适用于船舶微电网的直流有源滤波器研究

在船舶微电网中,一些直流敏感负载对纹波的要求极高,为此,提出基于直流有源滤波器(DC-APF)的船舶微电网纹波抑制方法。在基于48脉波整流发电机的船舶微电网系统下,设计了适用于该系统的DC-APF模型。为实现对高频谐波的抑制,解决系统频率发生变化时DC-APF的补偿效果问题,提出了基于自适应准比例谐振(PR)和比例积分(PI)复合控制的电流跟踪方法。为解决负载变化时DC-APF的直流侧电压的稳定问题,采用双有源桥(DAB)变换器来维持直流侧电压稳定。仿真和实验结果表明,在基于48脉波整流的船舶微电网系统下,所提策略能够使DC-APF在稳态、谐波频率变化以及负载变化时均保持良好的补偿效果,同时其直流侧电压始终保持相对稳定。     

基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制

为了减小电网中非线性负载带来的谐波电流对电网质量的影响,针对基于H桥的有源滤波器装置中直流电容电压问题,提出一种新的控制方法。将控制模块分成模块均值电压控制器和直流母线电压控制器两个部分,通过调节每个H桥之间的有功功率交换和有源滤波器同电网间有功功率的交换来实现直流电容电压的平衡控制。利用该方法对八个单元H桥级联的并联型有源滤波装置进行Matlab/Simulink仿真,并基于FPGA+DSP实验平台搭建了三单元H桥级联样机。仿真和实验结果表明,基于级联多电平的有源滤波器直流侧电压平衡控制方法是有效和实用的。     

变频器内部EMI滤波板的研究设计及仿真

为了设计出符合电磁兼容标准IEC 61800-3的工业变频器,解决其对电网的电磁干扰问题,给出一种由共模电感与X/Y电容组成的EMI滤波电路.根据变频器输出电流、机械尺寸以及标准限值来估算各元件取值,并在Pspice中建立仿真模型.最后通过试验与仿真结果进行比较分析.结果表明,基于共模电感与X/Y电容组成的滤波电路对于抑制变频器对电网干扰是有效和实用的.     

基于可控硅串联技术的新型固态高压直流断路器

作为直流线路中的分断装置,高压直流断路器是快速限制并切断故障电流、维持直流电网安全稳定运行的关键技术手段。文中在对比分析现有高压直流断路器典型结构的基础上,提出了一种基于可控硅串联技术的新型高压直流断路器,详细描述了其拓扑结构、工作原理和典型特点,并使用PSCAD软件仿真分析了不同短路电流下所提高压直流断路器的开断特性及其影响因素。最后,通过在实验室内搭建高压直流断路器实物模型,利用d SPACE工作平台进行了断路器的电流开断实验。结果表明,所提出的新型高压直流断路器能够实现快速关断与恢复通流,通态损耗低且通流能力强,具有现实可行性。     

利用窄带噪声辅助多元经验模态分解算法检测换流变压器用有载分接开关机械状态

为有效检测换流变压器用有载分接开关的机械状态,提出一种窄带噪声辅助多元经验模态分解的方法对有载分接开关切换过程中采集到的多通道振动信号进行分析。具体应用时,在原始多通道振动信号中增加若干通道窄带噪声信号,并在统一高维超球面坐标系下进行分解计算,从而在有效抑制经验模态分解过程中模态混叠现象的同时,极大提高了多维振动信号分解的准确性并降低了运算复杂性。进而根据区间最大功率特征计算固有模态函数的功率矩阵,对有载分接开关的机械特征进行描述。对有载分接开关样机正常与典型机械故障时振动信号的计算结果表明,其不同工况下的功率特征有较大区别,所定义的矩阵相似度指标可较好地衡量有载分接开关典型故障时的振动差异程度。此外,触头松动时与正常工况的相似度指标低于绝缘板松动故障,说明触头松动故障对有载分接开关切换过程的影响更为明显。     

基于3N桥臂的MMC-STATCOM控制方法研究

围绕目前电力系统的无功需求逐渐增大的问题,提出一种基于3N桥臂MMC的STATCOM改进拓扑。该拓扑能够替代传统多STATCOM并联运行模式,降低多MMC之间的协调控制复杂度,有效避免参数谐振、功率振荡和多机并联环流问题,减少系统损耗和成本。通过数学建模分析了3N桥臂MMC的环流特性,针对环流中占有较大比例的二倍频分量设计了一种在d-q负序旋转坐标系下的抑制方法;采用电流直接控制,给出了系统在无功补偿工况下的整体控制方法;通过仿真验证了文中所提拓扑和控制方法的有效性和可行性。     

基于H_∞回路成形的动态电压恢复器鲁棒控制

考虑到反馈系统中测量互感器的高频域噪声、系统模型的摄动性(典型的在高频域)、负荷的干扰以及执行装置的饱和,对动态电压恢复器的鲁棒性提出了要求。本文在标准反馈系统上采用回路成形方法。首先选择前置和后置补偿器将标称受控对象的奇异值成形为期望的开环形状,再利用正规化互质因式摄动系统的鲁棒镇定控制器来构成最终的控制器。当控制器复杂时,可利用频率加权Hankel范数近似方法对控制器进行降价处理,得到满足鲁棒性要求的简单控制器。该控制器用于动态电压恢复器系统控制,可以实现系统性能和鲁棒稳定性之间的折中。仿真结果验证了控制器设计的正确性。     

并联型有源电力滤波器的起动策略研究

传统控制方式下并联型有源电力滤波器(SAPF)起动时会引起直流侧电压超调和交流侧补偿电流冲击。本文设计了软起动控制器。有源电力滤波器首先采用直流侧预充电的电路拓扑结构,减小了SAPF起动时的直流侧电压偏差,缓解了冲击电压和电流;然后针对传统变PI参数控制器在动态和稳态特性上的缺点,提出了模糊PI切换器。该控制器利用模糊控制的非线性优点,消除了电压超调,降低了电流冲击。再利用PI控制器响应速度快的优点,保证稳态补偿精度。为了进一步减小冲击,设计了参考电流线性递增控制方法。通过参考电流的线性控制,实现了软起动控制目的。仿真结果证明了所提出的软起动控制策略的有效性。     

基于鲁棒H∞控制的动态电压恢复器

针对系统鲁棒性要求,提出了H∞双闭环反馈控制器设计方法。在简要介绍动态电压恢复器(DVR)原理的基础上,根据系统数学模型,写出标称对象的状态方程,根据系统性能要求,选定混合灵敏度优化设计中要求的3个加权函数,进而求得系统的广义被控对象的状态空间实现。通过求解2个代数Riccati方程得到H∞控制器。该控制器用于DVR系统控制,不但可以保证系统的稳定性,而且对负荷和系统参数的变化具有一定的抗干扰能力。仿真结果验证了控制器设计的正确性。     

基于神经网络PI重复控制器的三相并联有源电力滤波器

针对传统的PI控制的局限性,提出一种新的控制策略,利用基于神经网络的PI控制器与重复控制器并联构成的控制方法,大大提高了响应速度和补偿精度。该控制器利用BP神经网络技术,根据误差大小对PI控制器参数进行在线实时自适应整定,从而满足最优性的要求。利用重复控制的零稳态误差能力保证了装置的稳态精度。最后通过与传统PI控制器的仿真对比说明所提方法的可行性。