景,建立±800kV特高压直流输电模型,对双极全压启动、单个12脉动阀组的投入和退出,以及逆变侧交流系统发生单相接地故障等情况进行了仿真。仿真结果表明,±800kV特高压直流输电具有良好的动态响应性能,能够满足长距离大容量输电的需求。传统±500kV直流输电工程的控制策略仍然可以用于特高压工程,整流侧采用定电流控制,逆变侧采用定熄弧角控制可以获得较好的稳态和暂态特性;提出的控制方式、控制策略以及单个阀组投入和退出逻辑对实际工程具有指导意义。     

±800kV特高压直流输电系统运行方式的仿真研究

±800kV特高压直流输电采用双12脉动换流器串联接线方式，结构非常复杂，换流器的基本运行方式和控制策略尚没有确定的方案。对其控制系统的结构，换流器的控制方式和配置，特别是双12脉动换流器之间如何协调控制等问题进行研究具有十分重要的意义。采用PSCAD／EMTDC仿真程序，以云广特高压直流工程为背景，建立±800kV特高压直流输电模型，对双板全压启动、单个12脉动阀组的投入和退出，以及逆变侧交流系统发生单相接地故障等情况进行了仿真。仿真结果表明，±800kV特高压直流输电具有良好的动态响应性能，能够满足长距离大容量输电的需求。传统±500kV直流输电工程的控制策略仍然可以用于特高压工程，整流侧采用定电流控制，逆变侧采用定熄弧角控制可以获得较好的稳态和暂态特性；提出的控制方式、控制策略以及单个阀组投入和退出逻辑对实际工程具有指导意义。     

±800 kV特高压直流输电系统运行方式的仿真研究

±800 kV特高压直流输电采用双12脉动换流器串联接线方式,结构非常复杂,换流器的基本运行方式和控制策略尚没有确定的方案.对其控制系统的结构,换流器的控制方式和配置,特别是双12脉动换流器之间如何协调控制等问题进行研究具有十分重要的意义.采用PSCAD/EMTDC仿真程序,以云广特高压直流工程为背景,建立±800 kV特高压直流输电模型,对双极全压启动、单个12脉动阀组的投入和退出,以及逆变侧交流系统发生单相接地故障等情况进行了仿真.仿真结果表明,±800 kV特高压直流输电具有良好的动态响应性能,能够满足长距离大容量输电的需求.传统±500 kV直流输电工程的控制策略仍然可以用于特高压工程,整流侧采用定电流控制,逆变侧采用定熄弧角控制可以获得较好的稳态和暂态特性;提出的控制方式、控制策略以及单个阀组投入和退出逻辑对实际工程具有指导意义.     

特高压直流输电系统金属旁通支路运行工况分析与对策

在双12脉动阀组串联结构的特高压直流工程中,以下过程可能导致系统进入金属旁通支路运行:直流场开关或刀闸的手动/自动控制、极层保护性闭锁、阀组保护性退出。文中针对各类金属旁通支路运行工况的形成过程进行了阐述,并提出了相应对策。对于金属旁通支路运行工况的处理,应以预防作为主要原则,而以极隔离、中性母线开关失灵保护等隔离手段作为补充措施。文中所提出的对策已在南方电网滇西北至广东±800 kV特高压直流工程中应用,并经工程现场与仿真系统试验验证,可有效解决双12脉动阀组串联结构中的金属旁通支路运行问题。     

柔性直流输电系统同极双阀组直流电压平衡控制方法

采用同极双阀组串联拓扑结构的特高压直流输电系统中,阀组的电气参数差异、电压/电流测量装置的误差都可能导致同极双阀组直流电压的不平衡,严重时将造成设备过压损坏.文中针对柔性直流换流站双阀组串联拓扑结构,在柔性直流阀组基本控制策略基础上,增加阀组均压调整量计算环节,并对有功外环控制及直流侧控制进行了改进,对功能投切逻辑进行分析,之后提出了柔性直流输电系统同极双阀组电压平衡控制方法.搭建了PSCAD/EMTDC模型进行仿真分析,结果表明所提控制方法在稳态和暂态工况下均具有较好的电压平衡控制效果,验证了其正确性和有效性.     

机载DC-DC变换器的研究

介绍了DC-DC变换器在飞机变频电源中的应用,根据飞机用电设备及供电系统的特点,提出了一种带有阻断电容的DC-DC全桥变换器,建立了它的静态模型.在分析了稳定性后,利用Saber软件对系统进行仿真,设计出一台15kW的实验样机,并给出相应的过压、过流保护电路.实验结果表明该电路工作原理正常,完全可以满足飞机供电的要求.     

Three-level converter system

Despite the growing use of three-level converters, practical design guidelines for these systems are not readily available. This article describes such design guidelines for the construction and control of three-level converters. Closed-form loss equations that assist in thermal design and device sizing are provided along with current estimates for sizing link capacitors. The primary commutation mechanisms and the relevant parasitic effects are identified. A low-inductance busplane design is presented for designs featuring dual insulated gate bipolar transistor (IGBT) modules and low inductance snubber capacitor connections are shown. A discussion of the control implementation using a digital signal processor (DSP) and field-programmable gate array (FPGA) platform is also provided.     

矩阵式双向变流器改进型换流策略

针对基于矩阵式变换器的双向变流器电压电流型一步换流策略进行研究。通过分析电压电流型一步换流中存在的问题,指出其在输入相电压相对大小判断不准确时会使得输入电流波形畸变,并提出了基于过渡区间两步换流的改进型换流策略。通过在输入相电压大小相近时设置合适宽度的过渡区间,在过渡区间内采用两步换流,在过渡区间外采用一步换流,从而有效地避免了电压扇区判断错误的情况。最后通过仿真模型和实验样机,对所提出的改进型换流策略的有效性和正确性进行了仿真和实验验证,结果证明所提换流策略能准确地判断电压扇区所在空间,改善输入电流波形。     

矩阵变换器与双PWM变换器的比较研究

分析了矩阵变换器的虚拟交-直-交调制策略,并与电压型双PWM变换器进行了比较,对二者的主要性能指标进行了综合评价,得出矩阵变换器的虚拟交-直-交调制的实质就是电压型双PWM交-直-交变换器的综合协调控制目标一体化实现的结论。矩阵变换器的发展方向为实现模块化、集成化,与电机实现集成,形成机电一体化、集成化的新型电机控制系统体系结构。     

基于CLLC谐振变换器的三级电源变换器单元设计

三级电源变换器因其具备丰富特性而备受青睐.介绍了一种单相三级电源变换器单元的主要设计过程,包括独立控制的输入整流器、中间隔离CLLC谐振变换器以及输出逆变器三个模块.整流及逆变模块均引入比例谐振控制,采用单极性倍频调制.CLLC谐振变换器高频工作实现了开关管的软开关.在Matlab/Simulink中搭建各个模块并集成为单元,进行了输入和输出电压均为220 VAC,隔离级直流电压500～400 V,传输功率为5 kW的仿真验证,可行性良好.这为后续进行单元级联仿真以满足不同应用场景的需要和用碳化硅器件进行单元样机的研制奠定了基础.     

一种新型四象限多电平变流器

提出了一种新型四象限多电平变流器拓扑结构,由级联H桥型整流器、中频变压器和级联H桥型逆变器三部分构成。建立了变流器的能量传输模型,提出了相应的控制方法和调制策略;分析了输入侧变换器的输出电压模型,给出了相应的调制算法流程。阐述了各中频H桥的工作相位的作用,即达到了控制各电容电压平衡的目的,实现了变流器的四象限运行。实验结果验证了拓扑结构和控制方法的正确性。所提变流器拓扑结构省去了传统的工频变压器,降低了变换器体积和重量,可以应用于高压大容量场合。     

Heat-generating electromechanical converter

The design and theoretical aspects of a novel heat-generating electromechanical converter designed for heating and setting in motion a heat-transfer agent are considered.     

新型双输入Boost变换器

针对传统的多输入变换器(MIC)具有电路结构复杂、电压增益低或开关器件电压应力高的问题,提出了一种新型双输入Boost变换器拓扑结构.该拓扑由2个完全一致的基本Boost变换器子拓扑构成,每个基本Boost变换器的功率开关管分别并联一个功率二极管,在单输入状态时一个始终导通.另一个始终关断;在双输入状态时,2个功率二极管全部关断.分析了2种输入状态下的工作原理及各个阶段的工作模态,结果表明该变换器适合工作在双输入状态,且在此状态时可以实现2种不同性质的电源输入,具有电压增益高、开关器件电压应力低等优点.研制了一台输出功率为240 W的双输入Boost变换器原理样机,通过实验验证了理论分析的正确性.     

Isolated high voltage‐boosting converter derived from forward converter

A novel isolated high voltage‐boosting converter, derived from the traditional forward converter, is presented in this paper. As compared with the traditional forward converter, the demagnetizing winding of the transformer in the proposed converter is used not only to demagnetize but also to improve the voltage conversion ratio. Therefore, the duty cycle is not limited, and the utilization of the transformer, also called coupled inductor, can be increased also. Furthermore, the proposed converter maintains the advantage of possessing a non‐pulsating output current, leading to a small output voltage ripple. Moreover, by applying one additional voltage‐boosting winding to the transformer, the voltage conversion ratio can be significantly improved. In addition, an active clamp circuit is employed in the proposed converter to reduce the voltage stress of the main switch, caused by the leakage inductance in the transformer, and the switches can achieve zero‐voltage switching. Finally, the analysis of operating principles, choice of the turns, turns ratio, core size, and each wire size of the coupled inductor are described in detail, and the experimental results with a prototype with 12‐V input voltage, 100‐V output voltage, and 100‐W output power are provided to verify the feasibility and effectiveness of the proposed converter. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Steady-state characteristics of matrix converter

The matrix converter proposed by Venturini is very simple in structure and has powerful controllability. However, there are few applications especially in power electronics fields. This seems to be caused mainly by the fact that such power devices that were fast enough to suppress ringing oscillations in the supply lines and large enough to pay for more devices and more complicated control circuits than in conventional dc-link converter-inverter systems were not available. At present, static induction thyristors (SIThs) have been introduced and a new possibility for the matrix converter has been raised. This paper describes a new control strategy which is simple and practical and allows the output voltage of 0.866 times the supply voltage to be generated. Also, the new firing sequences which eliminate voltage and current spikes are proposed. Steady-state and distortion characteristics of the prototype PWM matrix converter with SITh are shown.