一种低耐压中性线谐波治理电路原理及实现

介绍了一种新型低耐压中性线谐波治理装置的主电路结构，并对其工作原理进行了分析。该结构基于零序谐波电压互感器思路。采用单相桥式逆变电路，其输出通过变比为1∶1的隔离变压器与系统相连，不会增加逆变器承受的电流。隔离变压器原边采用Y0接法，副边采用开口三角形接法，逆变器无需承受系统基波电压，只承受零序谐波电压和不平衡电压，降低了主电路承受的电压；采用的器件少且电压等级低，节约了成本；直流侧电容由三相二极管整流器充电。并且由于补偿零序谐波，直流侧与交流侧交换的有功功率很小，因此无需对直流侧电压进行控制。研制了一套试验装置，通过实验结果分析可以看出，该电路具有耐压低、结构和控制简单、运行可靠等优点。     

有源滤波器非线性行为分析及其电磁干扰的抑制

对具有结构不稳定性的有源滤波器的非线性问题进行了研究，通过对绝缘栅双极型晶体管（IGBT）器件开关过程产生的瞬态电流脉冲的传播过程进行分析，将IGBT器件的控制电压引起的结构稳定问题的抑制转化为该瞬态电流脉冲传播通路的阻断。利用仿真和实验对正激式与反激式开关变换器进行抗干扰能力的研究，说明反激式开关变换器用于有源电力滤波器(APF)的辅助开关电源，更有利于APF对非线性问题的抑制。     

IGBT串联均压方法综述

绝缘栅双极性晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)在高电压场合应用时需串联使用满足电压需求。由于器件内部的性能差异和外围电路参数不一致等,引起IGBT模块之间电压不均衡问题,威胁其运行安全。综述了国内外IGBT串联均压方法的发展及其研究现状。根据均压方法机理的不同,将IGBT串联均压方法分为被动均压方法和主动均压方法两种,进一步将主动均压方法归纳为无源控制方法和有源控制方法两类。根据各类方法的基本电路拓扑分析了均压原理,梳理了不同方法在电路拓扑、参数选择和控制策略等方面的优化和最新进展。通过均压效果、附加损耗和可靠性等多方面对不同均压方法进行对比,被动均压方法拓扑简单不需外加控制电路更适合在低频应用场合,在高频应用场合中,准有源栅极控制法以单驱动与无源器件相结合的方式,具有良好的发展前景。最后对IGBT串联均压方法进行了展望。     

基于平衡实现理论的变流器并网系统降阶模型

变流器并网系统全阶模型的复杂高阶特性限制了其在理论分析中的应用,建立合适的降阶模型是简化变流器并网系统理论分析的重要途径.现有的降阶方法主要通过简化模型其他时间尺度下动态特性来得到某一时间尺度下的降阶模型,模型的精度不高.为此,该文提出一种基于平衡实现理论的变流器并网系统降阶方法,该方法通过求解Lyapunov方程得到相应的Gramian矩阵,进而获取等价的平衡系统.在此基础上根据平衡系统的Hankle奇异值大小,保留平衡系统中关键状态变量以实现系统降阶.该文以电压源型变流器(VSC)为例,基于所提降阶方法分别建立单变流器并网系统和考虑变流器间连接阻抗的多变流器并网系统降阶模型.通过Matlab/Simulink时域仿真表明,所提降阶方法可实现变流器并网系统有效和准确的降阶.     

变流器辅助换流的柔性切换开关拓扑与控制

分布式新能源渗透率的快速提高,在提升配电网灵活性的同时也加大了其运行调控难度。为此,文中提出一种新型配电网柔性切换开关设备,开关由集成门极换流晶闸管(integrated gate-commutated thyristor,IGCT)与并联电压型变流器组成,其中针对并联电压型变流器采取虚拟同步发电机控制,可实现负载在不同馈线间的平稳切换。文中首先将所提柔性切换开关与柔性多状态开关及机械开关的主要特征进行比较;然后,分析柔性切换开关在故障前、故障中和故障后的工作模式,并研究在3种工作模式间进行柔性切换时的切换逻辑;最后,通过基于RT-Lab的控制在环实验模拟开关在不同馈线间切换的过程,获得不同工作模式下和柔性切换过程中的电压电流波形。实验结果表明柔性切换开关具有短时电压支撑能力,在不同馈线间切换的过程中不产生电压电流冲击。     

有源型电能质量治理设备电网适应性评估方法

工程实践表明复杂电网环境对有源型电能质量治理设备性能的影响不可忽略。对此,提出了有源型电能质量治理设备电网适应性的概念及其评估方法。首先将电网适应性与稳定性、鲁棒性的概念进行对比,得出电网适应性的具体内涵。其次构建了电网适应性评价体系,该体系针对电压偏差、频率偏差、三相不平衡、电压谐波4种典型场景,围绕设备损耗、谐波发射水平、补偿性能、响应时间4个评价指标,基于决策试验和评价（DEMATEL）模型建立的模糊综合评价方法开展评价。最后,以某LCL型有源电力滤波器为例进行性能评估与分析,结果证明了所提方法的有效性。     

考虑多控制环耦合的并网逆变器非线性建模及仿真分析

随着新能源发电技术的快速发展和电力电子化设备的规模化应用,电力电子化已成为新型电力系统的重要发展趋势。并网逆变器作为新能源接入电网的重要接口,其暂态稳定性对电力系统的稳定可靠运行尤为重要。并网逆变器具有多控制环耦合与强非线性的特征,因此建立其非线性数学模型是分析其暂态稳定性的重要基础。然而,已有的研究大多是基于小信号建模或只考虑单一控制环节的简化非线性建模,不能完全表征并网逆变器在大扰动条件下的暂态响应。因此,充分考虑并网逆变器多控制环耦合特性,建立其全阶非线性暂态模型,包含功率下垂控制环、锁相环,电压电流双闭环控制。为了便于模型应用,采用奇异摄动法推导了非线性降阶模型。利用Matlab/Simulink时域仿真和RT-Lab实时仿真,验证了全阶模型和降阶模型在小扰动和大扰动下的准确性。在非线性降阶模型的基础上进行线性化,并利用小信号方法分析了系统参数对稳定性的影响。所建立的并网逆变器非线性暂态模型具有较高的模型精度和实用性,可为电力电子化电力系统的暂态稳定性分析提供数学模型基础。     

模块化串联光伏直流变换器的环形功率均衡拓扑及效率优化策略

独立输入串联输出型模块化直流变换器用于光伏接入直流配电网,具有变换级数少、可独立实现最大功率点跟踪等优点。而光伏功率失配会使其子模块输出电压不均,影响变换器正常运行或引起开关器件过压损坏。为了解决功率失配问题,保证变换器的可靠运行,文中提出一种环形功率均衡拓扑及效率优化控制策略,实现电压平衡。较已有的方案,仅增加了单个低值电感和电容,在保证子模块电压均衡的情况下,最大限度地减小功率流通,从而降低器件的电流应力及损耗以提升效率。文中介绍子模块间的功率传输原理及效率优化算法,对比环形均衡拓扑与常规链式均衡拓扑的电流应力及变换效率。仿真和实验结果表明,提出的环形均衡拓扑能够用更小的电流应力和更少的功率流动,实现模块化光伏直流升压变换器的电压均衡。     

考虑构网型与跟网型逆变器交互的孤岛微电网小信号稳定性分析

随着新能源在电力系统中的渗透率越来越高,低惯性成为以新能源为主体的新型电力系统的重要特征,极大影响了系统的同步稳定运行能力。由于缺少大电网的频率支撑,孤岛微电网在故障扰动下将产生频率偏移现象。同时考虑新能源渗透率和频率偏移的影响,研究低惯量孤岛微电网的小信号稳定性。低惯量微电网由构网型逆变器和跟网型逆变器组成,其中构网型逆变器采用虚拟同步机控制策略。首先建立了孤岛微电网的全阶小信号模型。应用特征值分析法,揭示了2种类型逆变器的功率渗透率对微电网系统小信号稳定性的影响规律。进一步利用参与因子法分析了系统参数和控制参数对微电网系统稳定性的影响程度。最后仿真结果验证了理论分析的准确性。研究成果为低惯量微电网中2类逆变器的容量规划、参数设计和控制器优化提供了理论支撑,旨在提高微电网的小扰动同步稳定性。     

基于DSP和FPGA实现的逆变电源重复学习控制

研究逆变电源系统的控制方法,就是要保证逆变电源系统在任何负载下,都能输出稳定、畸变小的电压波形,尤其是在带非线性负载环境中.针对逆变电源系统,采用重复学习控制方法,并在一台DSP FPGA实现的逆变电源装置上进行实验论证.该控制方法通过跟踪误差来进行学习控制,可以有效改善逆变电源在任何负载下的输出波形.实验表明该方法具有高稳定性,快速跟踪和稳态误差小等特点.