超/特高压输电线路单相接地故障特性研究

超/特高压输电线路发生单相接地故障后.将采用单相自动重合闸.在合闸前区分瞬时性故障和永久性故障,对实现自适应重合,防止电力系统又一次遭受故障的冲击具有重要意义.超/特高压输电线路可分为带并联电抗器和不带并联电抗器两种方式,文中对两种方式下发生单相接地故障时故障相与非故障相之间的耦合进行了分析.线路不带并联电抗器时,瞬时性与永久性故障时故障相电压的本质区别为是否含有电容耦合电压,带并联电抗器时为恢复电压中是否含有自由频率分量.最后给出了1条750kV的输电线在MATLAB/SIMULINK平台上的仿真结果.验证了理论分析的正确性.     

开关电感型单相五电平电流源逆变器

多电平电流源逆变器因具有高安全性、低输出谐波特性等优点得到广泛关注。提出了一种开关电感型单相五电平电流源逆变器,其直流控制单元采用Buck结构,为电感提供了独立的充放电回路,实现了电感电流控制与输出电流控制的完全解耦,使用较小电感即可控制电流稳定。所提逆变器采用开关电感结构形成多电平输出,减少了器件数目,利用其高度对称性可简化外围电路设计。针对于单相逆变器输入侧电感电流存在二倍频波动的问题,在传统比例积分控制的基础上,增加功率前馈控制,以储能电感在每个开关周期内实现电流恒定作为先决条件,折算不同状态下直流侧开关器件的占空比扰动量,在不增加电路复杂度的前提下,采用较少器件和小储能电感有效抑制了电感电流的二倍频波动,减小了输出电流中3次谐波含量和总谐波畸变率,提高了输出电能质量。最后,通过仿真和实验验证了所提拓扑和控制策略的可行性。     

两级式单相逆变器的二次功率解耦控制

两级式单相逆变器由前级DC/DC和后级DC/AC组成,通常利用负载电流前馈提高DC/DC的动态响应能力,但DC/AC输出瞬时功率的二次脉动,会由前馈通道使DC/DC的输入源产生二倍频电流。为了消除负载瞬时功率脉动对前级DC/DC的影响,提出在电压环引入串联虚拟阻抗以及增加电流环有功指令的前馈解耦控制方法,并推导出2条前馈通路的最优组合方式。在此基础上给出串联虚拟阻抗和有功电流前馈的优化选取方法以及控制器参数设计思路。该方法不仅能有效抑制输入侧的低频纹波电流,保证了系统的稳态性能,而且能够完整快速提取前馈分量,提高了DC/DC负载突变时的响应速度,实现了前后级之间的二次功率解耦。理论分析表明,所提控制既能满足二倍频电流抑制要求,又增大了电压环带宽,系统的动态特性更强。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于内模控制参数整定原理的两相混合型步进电机矢量控制技术

为减小细分控制中低速振荡引起的定位误差,在建立两相混合型步进电机数学模型的基础上,结合转子场定位原理,研究了步进电机的矢量控制技术,给出了基于内模控制原理的控制参数整定方法。针对基于4个非零矢量设计的SVPWM技术电源利用率低的问题,利用空间变换原理,给出了基于8个非零矢量的SVPWM实现技术,大电压矢量圆半径为U_dc,有效提高了直流电压的利用率。最后,通过构建位置闭环的矢量控制系统仿真模型验证控制效果。     

基于复合虚拟阻抗的混合储能系统功率分频协调与谐波电流抑制策略

混合储能系统在传统下垂控制下不能根据蓄电池和超级电容各自的储能特点和动态响应进行功率合理分配,同时单相逆变器负荷的存在导致前级变换器和输入源产生二次谐波电流,这将缩短系统的使用寿命,破坏系统稳定运行。针对以上问题,该文提出一种基于复合虚拟阻抗的功率分频协调与低频谐波电流抑制策略。在复合虚拟阻抗作用下,系统等效输出阻抗在低频段和高频段分别由蓄电池侧和超级电容侧阻抗主导,此时蓄电池提供系统功率波动的低频分量,抑制直流母线电压波动以稳定系统能量供需平衡,超级电容快速吸收系统功率波动的高频分量,提高系统的动态响应。在此基础上分析了复合虚拟阻抗使电感支路在二倍频时呈现高阻抗,非二倍频时呈现低阻抗,从而抑制二次谐波电流。最后,通过实验验证所提方法的有效性。     

基于NPC三电平的永磁同步电机控制研究

基于NPC(neutral point clamped,中点钳位型)三电平逆变器的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)的矢量控制系统中,传统的直角坐标系SVPWM算法三角函数计算量大,系统计算时间长,软件程序复杂,而且存在中点电位不平衡的问题,影响电流、电机转速和转矩。本文构建了以基于gh坐标系的NPC三电平逆变器为核心的PMSM矢量控制系统,提出了一种基于电荷预测的中点电位平衡调节控制方案,并搭建了PMSM控制系统的仿真模型和实验平台,通过仿真和实验对控制系统进行了检验,结果表明使用该方法的PMSM运行情况良好,具有较好的实用性。     

双三相永磁同步电机缺相容错运行虚拟矢量间接修正方法及其在直接转矩控制中应用

正常双三相电机直接转矩控制运行需要对基本电压矢量进行修正,采用修正后的虚拟矢量进行直接转矩控制可以抑制谐波电流。双三相电机缺一相故障直接转矩控制时,需要对电压矢量重新进行修正。该文给出了双三相电机缺一相故障情况下的电压矢量分布,提出一种双三相电机缺一相运行时虚拟矢量的间接修正方法,并且使虚拟矢量的幅值达到最大。构建双三相电机缺一相容错直接转矩控制策略,其定子磁链分区和开关表的选取规则与双三相电机正常运行时一致,其差别只是缺一相运行时十二个虚拟矢量的幅值有所减少,因此比较易于实现。实验结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

一种单相Vienna整流器及其控制方法

针对三相\单相输入兼容场合使用的电动汽车直流充电模块,在三相Vienna整流器结构的基础上,提出了一种单相Vienna整流器结构及3种调制方法。第1种调制方法中2组开关管共用一个调制波,同时通断;第2种调制方法中一组开关管恒通,另一组开关管工作在高频PWM模式;第3种调制方法为2组开关管有2个独立的调制波。分析表明,第3中调制方法具有实现宽范围输出和能够调整输出电压不平衡的优点。基于第3种调制方法,建立了该整流器的数学模型,进而提出了含有输出电压u_pn与输出电压差Δu_pn两个控制环的整流器控制方法。通过对一个110 V AC输入的整流器的仿真和实验表明,只有第3种调制方法能够既实现200~380 V DC的宽范围输出电压,又能在输出电容和负载不平衡的条件下实现输出电压的平衡。     

电压相位特征的线路单相重合闸故障识别判据

针对现有超/特高压交流输电线路单相重合闸存在盲目合闸引发二次冲击的问题,提出一种利用断开相端电压工频分量相位特征的单相自适应重合闸永久性故障识别方法。瞬时性故障时,断开相两侧端电压的电容耦合工频分量同向,电磁感应工频分量反向,两侧端电压的相位差在0°~90°,波形呈正相关;而永久性故障时,断开相两侧端电压工频分量主要由相位相反的电磁感应分量构成,两侧端电压的相位差在90°~180°,波形呈负相关。利用端电压互相关系数反映两侧电压的相位特征以实现单相永久故障判别,同时为了避免误判远端永久性故障为瞬时性故障,引入电压幅值辅助判据。大量仿真计算结果表明,该判别方法能够有效避免低频自振分量的影响,其算法计算量小且判别原理简单、易于整定,具有优异的抗噪性能。     

电动汽车用驱动电机测试平台多功能电源系统

电动汽车的驱动电机可以选用直流电机、感应电机和永磁同步电机等,这些电机进行测试时所需的馈电系统不同,无法在同一实验平台上进行试验。为此,开发了一个共直流母线的电动汽车用驱动电机系统测试平台,该测试平台能在不同电源工作模式下对不同电机进行试验。重点研发了适用于电动汽车驱动电机测试的多功能试验电源,该电源采用了交直流共用主回路拓扑结构分时输出,三重化DC/DC的直流调制策略和SVPWM过调制的交流调制策略,使得驱动电机系统测试平台不仅具有较高的能量利用率,还能适用于多种不同类型的驱动电机测试。最后,实验证明了所开发的驱动电机系统测试平台的可行性。