角形级联型STATCOM不平衡工况下的无功功率控制策略

针对电压不对称工况下级联静止同步补偿器(STATCOM)的无功功率控制问题,提出一种适用于角形级联型STATCOM的柔性无功控制策略,通过改变正序和负序无功功率指令值的比例,能够在电压不对称工况下柔性地调节输出的正序和负序无功功率,改善公共连接点电压。结合应用于常规两电平的柔性无功控制策略与角形STATCOM电流控制指令求解方法,利用相量分解法,推导了电压不对称工况下的零序电流和相电流解析表达式,所提策略利用电压和电流瞬时值实时计算电流指令,具有较好的动态性能,同时根据推导的相电流表达式可以实时限制相电流幅值最大值,在提供无功功率的同时可以确保STATCOM运行在安全范围以内,提高了STATCOM的工程实用性。最后,仿真验证了所提方法的正确性和有效性。     

模块化多电平中高压电网模拟器及其控制

电网模拟器可以产生各类电网工况来测试电气设备。提出一种模块化多电平结构的高性能电网模拟器,采用多模块级联结构,可以有效提高输出电压等级和质量,且可以根据输出电压等级切换模块数,使输出测试电压能快速响应系统输出的变化。为得到高质量、快速、精确的输出电压,提出一种基于状态反馈的改进型6k±1次重复控制策略,可以兼顾系统稳态输出性能与动态响应速度。仿真和实验结果均表明,设计的电网仿真器系统可以对中高压等级的电网电压暂变、频率波动、波形畸变等工况进行测试。     

模块化多电平换流器单传感器电容电压平衡控制策略

模块化多电平换流器(MMC)在高压大功率能量变换领域应用广泛,尤其在高压直流输电系统中,当桥臂子模块达上百个时,需要配置上百个电压传感器实时测量子模块电容电压,并根据调制策略分配各子模块的开关控制信号,大量传感器的使用增加了测量系统的复杂度和生产成本。针对MMC系统传感器数量较多的问题,在采用最近电平调制的基础上,提出一种单传感器电容电压平衡控制策略。区别于传统测量方法为每个子模块配置一个电压传感器,该策略采用每个桥臂只配置一个电压传感器,用于测量桥臂电压,并结合桥臂电流的充放电方向对各子模块电容电压进行实时预测校正,实现电容电压的平衡;同时,进一步定性分析系统调制度和控制频率对预测校正平衡控制策略的影响,为选取合适的控制参数提供依据。仿真和实验结果验证了所提方法在稳态和暂态工况下的正确性和稳定性。     

MMC-STATCOM的2N+1单载波调制方法

合理的多电平调制策略及模块电容电压平衡控制是保证MMC-STATCOM安全可靠运行的基础。针对MMC-STATCOM无直流侧功率传输的特点,提出一种适用于MMC-STATCOM的单载波调制策略,其特征在于上、下桥臂调制波与同一载波进行比较,得到移相的上、下桥臂的模块投入数,实现2N+1电平的输出电压,从而提高补偿电流波形质量。同时,为保证变换器的稳定运行,提出一种基于功率模块开关状态反馈的电容电压平衡控制方法,无需模块电容电压排序,而且避免繁复的功率模块开关状态判断,有效降低控制系统复杂度。最后通过实验验证了所提调制策略的有效性。     

直流电网潮流控制器研究与应用综述

多端直流输电与直流电网技术是解决新能源发电集中并网和远距离传输问题的有效方案。直流潮流控制器(DCPFC)是直流电网稳态潮流调节的核心装备,也可为直流短路暂态故障电流抑制提供限流能力。文中概述了直流电网的发展现状及其对DCPFC的需求,归纳对比了已有DCPFC的工作原理、优缺点和研究现状,着重分析了线间DCPFC的潮流转移原理、拓扑结构和样机进展,总结了故障限流型DCPFC的限流原理、拓扑结构和实验样机。最后,对DCPFC研发和应用中的关键问题进行了展望。     

离子风飞机推进电极阵列的推力影响因素

离子风推进器具有结构简单、静音性好和可微型化的特点,应用前景广阔,但缺乏对其推力和推力功率比(推功比)的多因素系统研究和多级电极阵列试验数据支撑。该文分析电极形状尺寸和电极阵列结构等对推力和推功比的影响。研究表明：当导线电极直径为0.2～0.6mm、翼型电极弦长为50～70mm以及型号为NACA0010、NACA0020时,减小导线电极直径或增大翼型电极前缘半径,推力增大,推功比减小;增加翼型电极弦长,推力增大,推功比也增大。当电极阵列组间距为80～240mm时,间距越小,推力和推功比越大;当电极阵列对间距为100～200mm时,间距越小,推力和推功比越小。矩阵式排列中,1×n结构具有给定电极组数下的最大推力和推功比。实测推进电极阵列产生推力3.2N,为离子风飞机飞行推进试验创造了条件。     

基于MMC的STATCOM控制方法

为实现不平衡负载情况下无功和负序的同时补偿,详细分析了基于模块化多电平换流器的静止同步补偿器(modular multilevel converter-static synchronous compensator,MMC-STATCOM)负序补偿的工作原理,将指令电流信号与实际输出电流相比较产生的三相误差信号变换到两相静止坐标系下,采用比例谐振控制器控制,实现电流无静差跟踪,减小了控制系统复杂程度。针对传统二倍频环流抑制方法的复杂性,提出了基于系统小信号模型的环流抑制方法,该方法针对每一相进行单独控制,适用性广泛。仿真结果验证了所提控制方法的可行性。     

模块化多电平交交变频电源负序补偿控制方法

为了满足高压场合的需求,研究了一种具有负序补偿功能的模块化多电平交交变频电源(MMC-VFPS)。对于负载不平衡造成电网电流存在负序分量,在MMC-VFPS电路满足高压大功率负载供电的前提下,提出了基于该电路拓扑实现负序补偿的模型预测控制方法。根据MMCVFPS电路的拓扑结构建立数学模型,得到了简化等效电路。在此基础上,采用上、下桥臂状态寻优策略的预测控制方法,利用电压排序策略并通过修正输入电流指令和环流指令既满足了负载需求又实现了负序补偿,通过仿真验证了该拓扑结构用于负序补偿和控制策略的有效性。     

多电平铁路功率调节器的无源控制方法

为了治理铁路系统的电能质量问题,研究了一种多电平铁路功率调节器(MRPC),其采用多电平级联型H桥链,只需要通过一个隔离变压器与牵引供电臂连接。若采用同相供电方式,MRPC可直接与牵引供电臂连接,不再需要隔离变压器。根据MRPC的拓扑结构推出了其等效电路图,并对其进行了数学建模。在此基础上,通过Park(αβ/dq)变换建立了dq坐标系下的欧拉—拉格朗日(EL)模型,分析了系统的无源性,提出了一种无源性控制方法,并设计了无源控制器。仿真和实验结果表明,该控制方法能提高MRPC对控制参数扰动的鲁棒性,改善牵引网电能质量。     

一种多功能并网逆变器的综合集成控制方法

为提高并网逆变器的适应能力,研究了一种多功能并网逆变器的综合集成控制方法,实现对正、负序下的基波有功、无功及谐波的综合控制。首先在电网不平衡下,分析了一种正序旋转d,q坐标系的电流联合控制方法,实现对正、负序电流的控制,提高系统的响应性能。针对非线性负载谐波问题,提出一种谐波复合补偿控制方法,将6k±1次特征谐波变换成旋转d,q坐标系下6k次谐波,旨在降低系统的复杂度。然后对基波、2次纹波和6k次指令电流叠加,通过比例谐振(PR)控制器实现综合集成控制。最后搭建了并网逆变器实验系统,验证了所提综合集成控制方法的有效性。