采用MMC变流器的VSC-HVDC系统故障态研究

在交流侧系统电压发生不对称故障时,对基于模块化多电平变流器(MMC)的轻型直流输电系统(VSC-HVDC)的控制进行了研究.基于MMC的系统数学模型,针对故障系统中存在零序电流通路的特点,提出了故障时的系统正负零序控制器.为在故障时尽量保持原有有功功率的传输,并保证故障电流满足系统安全运行的条件,提出了故障时的系统有功功率控制策略.通过仿真软件PSCAD/EMTDC验证了所提控制器和控制策略的有效性.     

一种组合换流器内部直流电压均衡控制方法

模块化多电平换流器(MMC)适用于高压大容量柔性直流输电系统,采用基于MMC的组合换流器拓扑是提升直流输电电压等级和容量的有效手段之一。首先,分析了组合换流器的拓扑和稳态基本控制策略,以及系统直流电压扰动时各换流单元的能量和电压变化趋势,指出其稳态运行时存在串联换流单元电压不均衡问题;然后,提出在定功率站附加电压均衡控制策略,即在有功控制通道上叠加一个均压控制量,以实现换流器内部直流电压的均衡控制和功率均分。最后,在PSCAD/EMTDC环境下搭建基于MMC换流单元的组合换流器双端直流系统仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

LCC-MMC混合三端直流输电系统送端交流故障下的不间断运行协调控制策略

为实现基于电网换相换流器与模块化多电平换流器（LCC-MMC）的混合三端直流输电系统送端交流故障下的直流低电压穿越,提出兼顾传输容量与响应速度的自适应电压协调控制策略及有功功率分配策略。在维持故障期间功率续传的前提下,定量分析了模块化多电平换流器（MMC）的降压值以减少传输功率的绝对值损失量,并设计MMC根据本地直流电流偏差快速减投子模块总数的降压方式;考虑到半桥型MMC的调制比约束,设计正极MMC定量吸收无功功率与负极MMC动态调整交流电压参考值的换流站极间协同控制策略;同时,为抑制从站的过电流及避免送端严重交流故障时主站的潮流反转,提出各受端换流站有功功率自适应调整的控制方式。最后通过对输电系统送端交流电压跌落不同幅度时的故障穿越效果进行仿真分析,验证了所提控制策略的有效性。     

电网故障时模块化多电平换流器型高压直流输电系统的分析与控制

电网故障条件下模块化多电平换流器型高压直流输电系统的控制策略是目前亟需进行的一个研究课题。为此,基于Kirchhoff定律,给出了描述模块化多电平换流器(MMC)交流侧和直流侧动态特性的通用动态数学模型。该模型不仅适用于交流电网对称状态,而且适用于交流电网不对称故障状态,并考虑了换流变压器漏感的影响。根据对称分量法将换流器的通用动态数学模型分解为包含正序和负序分量的2个子系统,引入了换流器的正序和负序电流矢量解耦控制器以及外环功率控制器,可以实现在交流电网正常以及故障状态下对模块化多电平换流器型高压直流(MMC-HVDC)输电系统的有效控制。设计了电网故障期间MMC输送功率的动态限幅控制,可以根据故障的种类和程度调节输送功率的限幅值,防止开关器件过载。指出了总直流电流在3个相单元之间的分配在交流系统对称状态下是基本均匀的,而在交流系统不对称故障状态下是不均匀的。仿真结果验证了所设计的电网故障时MMC-HVDC控制器的有效性和正确性。     

基于最大调制比的LCC-MMC混合直流交流侧故障控制策略

对现有常规直流工程进行逆变站柔性化改造,是解决多馈入直流输电系统潜在级联换相失败问题的一个有效方案,改造后的混合直流系统整流站沿用电网换相换流器,逆变站新建模块化多电平换流器。首先对电网换相换流器和模块化多电平换流器(LCC-MMC)混合直流系统的拓扑结构、基本控制方法以及整流站交流侧故障时功率骤降问题进行了阐述。然后,针对上述问题,提出了基于最大调制比的交流侧故障控制策略,在整流站交流侧故障时,该策略能够通过调节逆变站模块化多电平换流器的调制比,维持直流电流的恒定,降低混合直流系统传输有功功率的跌落幅度,从而减小传输功率骤降对逆变站交流系统的冲击。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了混合直流输电系统的仿真模型,验证了所提控制策略的有效性。     

适用于远距离大容量架空线路的LCC-MMC串联混合型直流输电系统

提出了一种适用于远距离大容量架空线路的基于电网换相换流器和模块化多电平换流器(line commutated converter-modular multilevel converter,LCC-MMC)的串联混合型直流输电系统。该系统能够灵活控制有功功率和无功功率,且能够依靠LCC和MMC的协同控制应对交直流故障。首先提出了稳态下系统的控制方式;进一步地提出了交流故障下系统的控制策略,以使整流侧交流故障下系统不发生断流和逆变侧交流故障下系统仍能保持一定的功率输送能力;基于闭锁状态下MMC的输出电压特性分析,提出了直流故障下系统的控制策略。通过时域仿真验证了所述交直流故障下控制策略的有效性。     

混合级联多端直流输电系统的功率协调控制策略

针对一种整流侧采用电网换相换流器（LCC）,逆变侧采用LCC与多个模块化多电平换流器（MMC）串联的混合级联多端直流输电系统进行了研究。为解决目前已有的控制策略无法对逆变侧各换流站输送功率进行独立控制的问题,为逆变侧换流器设计了附加功率的协调控制策略,实现了对有功功率的独立灵活控制和MMC之间的功率互相支援,并为系统设计了故障控制策略。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了该直流输电系统模型并对所提出的协调控制策略进行了仿真验证。结果表明,附加功率的协调控制策略能够实现对逆变侧各换流器输送有功功率的独立控制,并且在系统发生故障后具有良好的故障恢复特性。     

电网电压不平衡时模块化多电平换流器直接功率补偿控制策略

为了进一步提升电网电压不平衡时模块化多电平换流器型高压直流输电(MMC-HVDC)的电能传输质量,在αβ坐标系下提出一种无需交流电流正负序分离的MMC直接功率补偿策略,并对电网电压不平衡时MMC交流侧功率和瞬时功率进行了理论分析;针对MMC的零序环流将进入直流侧引起直流电压/电流2倍频波动的问题,基于比例谐振控制器设计了环流抑制控制器;最后在PSCAD中建立仿真模型验证所提出的控制策略和理论分析。仿真结果表明:在电网电压不平衡工况下,在消除负序电流和抑制有功功率波动2种控制目标下,MMC直流电压均可能出现2倍频波动,所设计的直接功率补偿控制系统可以分别有效地抑制网测负序电流或交流侧有功功率的2倍频波动,环流抑制控制器可以有效抑制直流侧2次波动。     

基于 MMC 的柔性直流系统控制策略研究

模块化多电平换流器作为柔性直流输电系统的常见换流器拓扑结构,对其进行控制策略研究具有重要意义。首先介绍了MMC的拓扑结构和基本工作原理,推导得到了MMC-HVDC的简化电路模型,设计了dq坐标系下的内环电流控制器及外环控制器;然后研究了MMC-HVDC系统下的有功/无功控制策略,并在PSCAD/EMTDC中搭建了双端MMC-HVDC系统并进行仿真研究,仿真结果表明了该电路模型的正确性及控制策略的有效性。     

提升电网单相接地故障时MMC功率送出能力的改进控制策略

为应对电网故障时柔性直流输电系统受端换流站功率送出能力大幅降低,导致直流母线电压迅速升高,威胁系统安全稳定运行的问题,提出了提升电网单相接地故障时受端换流站功率送出能力的改进控制策略。首先,针对换流变压器采用不同接线组别时,电网单相接地故障对于模块化多电平换流器功率送出能力的影响进行研究;在此基础上,提出了一种模块化多电平换流器改进控制策略,通过抑制零序电流来提高模块化多电平换流器的功率送出能力;最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台构建了风电场柔性直流并网模型并进行了仿真研究。研究结果表明:将所提出的改进控制策略应用于采用Y_0/Y_0接线组别变压器的模块化多电平换流器,可有效提升其功率送出能力,从而大幅降低耗能电阻的容量需求,减少工程建设成本。研究结果验证了所提控制策略的有效性。     

汽轮发电机组轴系扭转振动的计算

本文以大型汽轮发电机组轴系为基础,利用传递矩阵解析地求解其扭转振动的固有频率和主振型,并根据主振型的正交条件进行坐标变换同时解耦。最后在主坐标下求解轴系在任意扭矩作用下的动力响应。算例和工程实际问题的计算结果与解析解完全一致。     

我国大型电机和水轮机产品技术的发展

建国以来,我国大电机和水轮机行业产品技术发展很快。尤其是近10年来,通过技术引进和与国外合作生产,主要产品的技术经济指标达到了世界先进水平。本文简要地叙述了这一时期本行业取得的巨大成就,包括产品水平、生产能力、试验研究手段及科学研究成果。     

汽轮发电机定子绕组端部短路事故的分析与防止

文章总结了产生定子端部线棒事故的原因和防止措施。分析指出仅从改进设计与制造质量是不足以防止事故的,氢气湿度与温度、冷却水温度、防止油泄漏等都应加以控制。制造与运行的综合措施是防止事故的方法。     

用有限元法计算水轮发电机定子铁芯的磁振动

分析了次谐波引起的定子的磁振动,用有限元法计算了定予铁芯的固有频率,并讨论了边界条件对自振特性的影响。     

水轮发电机磁极线圈高压匝间试验装置的研制

本文介绍了L、C串联谐振电路在电感线圈上产生高压的原理,利用这种电压对电机磁场绕组进行高压匝间试验的方法及其在实际生产中的应用效果。     

水轮机微机调速器PID调节器的实现及其稳定性分析

本文在介绍水轮机微机调速器PID调节器的几种实现方法的基础上,建立其离散模型,并通过稳定性分析得出调节器的较佳模式。     

水轮机固定导叶的自振特性

首先模拟原型观测两端弹簧刚度,用20节点等参元求解固定导叶在空气中的自振特性;进而推导了固定导叶的水体附加质量,并计算其在水中的自振特性。     

汽轮发电机转子绕组不稳定接地的寻找与消除方法

本文论述了怎样判定汽轮发电机励磁回路接地的区段以及将不稳定接地变成稳定接地和取护环前计算确定接地点具体位置的方法,并均以实例验证。     

应用混合离散变量方法实现大型水轮发电机优化设计

本文分析讨论了大型水轮发电机优化设计特点,并对适合于大型水轮发电机优化设计的混合离散变量方法进行了研究,提出了对离散变量的搜索策略。实例计算结果表明,这种方法具有一定的优越性。     

基于FPGA的高速计数器设计

为了提高工业控制器中高速计数器的计数频率和扩展计数模式,介绍一种利用FPGA,通过VHDL语言设计的高速计数器,有15种工作模式,计数频率可达100kHz以上。同时介绍了高速计数器的设计原理,提供了高速计数器与微处理器的接口实例。