单-双极运行方式转换直流电力电子变压器的启动策略研究

直流电网技术的各类场景,均存在实现各类功能的直流型电力电子变压器。分布式/集中式的新能源电站自身的单极性直流输出,与外部连接的双极性电网之间,需要一种专用的单-双极运行方式转换直流电力电子变压器,用以匹配两者运行方式的差异。本文基于双向有源全桥电路,给出一种应用于该场景下的具体实现方案。在分析其电路拓扑、工作原理、控制策略基础上,设计出一套功率30k W,输入150V转换为±150V的单-双极运行方式转换直流电力电子变压器。针对不同的工况下外部条件不同以及控制目标差异,对变压器启动过程进行研究,并设计相应的启动控制策略。仿真与实验结果均证明了理论分析的正确性和有效性。     

双馈风电机组的虚拟同步控制及弱网运行特性分析

采用传统矢量控制的风电机组对外表现为电流源特性,大型风电机组在接入配电网环境时容易引发电压失稳、缺乏惯量等问题。为此,研究了基于虚拟同步风电机技术的双馈风电机组控制方法。在详细分析影响并网点电压因素的基础上,研究电网等效阻抗对静态电压稳定性的影响。给出一种虚拟同步控制下双馈风电机组并网频率、电压的调节方案。研究结果表明,相对矢量控制方法,虚拟同步控制的双馈风电机组在弱电网下具有良好的电压稳定性。此外,该控制方法在降低机端电压冲击以及提供电网频率支撑等方面具有明显优势。仿真结果验证了所给虚拟同步控制策略的可行性和有效性。     

基于自由偶次谐波原理的偏磁式消弧线圈研究新方法

目前偏磁式消弧线圈的研究是将励磁绕组电源简化为恒流源模型,得出消弧线圈的工作特性,但现场实践表明,消弧线圈实际工况中的偶次谐波电流分量已经大到不可以忽略,因此忽略偶次谐波电流而将励磁电流简化为恒流源在一定程度上影响了分析结果的准确度。针对此种研究方法的缺陷,考虑偶次谐波电流的实际影响,笔者提出了基于自由偶次谐波原理研究偏磁式消弧线圈工作特性的新方法,通过数学建模,得到了消弧线圈的调节特性和伏安特性。研究结果表明,基于自由偶次谐波原理的研究方法能够反映实际工况,并为偏磁式消弧线圈的优化设计提供了一个新的解决思路。     

风-蓄混合发电对孤立系统稳定性的影响

由于风能的波动和负荷的扰动,在孤立系统中需要电池储能系统(BESS)来保证其电能的稳定性。钠硫(NaS)电池因其自身的特点十分适宜这类应用,并经由功率调节系统(PCS)接入风-蓄电池混合发电系统。PCS通过有功、无功功率的双向交互来平滑系统功率。分析了NaS电池的特性,提出了PCS的运行原理,建立了风-蓄混合发电系统基于PSCAD/EMTDC的仿真模型,并设计了实验样机。仿真和实验结果表明,在风速变化和大电机启停的情况下,该系统能保证整个孤立系统电压和频率的稳定性。     

柔性直流输电的动态电流限幅控制

研究了对电压源变流器型高压直流输电系统(voltage source converter-high voltage direct current,VSC-HVDC)的电压和电流的限幅控制。通过建立VSC-HVDC的离散化状态方程,分析电压、电流的稳态限幅控制和电流的动态限幅控制的关系,设计了电流可工作范围的预测方法。建立了VSC-HVDC的串级控制系统,用外环控制功率目标,内环控制电流,在两环间加入动态限幅环节。对VSC-HVDC系统的启动状态和接收电网发生接地故障进行仿真,仿真显示动态电流限幅措施可以大大减小系统的波动和恢复时间,说明动态电流限幅对提高控制系统动态响应速度有明显效果。     

基于平坦系统的VSC-HVDC控制

简述平坦系统和基于平坦系统的控制策略的概念;建立电压源变流器型直流输电(VSC-HVDC)的状态方程,证明VSC-HVDC可以作为平坦系统。将变流器输出电流作为平坦输出向量,利用平坦系统控制理论建立VSC-HVDC的双环控制系统;控制外环根据控制目标产生电流的参考轨迹;控制内环利用前馈和反馈控制输出电流,即用平坦输出和输入之间的函数关系产生输出电流的前馈分量,用比例积分控制产生消除误差的反馈分量。用仿真软件建立VSC-HVDC模型,通过仿真分析功率阶跃变化和电网接地故障时系统的响应情况,并和传统的串级控制进行比较,结果显示平坦系统控制使系统的波动更小。最后得出结论:基于平坦系统的控制策略可以显著提高VSC-HVDC系统的动态性能。     

基于基波与谐波正负序提取方法的动态电压恢复器补偿策略

提出一种新型补偿策略应用于动态电压恢复器(DVR).该策略以瞬时无功理论为基础,采用含分离模块的多坐标系旋转变换(多dq旋转变换)来提取出波形中的基波正负序分量和谐波正负序分量,从而对各个分量进行独立的补偿控制和参数调节.使用新型补偿控制策略后,DVR的动态响应速度更快,稳态补偿精度更高,dq控制分量波动更小.为验证其有效性,在MATLAB/Simulink下建立级联式DVR仿真模型,并进行了一系列仿真验证,稳态和暂态结果显示,在中压电网电压出现不对称、谐波和系统电压暂降等复杂工况时,DVR皆可以实现较好的补偿.     

电压跌落时带有Crowbar电路的双馈感应发电机的瞬态分析

为了研究双馈感应发电机对电网电压跌落的适应能力,以及其实现低电压穿越的功能,文章通过将由向量法求出的瞬态电流与由等效电路法求出的稳态电流进行叠加而得出的定子、转子故障电流的近似解析式,来分析在定子端三相对称电压跌落、转子侧变换器断开、投入Crowbar电路情况下的双馈感应发电机内部的电磁关系变化过程。此外,在理论分析的基础上,文中建立了2　MW双馈感应发电机的PSCAD模型,且在7.5 kW双馈风力发电测试平台上进行了实验验证。仿真和实验结果表明,这种通过瞬态电流和稳态电流进行叠加的方法而求得的双馈感应发电机故障电流的近似解析表达式可以准确地反映出双馈感应发电机磁链和电流的瞬态变化。     

变速恒频风力发电系统励磁变频器控制研究

将矢量控制移植到风力发电系统的控制,提出了变速恒频风力发电系统交流励磁变频器的控制方案.采用双PWM变换器结构,构建了一套基于TMS320LF2812的风力发电系统,并对系统并网控制、功率解耦控制进行了实验研究.实验结果验证了该方案的可行性.     

500kV自耦变压器直流偏磁的仿真研究

对500kV自耦变压器受到直流偏磁时的影响进行了研究.利用电路一磁路耦合时域的方法建立变压器模型,并在MATLAB环境下进行了实际变压器的仿真计算,分析了直流偏磁下变压器的励磁电流.