统一电能质量调节器串联侧滤波器设计与有源阻尼控制策略

首先分析了工业级10 k V/1 MVA等级统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)串联侧滤波器设计方法,分析了RLC滤波器与LCL滤波器的性能优劣,并最终选择RLC滤波器作为UPQC串联侧滤波器。其次从振荡谐波源的产生、滤波器传输系统的放大过程以及控制环节的反馈3个方面分析了RLC滤波器引起逆变器谐振甚至失稳现象的机理,并基于该分析结果从反馈控制角度提出了有源阻尼控制策略。最后在UPQC的实际物理控制器中增加有源阻尼控制环节,并基于实时数字仿真仪(real time digital simulator,RTDS)进行闭环测试,实验结果验证了所提策略的有效性。     

基于RTDS的有源电力滤波器实物控制器闭环仿真技术

为高效实现电力电子装置技术验证及测试,提出一种基于实时数字仿真仪(RTDS)的有源电力滤波器(APF)控制器闭环仿真测试方法,三相电网、负荷及APF逆变桥、直流侧电容和断路器等一次回路由RTDS中的软件进行模拟,APF控制和保护则采用实际装置中的控制板。通过5类信号调理模块解决APF控制器与RTDS软件模型之间的信号匹配问题,形成RTDS的实物控制器仿真实验标准接口。整体仿真模型在RTDS小步长环境中构建,提出绝缘栅双极型晶体管(IGBT)触发脉冲、保护控制信号逻辑、RTDS中短路故障模型、操作观察界面等核心模块建模方法,形成了完整的测试步骤和测试项目。通过将APF控制器的RTDS测试数据与实际装置的测试数据进行对比分析,验证了方法的有效性。     

UPQC在电动汽车充电站电能质量治理中的应用

电动汽车充电会带来诸如电压波动、谐波增多、三相不平衡加剧等一系列电能质量问题。提出了统一电能质量调节器（UPQC）应用方案,在UPQC建模分析基础上,基于两相静止坐标系推导设计了电压控制单元双PI闭环控制器和电流控制单元带状态反馈单闭环PI控制器,并推导出 PI参数整定依据;为给样机设计提供理论参考,基于数学模型,推导出UPQC各模块参数设计依据,并设计与研制了1台20 kW容量的UPQC样机进行了实验研究。实测波形表明：UPQC的应用可改善电动汽车充电设备的电能质量。     

大功率光伏并网发电系统RTDS的建模与仿真

首先,通过实时数字仿真器(RTDS)的小步长模型和大步长模型构建了100 kW光伏并网发电系统仿真测试平台,包括光伏逆变器、控制器及外接电力系统等.然后,着重介绍了电流控制器的工作原理和RTDS建模方法.最后,基于该平台设计并完成了验证电流控制器控制性能的稳态、暂态仿真实验;同时,对一台实际大功率光伏并网逆变器进行了相同的现场检测试验.通过两种实验结果的对比分析,证明了基于RTDS的大功率光伏并网发电系统测试平台的有效性,说明了其具备在模拟实际工况下对控制器进行研究、分析的能力且可行性较强,具有一定借鉴意义.     

一种基于链式结构UPQC的电气化铁路同相供电方案研究

介绍了一种基于统一电能质量控制器（UPQC）的电气化铁路同相供电方案,通过对UPQC的主电路结构、功能和控制方法的详细分析,指出了该控制器相对于现有其他方案的优点,最后对同相供电系统在电力机车处于正常运行和再生制动这2种典型工况时的补偿效果进行了仿真,仿真结果表明,基于UPQC的同相供电系统能解决电气化铁路牵引变电所存在的三相电压不平衡、电压波动、功率因数低下以及谐波污染等问题,UPQC与能量存储系统ESS相结合,还能很好地解决机车再生制动能量回馈等问题。     

大功率光伏并网电流控制器的RTDS建模与仿真

基于实时数字仿真器(RTDS),提出了一种检验大功率光伏并网电流控制器控制性能的实时数字仿真方案。利用RTDS构建了100 k W光伏并网发电系统仿真试验平台,并分别搭建了基于比例积分(PI)和比例谐振(PR)两种控制算法的电流控制器模型。模拟实际工况设计了相应的稳态、暂态仿真试验,对两种控制器的控制性能进行了考察。仿真结果有效验证了两种电流控制器的有效性和局限性,也为相关控制器性能的检测提供了借鉴。     

基于实时数字仿真器的STATCOM控制保护闭环物理测试技术研究

实时数字仿真器(real time digital simulator,RTDS)将被控设备及电网用数字模型实现,通过I/O接口与控制器实时交互,对控制器在各种运行工况、扰动或故障条件下的功能和性能进行全面测试,评估被控设备与电网的相互作用。基于此,提出了基于RTDS的静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM)控制保护闭环物理测试方案。测试了STATCOM的恒无功控制功能、恒功率因数控制功能、阶跃响应、无功冲击响应,并将试验结果与离线数字仿真和高压样机试验结果进行对比,证明了RTDS试验的有效性。     

基于RTDS的风电场SVC控制器性能检测分析

风电场静止无功补偿器（SVC）控制器的性能对于大规模风电汇集地区电网的电压质量以及系统运行可靠性有着至关重要的影响。为此,在实时数字仿真器（RTDS）中建立了风电场及晶闸管控制电抗器（TCR）型SVC的实时数字仿真模型,即构成一个闭环测试系统,并对实际SVC控制器装置开展性能测试。测试结果表明：这种基于RTDS的SVC控制器闭环性能检测系统能够较全面地测试SVC控制器的动态特性。测试中发现,部分厂家SVC控制器在信号测量、调节器模型设计、网源协调辅助控制功能和控制切换等多方面仍存在亟待完善和改进的问题。     

光伏和储能并网物理数字混合仿真实验系统方案

分析了物理数字混合仿真的原理,介绍了一种由光伏阵列、储能电池和RTDS实时数字仿真系统等设备共同组成的仿真实验平台。将实际的光伏电站特征信息接入数字仿真系统,研究光伏电站接入电网后系统稳定特性的变化。对混合仿真系统中物理数字接口进行了详细说明,提出了混合仿真实验的流程,通过实例验证了方案的正确性。     

模块化多电平换流器半实物仿真平台设计与实验验证

电平数较多的模块化多电平换流器(MMC)系统含大量高频开断的开关器件,其多模块的拓扑结构和复杂的协调控制导致基于纯物理装置的仿真实验建模面临诸多困难。针对这一问题,设计了一种MMC控制器并开发出样机,建立了基于实时数字仿真器(RTDS)和物理控制装置的半实物混合仿真实验平台。其中,一次系统采用2.5μs小步长,能实现上百电平MMC系统的高精度仿真。控制器采用了多核技术,将并行的阀控部分分配在不同核之间,满足了实时控制的要求。通过多个稳态和暂态实验对平台实验能力和控制器的合理性进行验证,结果表明,此平台可灵活实现不同调制和控制策略,各项控制目标响应迅速且跟踪准确。所建立实验平台可以用于主电路设计论证、控制策略研究测试、控制器参数优化、柔性直流系统同大电网的交互研究等领域。     

统一电能质量调节器的结构及控制策略综述

统一电能质量调节器（UPQC）能够解决多数电能质量问题,受到国内外电力研究者的广泛关注。对当前UPQC的拓扑结构类型和控制方法进行了综述。一方面,以物理结构为原则从逆变器的功能结构、供电系统方式、装置的系统配置及装置的直流母线电压的提供方式4个方面对UPQC的电路结构进行分类与综述;另一方面,将UPQC的控制部分分为3层:以补偿目标为基础的上层系统级、实施控制目标的中层装置级以及将调制信号产生脉冲的底层器件级,并针对这3层进行综述,最后探讨了UPQC的发展前景及存在的若干问题。     

基于情感智能控制器的统一电能质量调节器

为解决统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner,UPQC)直流侧电压稳定控制问题,提出一种基于大脑情感学习的智能控制器(Brain Emotional Learning Based Intelligent Controller,BELBIC)新型控制策略。基于背靠背脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)变流器结构的UPQC电路系统,采用开关函数描述方法建立并联补偿控制和串联补偿控制电路的数学模型。根据大脑情感学习(Brain Emotional Learning,BEL)计算模型的结构特点和作用机理,提出基于BELBIC智能控制的UPQC系统多目标控制框图。仿真及实验结果表明可以实现电流和电压的补偿输出,直流侧电压稳定,系统具有良好的动静态特性,验证了所提方法的正确性和有效性。     

柔性直流配电网保护方案及设备研制

针对典型柔性直流配电网开展了保护分区及保护配置策略研究;根据直流线路的故障特性,分析了直流极间短路故障、单极接地故障以及断线故障的保护方案。对于直流电网快速故障定位和隔离的要求,提出一种基于差动保护和多点方向信息的综合故障定位方法。基于所提出的保护和故障定位方案,研制了高采样率且具备多类型模拟量接口的直流配电网保护设备。经实时数字仿真(RTDS)系统仿真和动模试验,验证了保护方案的可行性和故障定位方法的正确性,所研制的保护设备动作行为、性能指标满足直流配电网安全运行需求。     

统一电能质量控制器控制策略研究

该文讨论了一种统一电能质量控制器，分析了其内部的有功功率平衡。在这个基础上提出了一种基于两相同步旋转d-q坐标系的控制方案。在这种控制方案中串联电力有源滤波器被控为电流源使得输入电流为正弦，而并联电力有源滤波器被控为电压源使得负载端为标准正弦电压。最后利用仿真和实验验证了在UPQC中采用这种控制方式的有效性。     

MMC型统一电能质量控制器故障分析及保护策略

模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）拓扑结构引入统一电能质量控制器（unified power quality conditioner, UPQC）,既能够提高UPQC的容量又可以提高UPQC的电压等级,从而扩展了UPQC在中压领域的应用,使UPQC具有更加广阔的适用前景。然而当负载侧出现短路故障时,如何合理地操作保证其安全可靠地运行,不仅是系统对装置的要求,更是装置保护自身的要求。针对上述情况提出了应用于MMC型UPQC（MMC-UPQC）故障保护策略制定的原则,采用反并联晶闸管支路与线路断路器之间的动作配合,将串联MMC与故障线路隔离开,最终实现有效保护装置的目的。PSCAD/EMTDC环境下的仿真结果验证了所提方法的有效性及可行性。     

利用RTDS测试输电线路行波故障定位装置

针对输电线路行波故障定位装置的测试问题,利用ＲＴＤＳ仿真一个小型的５００ｋＶ环网,在其线路上设备各种特征故障,来测试输电线路行波故障定位装置的性能,并结合高精度测量仪分析其误差,在分析误差的基础上,结合ＲＴＤＳ的计算步长和Ｄ／Ａ转换时间等,总结出一种提高ＲＴＤＳ波形精度的补偿算法,输入补偿算法后的数据,获得了较理想的仿真结果。模拟试验表明,用ＲＴＤＳ对该装置进行试验是一种较好的方法。     

三相四线统一电能质量调节器的控制策略

针对电网输入电压的不平衡、非正弦及负载的不平衡、非线性特性,提出了一种基于三相静止坐标系下的三相四线统一电能质量调节器（UPQC）的协调控制策略。该策略将UPQC的串联变流器控制为基波正弦电流源,而并联变流器控制为基波正弦电压源,从而实现了三相四线UPQC对电能质量的综合控制能力,既改善了电网侧的电能质量问题,实现了电网输入电流的正弦及单位输入功率因数,也改善了负载侧的电能质量问题,实现了负载电压的平衡、额定及正弦。10 kVA系统实验装置的实验结果表明了该控制策略的有效性。     

基于RTDS的备自投装置的数模试验研究

提出了基于RTDS的备自投装置数模试验方案。简述了实时数字模拟试验系统应用于继电保护装置及二次设备检测工作的现状,分析了使用RTDS开展备自投装置数模试验的必要性。详细介绍了一种应用RTDS对备自投装置进行测试的实验方案,包括试验模型、硬件接线以及试验项目的设计。根据该方案进行了备自投装置数模试验,并将试验中出现的主要问题进行了分析,试验结果表明,应用此方案可以对备自投装置进行较为全面的考察。     

数字励磁调节器完整功能建模与仿真

基于实时数字仿真系统（real timed igital simulation,RTDS）和数字励磁调节器（automatic voltage regulator,AVRl装置构建了物理数字联合仿真平台,并针对AVR辅助控制及限制环节功能可能存在的缺陷设计了包括低频振荡、过励、进相和定子过流等项目的试验方案。利用RDT...     

基于UPQC的电气化铁路同相供电方案的研究

介绍了一种基于统一电能质量调节器(UPQC)的电气化铁路同相供电方案,通过对UPQC的主电路结构、功能和控制方法的详细分析,指出了该控制器相对于现有其他方案的优点,通过仿真结果证明,基于UPQC的同相供电系统能解决电气化铁路存在的三相不平衡,电压波动,谐波污染,功率因数低等问题。