一种新型四象限级联型多电平逆变器拓扑

传统级联型多电平逆变器无法实现能量双向流动.提出一种可四象限运行的新型级联型多电平逆变器拓扑.将PWM整流器与传统H桥逆变器相结合,进而实现了级联型逆变器的四象限运行.提出一种限频式电流滞环控制方法,以获得优良的输入电流控制特性;将载波移相SPWM技术引入到级联型逆变器,有效减小了输出电压电流谐波.对单相三单元逆变器拓扑进行了实验验证.所提出的逆变器拓扑具有输入电流波形近似正弦,无需移相变压器,自动实现能量的双向流动等优点.仿真和实验结果证明了该拓扑的正确性和可行性.     

电流滞环控制级联型逆变器的矢量控制

为寻求更适合的级联型逆变器的调制方法,研究了电流滞环控制级联型逆变器的矢量控制。该法采用与单极性正弦脉宽调制(简称SPWM调制)相似的单极性电流滞环控制,控制脉冲产生简单。电流滞环控制时采用动态调整滞环宽度实现开关频率恒定,可用类似相移SPWM脉冲产生方式来实现电流滞环控制时H桥级联型逆变器一相多H桥移相控制脉冲的产生;电流滞环控制的级联型逆变器按转子磁场定向矢量系统采用转子闭环,磁甸开环控制。最后仿真与实验结果验证了所提方法正确,逆变器转速外环跟踪性快速,矢量系统动静态性能良好。     

基于三相级联H桥变流器的配电网接地故障分相柔性消弧方法

中性点非有效接地配电网长期存在单相接地故障消弧难题,传统柔性消弧方法利用实时检测的电源电压计算注入补偿电流值,通过控制连接于配电网中性点的单个有源逆变器实现消弧,已有方法需进行故障选相并且逆变器需通过Z型变压器及升压变接入配电网。提出基于三相级联H桥变流器的配电网接地故障分相柔性消弧新方法,三相级联H桥变流器通过连接电感直接挂接在各相线,发生接地故障时,利用实时检测的相电压计算注入补偿电流值,分相控制级联H桥变流器注入补偿电流,控制故障点电压为零,实现接地故障消弧。仿真结果表明该方法可灵活、有效地补偿接地故障电流,抑制接地故障电弧重燃。且采用单相或三相级联H桥变流器进行故障消弧时,不需要进行故障选相。     

配电网串联补偿设备保护控制策略研究

级联H桥型的串联补偿设备在补偿配电网系统侧电压跌落时具有输出波形好、功率容量大、易于扩展等优点,但由于级联型逆变器结构和控制的复杂性,增加了器件发生故障的可能性,降低了串联补偿设备运行的可靠性。为提高串联补偿设备运行的可靠性,此处分析了串联补偿设备可能出现的故障类型,结合不同种类故障的特点,提出了一种适用于级联型串联补偿设备的故障诊断方法。该方法只需检测串联补偿设备输出侧的电压和电流,经一定的等效和计算可以诊断出故障,不受电压和电流变化的影响,计算量小,易于实现。装置连续运行中能快速诊断和切除故障,并通过改变逆变器的调制方式使串联补偿设备依旧正常工作。仿真算例及实验结果验证了该方法的可行性。     

不平衡补偿时三相逆变器串联型STATCOM控制方法

将分相控制应用于三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器在不平衡补偿时的控制,考虑到由于参数、损耗等因素对直流侧电容电压的平衡产生影响,对直流侧电容及开关器件造成威胁,提出了一种直流侧电容电压平衡控制方法。通过仿真研究对提出的方法进行研究,仿真结果表明分相控制对不平衡补偿时三相电压源型逆变器级联的静止同步补偿器的控制是有效的,利用直流侧电容电压的平衡控制能够有效地对直流侧电压的稳定和平衡进行控制。     

基于共直流电压母线级联型超导储能系统的动态电压恢复器最小能量控制

构造了基于共直流电压母线级联型超导储能系统的动态电压恢复器,根据该装置直流母线电压可控的特点,提出了基于直流母线电压控制的最小能量控制方案。该方案通过控制直流母线电压的幅值,实现了有功功率从电网经十二脉波二极管整流器到直流电压母线的可控传输,减少了对斩波器输出有功功率的需求,降低了超导磁体的储能量,延长了电压暂降的补偿时间。同时,文中还对控制系统进行了整体设计,实现了动态电压的补偿和最小能量控制。仿真结果证明了所提控制策略的可行性。     

基于多功能有源滤波器光伏发电系统LVRT控制策略研究

本文基于三相级联H桥提出一种多功能柔性限流器,不仅解决光伏发电系统的低电压穿越问题(Low voltage ride through,LVRT),而且正常运行状态下亦可降低光伏发电系统并网谐波含量.该柔性限流器与光伏发电系统并联,并通过H桥级联方式降低其开关电压降落.当系统正常运行时,级联H桥整流器基于模型预测控制,以光伏发电系统并网点输出标准电流为其控制目标,进而实现并网电流的谐波动态补偿;当电网电压跌落时,Boost变换器依据系统电压跌落比,通过自适应非最大功率跟踪(adaptive non-maxi-mum power point tracking,Non-MPPT)方式降低光伏阵列输出功率,保证并网逆变器交、直两侧功率的平衡.与此同时级联H桥则依据电网电压跌落程度向电网注入一定的无功功率来支撑电网电压,提高光伏发电系统动态恢复水平.最后通过MATLAB/Simulink仿真系统,验证所提控制策略的正确性与有效性.     

基于高频隔离的负序级联式补偿电路拓扑

提出了一种可以级联应用于高压场合的负序电流补偿电路拓扑。此电路通过内部相互耦合的高频隔离变压器进行负序能量交换,实现了对于三相四线制或者三相三线制中不平衡电流的补偿。这种拓扑克服了传统按照星型连接的电压型H桥级联构成的APF应用于高压系统中无法进行负序电流补偿的缺点,实现了相间能量交换,并且能够在单级和多级级联后均可进行无功,谐波和负序电流的补偿。系统通过三绕组变压器降低了直流侧电容电压的二次脉动,减小了所需电容量。文章通过对两级级联系统的仿真,证实了电路拓扑的可行性,所构建的小功率实验平台进一步验证了所提出方案的有效性。     

一种可有效扩宽级联型光伏逆变器稳定域范围的控制策略

针对级联型光伏逆变器在单元间功率不均衡情况下出现的并网电流畸变的问题,提出了一种基于无功补偿的级联型光伏逆变器优化控制策略。首先在dq坐标系下,经过深入研究得到了单位功率因数下的稳定运行约束条件;并以此为基础,得到了功率不平衡时所需补偿的无功电流值,各单元遵循有功按比例分配,无功按可承受能力分配的原则;然后,通过量化分析研究了无功补偿法对电压环的影响程度,优化了系统控制框图结构,进而消除了这一影响;最后,通过仿真与实验验证了所提控制策略的有效性和可行性。结果表明:在光伏功率严重不均衡时,所提方法仍能使逆变器稳定运行且系统电压环不再受无功补偿的影响。研究可为光伏逆变器的控制提供参考。     

光伏发电系统的发电机有功和无功功率补偿器

光伏发电系统作为分布式电源,它发出的电能通过逆变器输向电网.目前用于分布式系统的大多数逆变器是运行于单位功率因数电流源型逆变器.如果将电压源型逆变器用电流源型逆变器取代,那么光伏发电系统可以在任何时间发出无功功率.根据瞬时功率的理论,逆变器的无功功率可以通过改变其输出电压幅值控制,而有功功率可以通过调整输出电压相位来控制,且有功功率的供给和无功功率的补偿都可以同步进行.当光照强度弱或者光伏模块无法运行时,光伏系统的无功补偿仍然可以用来提高逆变器利用率.     

基于超导储能的瞬时电压跌落补偿

超导储能(SMES)是解决瞬时电压跌落问题的一种很有前途的方案。由于SMES自身的特点,基于SMES的瞬时电压跌落补偿装置在主电路结构、参数设计、补偿原理和控制方法上均不同于传统的动态电压恢复器。为了保护一个110kVA的重要负载不受瞬时电压跌落的危害,一套基于SMES的瞬时电压跌落补偿系统正在开发中。该系统主要由0．3MJ超导线圈、200kVA绝缘栅双极晶体管(IGBT)电流型变流器和2．5mH移相电抗器组成。文中通过理论分析和仿真计算介绍了系统主电路的工作原理及参数设计。为实现瞬时控制和获得更高的响应速度,采用了直接电流脉宽调制(PWM)开关策略。开环仿真结果表明,系统可以满足瞬时电压跌落的补偿要求。     

考虑光伏逆变器电流裕度的主动配电网动态电压支撑策略

大量分布式光伏接入配电网的电压稳定问题是影响电网安全稳定运行的关键环节。为了适应高渗透率分布式光伏发电系统的接入,提高主动配电网的动态电压支撑能力,提出了一种考虑光伏逆变器电流裕度的主动配电网动态电压支撑策略。该策略在分析配电网电压灵敏度的基础上,考虑光伏逆变器的电流设计裕度,能够在电压跌落故障情况下充分利用光伏逆变器的最大允许电流,实现光伏逆变器有功功率输出最大化,从而提高主动配电网的短期电压稳定性。最后分析了逆变器电流裕度对静止无功补偿系统的影响,并与常规无功补偿系统进行了仿真对比分析,验证了所提出策略的可行性和有效性。     

单相电压跌落补偿系统的新型时间优化控制

以补偿电压跌落的最大可持续补偿时间为控制目标,提出一种用于电压跌落补偿系统的新型时间优化控制策略。利用时间优化控制策略,在电路系统参数一定时,用较小的直流储能或较低的直流母线电压就能取得较大的持续补偿时间。同时,将时间优化控制策略与能量优化控制策略进行对比研究。研究表明,在一定情况下,运用时间优化控制策略能取得比运用能量优化控制策略更长的持续补偿时间。仿真结果很好地验证了理论分析。     

一种新型的H桥级联型逆变器空间矢量控制方法

将三电平空间矢量调制方法与传统的移相式SPWM方法相结合并应用于级联型结构,提出了一种新型的多电平移相型空间矢量控制方法.提出的空间矢量控制方法在软件和硬件实现上大大简化,很容易扩展到任意电平数,可以与矢量控制、直接转矩控制等相结合应用于电机调速系统.并在3单元级联型逆变器实验装置上进行了验证.仿真和实验都证明了这种方法的正确性与可行性.     

超导储能在并网直驱风电系统中的应用研究

针对直驱风电系统并网运行过程中存在的输出有功功率波动和低电压穿越问题,在变换器的直流环节并联超导储能系统。对超导储能系统的斩波器提出双闭环加脉冲判断的控制策略,确保超导磁体线圈电流水平,使超导储能系统可以快速、准确地充放电,从而稳定直流环节功率。同时,通过引入谐振控制器的方法,对网侧变换器的控制策略进行改进,实现电网电压不对称跌落情况下,负序分量引起波动的有效控制。仿真结果表明,采用上述方案后直驱风电系统向电网输送较为平滑的有功功率、低电压穿越能力得到了提升。     

An energy optimized control scheme for a transformerless DVR

The dynamic voltage restorer (DVR) is considered as the most effective and economic solution for voltage disturbances. This paper presents an energy optimized control scheme for a transformerless DVR. The DVR structure is based on a cascaded H-bridge multilevel inverter topology to eliminate the need of insertion transformers. The proposed control algorithm maintains a balanced load-side voltage even during the compensation of unbalanced disturbances with a minimum active power injection. Moreover, the proposed scheme maximizes the ride-though capability of the DVR during voltage sags. This feature is verified by using capacitors instead of dc sources as energy storage elements for the DVR. Furthermore, the proposed minimum energy scheme prevents the rise in the dc-side voltage of the inverter when compensating voltage swells. The performance of the proposed DVR system is evaluated for compensating different types of voltage disturbances. The results validate the robustness and the accuracy of the proposed system.     

用于超导储能系统的多电平电流调节器

电压型超导储能系统中的直流变换器用于实现对超导磁体的快速充放电。传统的直流变换器存在软开关难以实现、直流母线电压难以平衡的问题。为解决这一问题,提出一种用于超导储能的多电平电流调节器,它实现了高频变压器原边器件的零电压开关和副边器件的零电流开关,并能实现电压侧各直流母线电压的自动平衡。采用改变晶闸管移相角,进而控制超导磁体上的平均电压大小的方法来调节超导磁体充放电功率。在实现方法上,采用了基于数字信号处理器（DSP）和复杂可编程逻辑器件（CPLD）的综合控制方法。实验结果证明了这种多电平电流调节器的良好性能。     

级联多电平电压质量调节装置的多目标控制

研究了H桥级联5电平结构的电压质量调节装置,在分析装置工作原理的基础上,对系统中出现的典型电压质量问题提出了多目标控制策略,能综合解决电压暂降、谐波等问题。同时,在负荷侧发生短路故障时,还能实现限制短路电流的控制目标。基于PSCAD/EMTDC仿真软件建立了多目标电压质量调节器的仿真模型,仿真结果验证了所提出的主电路拓扑和控制策略的正确性和有效性。     

动态电压恢复器主电路拓扑和控制算法的研究

为了改善动态电压恢复器(DVR)的性能从而进一步提高其补偿电压跌落能力,根据国内外DVR的研究动态,对目前应用的DVR主电路拓扑结构、检测策略及电压补偿控制策略做了深入的比较分析,提出了级联多电平DVR。该DVR与传统结构相比,明显提高了各方面的性能,有效解决了实际应用中使用串联变压器作为电压注入方式带来的问题和不足。改进后的"abc-dq"变换算法具有准确、快速的特点,且考虑了系统的补偿策略,能量稳定控制策略综合了其它几种控制策略的优点同时避免了各自的缺点,优化了DVR与系统的能量交换过程,减少了所需要的设备容量并增加了有效补偿时间,提高了经济性和可靠性。随着电力电子技术和控制理论的发展,DVR的性能必将得到更大的提高。