输入串联输出并联中压直流变压器阻抗特性及稳定性分析

为解决直流变压器接入直流电网的潜在稳定性问题,针对广泛应用的双有源桥子模块输入串联输出并联型直流变压器,本文基于降阶平均建模方法建立了其输入输出阻抗模型,并通过扫频仿真验证了阻抗模型的正确性;在所建立模型基础上,利用阻抗判据法对直流变压器的输出侧与输入侧分别进行稳定性分析,并针对相角裕度不足的问题分别提出了输出电流反馈...     

一种基于虚拟阻抗的HAPF谐振抑制方法

针对HAPF系统中无功补偿电容FC易与电网阻抗发生谐振影响谐波治理和系统稳定问题,提出一种基于虚拟阻抗的谐振抑制方法,采集PCC点电压构建了谐振抑制阻尼函数,使之等效为并联在FC两端的阻抗,使系统的谐振频率始终大于补偿的谐波频率,不仅可实现较高的谐波补偿精度,而且可提高系统的稳定性。最后在一台30 kVA的HAPF平台上对所提出的方法进行了试验验证,试验结果表明了该方法的有效性。     

一种基于KKT算法的DAB回流功率优化方法

针对双有源桥(DAB)DC/DC变换器回流功率优化效果易受电压传输比和传输功率影响问题,建立了DAB变换器在移相控制下的传输功率和两侧回流功率模型,分析并推导了零电压开关(ZVS)软开关边界,并以此为约束条件,提出了一种基于Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件优化算法的两侧回流功率优化方法。基于此,通过功率分段三移相(PSTPS)优化控制,实现了DAB全功率范围内两侧回流功率优化,且所有开关管可实现ZVS软开关。最后,基于搭建的实验平台验证了所提优化方法的正确性和有效性。     

基于虚拟阻抗的LLC谐振变换器并联均流控制

近年来,LLC谐振变换器因其优越的性能得到了广泛的应用。LLC谐振变换器并联结构对于低压大电流的场合十分适用。但是难点在于模块间的均流,谐振网络参数的微小差异就可能引起较大的模块电流不平衡。从阻抗的角度出发,利用虚拟阻抗来模拟谐振网络串联阻抗,通过该串联阻抗来调整等效输出阻抗,从而获得均流特性的改善。以两路并联LLC模块为例,给出基于虚拟阻抗的控制框图和实现方法。最后,利用DSP数字控制,搭建一台400V输入、12V/80A输出的两路并联LLC谐振变换器原理样机,实验结果表明,所提控制方法可在全负载范围内将输出电流不平衡度减小在5%之内,验证了该方法的有效性。     

基于虚拟阻抗的三相逆变器并联系统研究

在三相逆变器并联系统中,一般采用PQ下垂控制。传统的PQ下垂控制是基于理想模型,每个逆变模块的参数完全一致。然而在实际的逆变器并联系统中,各个逆变模块的电路参数往往无法完全一致,致使模块之间出现环流。为解决该问题,将虚拟阻抗的概念应用于三相逆变器并联系统控制。研究表明,采用虚拟阻抗可以有效解决逆变器并联系统中各个模块之间因为组件和电路参数差异而产生的影响,减小系统环流和改善系统均流。通过仿真和实验对所提方法进行了验证。     

基于虚拟阻抗的无线并联逆变控制策略

在实际的并联系统中,由于一些不可避免的误差,如线路阻抗等的因素易导致并联逆变系统产生较大的环流。为了提高均分负载的效果,提出了采用虚拟阻抗控制策略提高并联系统的均流精度,在不同频段改变输出阻抗特性抑制环流和降低非线性负载的畸变率,通过双环控制策略改变不同频段的期望特性。仿真和实验结果验证了所提理论的可行性,环流的抑制效果明显。     

一种中间电容谐振型级联双向DC-DC变换器

为满足分布式储能系统中蓄电池组与直流母线互联时对DC-DC变换器的高效率、高功率密度、宽电压调节范围的要求,该文提出一种中间电容谐振型级联双向DC-DC变换器。该级联变换器的低压侧采用改进的谐振型双有源桥（DAB）,与传统DAB不同,该结构利用DAB高频变压器漏感与级联拓扑的中间直流母线电容进行谐振,工作频率在2倍谐振频率且在最高效率点运行;高压侧采用传统双向Buck-Boost拓扑,以提升电路的整体电压调节范围。该级联变换器具有中间直流母线电容小、电压调节范围宽、控制复杂度低、效率高、功率密度高的优点。该文首先,分析了变换器的拓扑结构、工作原理和控制策略;其次,推导了关键状态变量和电压增益;然后,建立了变换器的损耗模型,并据此进行谐振参数设计;最后,搭建了一台额定功率7.5kW的样机,其功率密度为1.15W/cm3,满载效率为95.9%,实验验证了该级联变换器高效率、高功率密度和宽电压调节范围的特性。     

基于序阻抗的虚拟同步发电机并网稳定性分析及虚拟阻抗设计

在分布式发电高渗透率的微电网中,虚拟同步发电机（VSG）因可提供必要的频率和电压支撑而被广泛关注,其并网稳定性研究已成为热点问题。该文首先在获得VSG输出序阻抗矩阵的基础上,通过建立单输入单输出（SISO）等效模型,并结合Nyquist准则对VSG进行并网稳定性分析;然后,针对正负序之间存在的频率耦合现象,基于所建SISO等效序阻抗模型,对比分析了考虑频率耦合效应前后的VSG输出阻抗特性,揭示了频率耦合效应对VSG并网稳定性的影响机理,以及造成VSG并入强电网失稳的根本原因;最后,在上述机理分析的基础上,提出一种用于提升系统稳定性的虚拟阻抗简化设计方法,该方法从提升系统的幅值裕度的角度出发,直接利用SISO等效输出阻抗与电网阻抗二者的交互关系实现虚拟阻抗的定量计算,简化了虚拟阻抗的设计过程。仿真结果验证了稳定性分析的正确性以及虚拟阻抗设计方法的有效性。     

基于虚拟阻抗参数优化的并联逆变器控制研究

无互联线的并联逆变器以其冗余度高、灵活性好等优点备受关注。但是由于无信息的交流,逆变器本身参数、线路阻抗、参考电压等因素的差异可能引起逆变器间的环流流动。基于虚拟阻抗的并联逆变器控制方式可降低系统对上述差异的敏感度,减小逆变器间的环流。但是传统虚拟阻抗的参数通过经验和逆变器等效阻抗的波特图选取,参数往往非最优化,均流效果的动态性能也不理想。通过分析逆变器等效阻抗的零极点位置变化对系统稳态及暂态性能的影响,提出了一种优化虚拟阻抗系数的方法,有效地改善了逆变器的动态及稳态性能,提高了多逆变器并联运行的稳定性。建立两个逆变器并联的拓扑结构,通过仿真结果的分析验证了所提方法的可行性和正确性。     

光伏直流升压汇集系统级联变换器虚拟阻抗控制

光伏直流升压汇集系统中,光伏侧变流器常采用独立输入、串联输出结构实现直流升压,并依据串联变流器分压情况进行模式切换,以避免串联变流器模块端电压发生越限,但模式切换会引起光伏直流汇集系统稳定性的变化.针对这一问题,建立了光伏侧级联DC/DC变换器在不同工作模式下的等效阻抗模型,应用阻抗匹配稳定性判据对比分析系统稳定性差异...     

一种提高级联系统稳定性的PMSM控制策略

研究了永磁同步电机(PMSM)控制器直流侧前置Boost变换器后所构成的级联系统。推导了级联系统前后级子系统的输出、输入阻抗表达式。基于稳定性阻抗判据分析了影响级联系统母线电压稳定的相关因素,证明了增加母线电容有利于提高母线电压稳定性。根据级联系统的失稳机理提出一种将母线电压波动特征作用于电机控制电流参考值的控制策略。阻抗判据分析、仿真和实验均表明该控制策略能有效提升母线电压稳定性。     

基于自适应虚拟阻抗的新能源微电网功率控制系统

传统新能源微电网功率控制系统因忽略虚拟阻抗而不利于随机位置分布式电源的结合,导致容易发生电网故障,致使微电网整体瘫痪。为了解决上述问题,本文提出基于自适应虚拟阻抗的新能源微电网功率控制系统的研究。引入虚拟阻抗,降低逆变器输出功率的耦合程度。通过逆变器额定容量比值确定虚拟电阻取值范围,计算微电网输出电压,保障微电网输出电能质量。在积分控制器下控制虚拟阻抗电阻数值,使逆变器输出功率趋近于积分控制器计算得到的功率参考值,保障输出功率的稳定性,实现对新能源微电网的功率控制。设计仿真实验,结果显示：本文方法控制的逆变器在同容量逆变器并联条件下,输出的有功功率最为稳定,无功功率保持均分状态;不同容量逆变器并联条件下,输出的有功功率稳定用时最短、无功功率基本与额定容量比匹配,充分说明提出方法对新能源微电网的功率控制及运行具备较好的控制效果。     

引入虚拟电抗的独立运行微电网改进下垂控制

下垂控制是微电网常用控制方法之一。文中分析了线路功率传输特性,表明在传输线路呈阻性的低压微电网中,采用P-f和Q-V下垂控制会造成功率控制耦合;通过改变控制器参数使得逆变器等效输出阻抗呈感性的方法效果不佳。文中引入"虚拟阻抗"的思想,在逆变器的输出端模拟出一个大小可控的虚拟电抗,保证线路呈感性,并对Q-V控制曲线进行修正,以保证电压稳态精度。将改进下垂控制与传统下垂控制在PSCAD/EMTDC中进行仿真对比。结果表明,改进下垂控制的无功分配效果更好。     

模块化UPS采用虚拟阻抗的瞬时均流控制方法

多逆变器并联系统中大多采用基于相量的均流控制策略,这种均流方式由于精度低,且缺乏对瞬时环流冲击的抑制能力,已逐渐被瞬时均流方式所取代。针对逆变器并联系统建立瞬时环流模型,提出一种在瞬时环流的反馈通路中引入虚拟阻抗的瞬时均流方法。通过合理配置该虚拟阻抗值可获得简洁的动态环流调节方程,从而实现良好的瞬时均流调节特性。分析表明,引入虚拟阻抗的瞬时均流方法具有很好的均流效果,且虚拟阻抗的引入并不影响并联系统的稳定性及输出特性。仿真与实验结果验证了所提出方法的优越性。     

考虑自适应虚拟阻抗的微电网分布式功率控制策略

针对低压微电网中,采用传统有功功率—电压幅值下垂控制的分布式电源在阻抗不匹配时难以按照下垂系数合理分配负荷有功功率的问题,提出了一种基于自适应虚拟阻抗的分布式功率控制策略,有效补偿了不匹配的馈线阻抗引起的电压降差异,实现了负荷功率的合理分配。所提策略基于多智能体一致性理论,构建了分布式的控制结构,各分布式电源仅需使用本地和相邻电源的功率信息对虚拟阻抗的模进行自适应调节,避免了对全局信息的依赖。通信网络拓扑中包含生成树的系统需求易于通过稀疏网络实现。同时,根据输出功率因数调节虚拟阻抗的阻抗角,增强了系统的鲁棒性。仿真结果证明了所提策略的有效性和可行性。     

级联型超导储能系统的整体协调控制方法

提出了级联型超导储能系统的整体协调控制方法,当系统未产生电压凹陷时,级联型逆变器通过相位控制实现对超导磁体的充电和电流维持;当系统产生电压凹陷时,通过状态空间反馈的方法迅速实现完全补偿,以保护电压敏感的负载;当凹陷解除时,又通过相角的渐变从电网吸收能量,以补偿超导磁体中能量的消耗。同时,在电流调节器的控制中,采用统一PI电压控制模式以保持级联逆变器直流母线电压的稳定。系统仿真结果表明,本文提出的方法控制电压凹陷的效果较好。     

直流配网用级联DC-DC变换系统稳定性分析

相较于传统交流配网系统,直流配用电系统凭借着高效、低耗、可靠等特性近些年受到了广泛的关注.其中,作为直流系统中的核心设备,隔离型DC-DC变换器面对着小型化、高效化、稳定性等新的需求,而稳定性对于一个系统而言则至关重要.因此,针对直流微网系统中含谐振拓扑的级联型DC-DC变换器进行研究分析,以LLC+Buck为例采用Middlebrook判据,通过比较LLC与Buck的输出和输入阻抗,对该级联系统的稳定性加以判定.在此基础之上,提出改进型的系统参数设计方法.通过Pisim和Matlab等仿真软件的仿真结果证明了基于Middlebrook判据以及所提出参数设计方法具有很好的效果.最终,基于所提出的参数设计方法所获得的参数组建立对应1000 W试验样机,验证变换器的高效、可靠、稳定运行以及理论的准确性.