基于反馈线性化H∞方法的UPFC非线性鲁棒控制器

针对一类基于电压源换流器(VSC)的FACTS装置在电力系统中面临的不确定性和干扰问题,以统一潮流控制器(UPFC)为例,基于反馈线性化H∞理论设计非线性鲁棒内部控制器.采用状态反馈精确线性化方法将考虑外干扰的UPFC五阶仿射非线性系统转化为一个线性系统,根据线性H∞理论设计线性鲁棒控制律,并通过预反馈映射得出原UPFC系统的非线性鲁棒控制律.在4机12节点电力系统中将所提控制器与传统PI控制器进行仿真对比,结果表明所提控制器在多种外部干扰下都具有良好的鲁棒性,可以更好地提高UPFC安装点附近电网的暂态稳定性和功率振荡抑制能力.     

VSC-HVDC系统起动过程控制及仿真

对基于电压源换流器(VSC)的直流输电(VSC-HVDC)系统的起动过程控制策略进行了研究。根据VSC起动过程的特点,设计了对VSC-HVDC系统模型起动的控制器,为避免起动过程的过电流采用了一定的限流措施。仿真结果表明所设计的控制器具有良好的控制性能。     

分布式潮流控制器的潮流计算模型

在不增加或改变电力系统节点数目的条件下,为了在电力系统分析综合程序中有效描述分布式潮流控制器的特性,采用节点注入功率法建立了分布式潮流控制器的潮流计算模型。该模型通过改变分布式潮流控制器与网络接口节点的注入功率实现分布式潮流控制器的潮流控制目标,其中注入两接入点母线的功率大小通过串联侧输出电压的横分量和纵分量以及并联侧输出电流的横分量来控制。WSCC-9系统算例验证了所建模型能有效、快速地跟踪潮流控制目标,具有较好的收敛性。建模方法对其他柔性交流输电系统设备的控制建模与嵌入电力系统分析综合程序仿真软件建立接口具有一定的参考价值。     

VSC-HVDC在交流电网非故障时的控制策略研究

电压源换流器型直流输电(VSC-HVDC)是一种以电压源换流器和脉宽调制等技术为基础的新型直流输电技术。由于具备向无源系统或者弱交流系统供电、有功功率和无功功率能快速独立控制、易于构成多端网络和环境友好等优异性能,VSC-HVDC在输电和配电领域都有着非常广泛的应用前景。阐述了VSC-HVDC的结构和基本原理,指出PWM技术是VSC工作的基础,通过PWM控制VSC输出电压的幅值与相位即可控制换流站向交流系统注入的有功功率和无功功率。然后根据VSC-HVDC的控制体系和控制策略,指出在设计VSC-HVDC的控制系统时,可以通过合理的控制策略来提高系统在故障情况下的不间断运行能力。最后通过在MATLAB软件中搭建单相和三相VSC逆变电路模型进行仿真分析,证明控制策略的正确性,符合实际中直流到交流的逆变结果。     

风电与多端柔性直流输电系统自适应分频协调控制策略研究

针对风电接入多端柔性直流输电系统,为充分发挥风电参与系统调频能力,解决交直流并网故障引起的直流系统电压和交流电网频率波动问题,本文在现有下垂控制基础上提出了附加自适应分频控制策略。将直流电压偏差信号作为控制器输入信号,通过一阶低通滤波器将输入信号分为高频波动信号和低频波动信号,根据风电和直流输电系统各自调频能力的不同,将高频波动信号附加在风电机组转子侧换流器有功功率控制环,低频波动信号附加在直流有功功率控制外环,同时将电压源换流器（voltage source converter,VSC）实时功率裕度与直流电压变化量引入分频控制,实时调整低通滤波器的时间常数,动态调整功率输出,提高系统稳定性。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,仿真验证所提控制策略的有效性。     

统一潮流控制器在电弧炉供电系统中的应用

提出将统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller)应用于炼钢交流电弧炉的柔性供电方法,基于SPWM控制技术用PI控制方法设计了控制系统.利用MATLAB仿真软件,在三相非线性时变电弧阻抗模型的基础上,构建含UPFC的电弧炉供电系统模型.仿真结果表明,该方法能有效抑制电弧炉引起的电压波动与闪变,改善供电系统电能质量.     

含有电压源换流器的电网潮流计算研究

在基于电压源换流器的交直流混合配电网的稳态模型基础上,提出了含有电压源换流器的电网潮流计算的数学模型;并针对已有算法存在的不足之处,提出了改进统一迭代法。改进的统一迭代法能够严格的消除交直流变量之间的耦合关系,并针对交直流系统间的关系将雅克比矩阵进行分块计算,可实现VSC部分和直流网络的潮流计算。以VSC-HVDC的仿真结果为例,验证了该算法的有效性和准确性。     

基于网络等值的UPFC潮流计算研究

统一潮流控制器(UPFC)是一种典型的柔性交流输电系统(FACTS)装置,它能通过其串联侧进行移相、节点电压等控制,还可以在并联侧对输电系统进行无功补偿.通过等值计算方法,研究实现在现有程序的基础上来考虑UPFC的控制作用,研究统一潮流控制器模型与现有潮流程序的结合方法,并通过试验系统进行仿真测试.     

多谐波源电力系统谐波潮流计算(Ⅱ)HVDC 换流器谐波模型

本文推导了适合于多谐波源谐波潮流计算的 HVDC 换流器谐波模型。在已知交流电压及谐波电压的条件下,推导了换流器向交流网注入的谐波电流。编制了程序,并对换流器节点电压中5次谐波存在与否作了对比计算。     

基于一致渐近稳定观测器的模块化多电平变流器控制系统设计

为了实现模块化多电平变流器(MMC)各模块之间电容电压均衡,减少电压传感器数量,设计非线性的降维状态观测器,并提出基于该观测器的系统控制方法.依据三相MMC拓扑结构,以三相环流、交流输出电流和所有模块电容电压为状态变量,建立状态空间模型. 结合模型,提出观测器的设计方法,该观测器通过测量MMC电路中6个桥臂电流和6个桥臂投入模块总电压,结合开关信号观测得到各模块电容电压. 利用无源理论和持续充分激励条件,证明在载波移相调制策略和最近电平调制策略下,观测器误差模型是一致渐近稳定的. 以该观测器为基础,设计MMC功率电流双闭环控制器. 通过搭建的仿真模型验证所设计观测器的观测值能够准确跟踪实际值,系统鲁棒性和动态性能较好.     

VSC-HVDC等效谐波阻抗与谐波谐振特性研究

现代电压源型换流器(VSC)能够产生准正弦波形,但对基于PWM的电平数较少的VSC,谐波含量仍然较大,需要配置性能良好的滤波器。从交直流两侧看入,换流器有一个等效谐波阻抗。估算此谐波阻抗对滤波器的设计和谐波谐振分析有着重要作用。基于开关函数的定量分析,利用VSC两侧的谐波的相互作用来计算等效谐波阻抗。同时分析了开关函数各开关分量之间的交叉调制给谐波阻抗计算带来的影响。此外,还进行了基于电压源换流器的高压直流输电的交直流两侧的谐振分析。从VSC直流侧看入的谐波阻抗虽然很大,但由于直流分压电容和直流电缆的寄生电容的影响,仍存在谐振的可能性。在交流侧,谐振可能出现在换流器的输出端口,且可能存在谐波放大现象。     

移相控制器在智能超声电源中的应用

简要介绍了移相控制原理,详细说明了美国Unitrode公司的控制芯片UC3875,并采用移相控制芯片UC3875设计了智能超声电源的功率输出控制系统.缸套内表面微坑超声加工实验表明,所设计的功率输出控制系统可以实现超声电源输出功率的改变,满足表面微坑超声加工的要求.     

VSC-HVDC的空间矢量PWM控制及其实现

空间矢量PWM(SVPWM)调制方法具有较高的直流电压利用率,而且由于其采用简单的矢量切换模式更易微处理器实现,因此考虑将它引入到电压源型换流器高压直流输电(VSC-HVDC)的控制当中以期获得良好的控制性能。首先介绍了VSC-HVDC的运行原理,然后在分析了SVPWM调制原理的基础上,着重讨论了如何将其数字实现的问题,最后在建立的VSC-HVDC物理实验系统上进行了实验验证。     

基于PSASP的统一潮流控制器潮流建模与仿真

简要介绍了统一潮流控制器的基本工作原理,在充分考虑统一潮流控制器(UPFC)装置的电气特性及其与电力系统的能量传递关系的情况下,基于功率注入法建立了UPFC的潮流模型,并进一步利用电力系统综合程序(PSASP)的自定义功能建立了UPFC的潮流模型,最后通过WSCC-9节点系统算例验证所建模型的可行性及有效性.     

一种基于相分量的VSC-HVDC机电暂态仿真方法

提出一种基于相分量的直流系统机电暂态仿真模型。首先基于相分量对VSC-HVDC一次侧和控制系统进行建模,简化了换流器系统动态方程与电网代数方程之间的数据交换和接口。其次,通过对相分量引入移相环节,简化了锁相环节,实现了实轴和虚轴的解耦控制;接着,根据机电暂态仿真的特点以及VSC外环、内环截止频率与开关频率间的关系,简化了电流内环控制,建立了VSC换流器的机电暂态仿真模型。最后,以电磁暂态仿真结果作为参考值,验证了本文方法的正确性和有效性。     

基于UPFC的配电网线路损耗控制研究

以一个简化的环形配电网模型为对象,分析了造成环形配电网中线路损耗的主要原因;根据功率在环形网络中与阻抗成反比的自然分布规律,利用求极值的原理推导出了要使线路损耗最小的环形电网功率分布;借助统一潮流控制器的功率控制功能,设计了基于注入电压控制的统一潮流控制器串联侧的控制系统,使串联侧注入系统的电压与被控制线路电流所产生的功率与被控线路的功率方向一致,其大小与环形电网内的循环功率相等,从而消除环形电网内的循环功率,使环形配电网的线路损耗最小。通过对由两条电阻与电感比例不等的馈线而末端通过联络开关相连而形成的环形配电网的仿真实验验证了所设计的统一潮流控制器能有效减小线路损耗的功能。     

一种适用于电压源换流器型直流输电的直流电压控制

直流电压稳定是关系到电压源型直流输电系统可靠运行的关键问题之一。为了确保电压源型直流输电系统在一侧换流器故障时仍能有效控制直流电压,在分析电压源换流器在不同控制模式下的外特性的基础上,提出了采用基于直流电压下垂控制的直流电压控制策略。控制器采用该策略后,能实现有功功率控制模式与直流电压控制模式之间的自动转换,确保定直流电压控制的换流站故障退出后,输电系统仍能有效地控制直流电压。最后以一个两端系统为例进行仿真验证,结果表明系统获得良好的动态性能。     

声光调制驱动源数字线性电压控制技术研究

针对声光器件固有的非线性特性,基于单片机技术和线性电压补偿技术,设计了具有48级灰度的数字线性电压控制系统.该系统是利用48组电阻分压器把0~5 V(D.C.)分为48级档次电压,通过单片机AT89C51控制模拟电子开关电路CD4051选择控制电压,对声光调制驱动源的载波信号进行调制,得到对应的衍射光强,对CD4051应用技巧、线性电压补偿原理和实现方法进行了研究.实验结果表明:补偿前衍射光强与控制电压的线性相关系数为92.68%,补偿后线性相关系数可达98%,衍射效率提高了7%.把声光调制技术、单片机技术和线性电压补偿技术相融合,实现了声光调制的数字化和线性化,在激光大屏幕图文显示和激光外差干涉技术等领域具有广泛的应用.     

±50kV MMC-HVDC的双极直流输电系统的仿真研究

模块化多电平换流器(MMC)作为一种新型多电平拓扑结构的电压源换流器,具有扩展性强、输出电压质量高、谐波含量少等优点,已经展现出极其重要的工程应用前景。文章首先介绍了MMC-HVDC的拓扑结构、运行原理、数学模型、控制策略及调制方式,然后利用PSCAD电磁暂态仿真软件建立了MMC-HVDC的仿真模型,最后基于该模型进行仿真并给出仿真结果,验证了所建模型的正确性。     

基于虚拟磁链的PWM整流器直接功率控制研究

以虚拟磁链为核心,建立三相Boost型脉冲宽度调制(PWM)整流器直接功率控制系统的模型结构.应用矢量空间变换方法及数字信号处理(DSP)技术,给出控制系统中交流电压、虚拟磁链和瞬时功率估计的数字化算法,探讨PWM调制开关表与功率滞环控制器的构成机制,并在实验平台上对所设计的基于虚拟磁链的三相Boost型PWM整流器直接功率控制系统进行实时控制试验.为检验控制系统性能,试验时在电源电压中注入5%基波幅值的5次谐波.试验结果表明,与传统的直接功率控制方法相比较,基于虚拟磁链的三相Boost型PWM整流器直接功率控制系统结构简单,能有效减少传感器的数量,且抗干扰能力强,电网输入电流的畸变较小,具有更优的瞬时功率静动态控制特性.