负载不平衡电力电子变压器直流电压平衡控制策略

电力电子变压器网侧级联H桥整流器需采用中大功率高压直流电容器来维持直流电压稳定,因此如何稳定直流侧电容电压以及降低电容容值尤为重要。文中首先建立级联H桥整流器平均数学模型,依据瞬时功率平衡推导出直流侧电容谐波数学模型并进一步分析对电路产生影响。提出一种基于陷波器滤波算法用于动态检测并抑制直流电容电压倍频干扰,在不增加直流电容器情况下实现降低直流电容和抑制直流电压振荡,同时采用载波移相调制算法引入脉冲补偿机制实现电压平衡控制。最后通过MATLAB/Simulink仿真平台验证,结果表明,所提控制策略有效地抑制谐波稳定直流电容电压输出平衡。     

用于风电并网的VSC-HVDC网侧换流器改进控制策略

在风电经基于电压源换流器的柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSCHVDC)系统并网的系统中,保证直流电压稳定是风电并网系统中稳定能量传输的关键。由于系统两侧换流器输入和输出的有功功率不平衡,VSC-HVDC系统直流输电线会出现过电压或欠电压现象,影响风电并网系统的稳态运行。为了抑制直流电压波动,提高系统的动态响应速度,提出一种负载电流前馈控制策略。在网侧换流器直流电压外环控制环节中,通过引入负载电流前馈控制策略,来抵消直流电压发生波动的部分,使输出直流电压在负载突变时的波动减弱。通过对直流电压外环动态性能的分析,得出电压外环控制器参数整定公式以及前馈控制传递函数。根据直流侧电容设计要求,分析电压外环控制器对直流侧电容参数选取的影响。最后,利用MATLAB/Simulink软件进行了仿真验证,研究结果表明,该控制策略能改善系统的动态响应性能,减小直流电压波动,实现有功功率的稳定输出。     

基于MMC的STATCOM直流侧电压均衡控制的研究

由于MMC特殊的拓扑结构,基于MMC的STATCOM有很多的优点,但这种拓扑也使得电容电压平衡控制成为难点。针对MMC STATCOM直流侧电容电压不平衡问题,通过分析MMC STATCOM的数学模型,基于解耦变换将有功和无功解耦分离,提出通过系统直流电压控制和基于排序的均压控制来平衡其直流侧电容电压的策略。系统直流电压控制用来确定电容电压稳定基准值和有功功率的交换,基于排序的均压策略用来平衡每个桥臂上所有子模块的电容电压。通过Matlab/Simulink仿真表明,该方法可以有效地稳定STATCOM直流侧电压。     

四桥臂并联型有源电力滤波器控制研究

针对三相四线制电力系统谐波治理,提出了一种四桥臂并联型有源电力滤波器(SAPF)谐波补偿改进控制方案。谐波电流跟踪控制采用三维空间矢量调制算法,SVPWM具有直流电压利用率高、电流畸变率小等优点;直流侧总电压稳定,采用模糊PI自适应控制,直流侧电压动态响应快,超调小。对SAPF直流侧上下电容电压值平衡控制进行了研究。通过仿真验证了该控制方案的正确性与可行性。     

链式静止同步补偿装置控制策略研究

基于负序电流控制思想同时全面考虑系统电压不平衡对链式静止同步补偿装置的影响进行控制策略的研究.链节直流侧电容电压平衡控制是实现工程应用的关键问题,针对该问题设计了3级直流电压控制策略.第1级为全局平均直流电压控制,生成装置整体参考指令,解决装置整体直流侧电压稳定问题;第2级为换流链平均直流电压控制,对装置负序电流进行控制,实现相间直流侧电压平衡;第3级为链节直流电压控制,对每个链节分别进行控制,实现链节平衡.此处设计的控制策略通过实验证明具有良好的性能.     

适用于VSC-MTDC系统的直流电压控制策略

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。文中首先分析了在电压源型直流输电系统中直接电流控制和直流电压偏差控制的工作原理,然后提出了在电压源型多端直流输电系统中采用基于直流电压偏差控制的多点直流电压控制策略。控制器采用该策略后,能实现定有功功率控制模式与定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,仍能实现对直流电压的控制和有功的平衡。以一个5端系统为例进行仿真验证,结果表明多端直流输电系统的运行可靠性得到提高,且获得良好的动态性能。     

基于模型预测控制的直流微电网电压动态响应优化

基于下垂控制的直流微电网在负荷频繁投切时母线电压会急剧波动,严重影响直流电压的电能质量。直流电容可以阻碍直流母线电压的突变,但是过大的直流电容又会延长系统达到稳态的时间。提出了一种基于模型预测控制的直流微电网电压动态响应优化方法,在负荷突变时采用较大的虚拟电容减缓直流电压的变化,在动态响应后期采用较小的虚拟电容使直流电压快速达到稳态。首先给出蓄电池侧虚拟电容的工作原理,通过模型预测控制得到最佳的虚拟电容值,并作用于DC/DC换流器的虚拟电容控制上;其次设计了电流内环的模型预测控制器;最后比较了电流内环分别为PI控制和有限集模型预测控制时对直流母线电压动态响应的影响。基于RT-LAB建立了直流微网仿真模型,仿真结果验证了所提控制的有效性。     

采用能量平衡性分析的MMC柔直系统自适应功率控制策略

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统在电力传输方面具有更好的灵活性和可控制性,但必须保证在不同控制目标和运行工况下直流侧电压的动态稳定性。该文利用电容等效的方法对上下桥臂进行数学建模,基于电容充放电过程中的能量交换关系推导并阐明了换流站直流电压变化机理;针对换流站外环功率控制,为减少交直流侧功率不平衡度,提高直流电压动态稳定性,提出了一种动态自适应功率控制策略,该调整策略可以显著改善换流站工况调整时直流电压动态性能,提高柔直系统交流侧故障时直流电压的稳定性;最后搭建仿真模型分析验证了所提策略在提高柔直系统动态过程中直流电压的稳定性及针对严重故障的适应性方面具有显著效果。     

减小电容容值的H桥级联型STATCOM电容取值分析与直流电压控制

减小电容容值的H桥级联型静止同步补偿器(cascade H-bridgestatic synchronous compensator,CHB-STATCOM)采用薄膜电容可提升装置可靠性,但容值减小会对直流侧电压峰值和波动量、装置输出感性电流范围造成影响,且调制标幺方式和直流侧电压控制目标与传统STATCOM不同,为此,对减小电容容值的级联型STATCOM电容取值进行分析并建立一种直流电压控制方案。推导直流侧电容容值与电容电压的解析关系,以调制输出范围为约束条件,电容峰值电压一定时,求得电容取值与直流侧电压波动量、STATCOM输出感性电流范围的关系,并进行分析。推导功率单元电容电压与其瞬时功率的关系,对比不同被控量下控制系统数学模型,选取直流电压控制的被控量,建立直流电压的三级控制方案。仿真及实验结果验证了电容取值分析与控制方案的有效性。研究结果可为减小电容容值的级联型STATCOM电容取值提供理论参考,可满足电容电压的控制要求。     

H桥级联STATCOM直流侧电容电压平衡控制的研究

针对H桥级联静止同步补偿器(STATCOM)直流侧单电容电压波动引起相内及总体电压不平衡的问题,提出采用3种控制器协调控制的策略。直流侧单电容电压控制器为电压内环,单电容电压与参考电压作比较经过PI调节实现H桥单元电容电压平衡控制。直流侧总电压和无功电流控制器为电压、电流双环控制,总电容电压平方和与参考电压作比较经过PI调节实现总电容电压的平衡控制。同时提出一种获取无功参考电流的方法,该方法计算简单可有效提高系统运行的可靠性。H桥级联七电平STATCOM的仿真与实验表明,所提控制策略在系统稳态和负载突变时直流侧电容电压在允许范围内波动,具有良好的动态性,网侧电压与电流基本同相位,最终实现了直流侧电容电压的平衡控制,验证了所提控制策略的有效性。