超级电容器恒流充放电热行为分析

从混合动力汽车到电力系统等领域,超级电容器作为储能器件被应用在储能单元中。为了研究超级电容器性能受温度影响的现象,提出了一种超级电容器的三维热模型,并首先用有限元分析法仿真了常温条件下超级电容器恒流充放电过程中的热行为,然后用热电阻实际测量超级电容器充放电过程中内部温度的变化情况,结果表明该模型在中小电流充放电条件下能准确地模拟超级电容器的发热情况,其仿真结果与实验结果较符合。从而可知,在常温下,用中小电流对超级电容器充放电,超级电容器温升≤15°C,其性能是可靠的。     

超级电容器储能的节能系统研究

交流电机变频调速系统已经在工农业生产中得到了广泛的应用,但是大部分的变频调速系统采用了能耗制动的方式,造成了能量的巨大浪费。采用超级电容器储能的节能系统,能够在电机制动时回收制动能量,从而实现了能量的节约。提出一种基于规则的能量管理方法,根据变频调速系统中直流母线的电压来决定超级电容器储能的节能系统的工作状态。采用PSIM仿真软件分析超级电容器储能的节能系统在变频调速系统中的作用。实验中采用一个可编程控制的电机来代替实际的负载。仿真和实验结果都表明,超级电容器储能的节能系统能够在电机制动时回收制动能量,从而验证了这种节能方案的可行性和基于规则的能量管理方法的有效性。     

配电网新型电压无功统一调节装置研究

现有低压配电网由于供电半径长、线路损耗大等原因,造成居民客户的电压质量不断恶化。提出一种适合在配电网中推广的新型电压无功调节装置拓扑方案和基于改进九区图的协调控制策略。仿真和试验结果验证了新型电压无功调节装置工程方案的正确性。     

超级电容器储能直流变换器的设计

结合超级电容器端电压在储、释能过程中变化范围宽的特点,配置双向直流变换器作为接口电路,可实现充、放电功率的灵活调节,并提高其储能利用率。详细分析了双向直流变换器的拓扑结构及其功率电路的设计要点。为了充分发挥超级电容器响应速度快的优势,采用负载电流前馈实现了输入电压和负载变化的复合前馈补偿,实验结果验证了该方案的有效性。     

电压质量调节器功率流协调控制策略

电压质量调节器(voltage quality conditioner,VQC)常规控制中,其串联变流器主要输出有功功率处理电压暂降问题,通常处于待机状态,未得到充分利用。文章针对所设计的VQC结构,提出基于有功环流的VQC功率流协调控制策略,利用串联变流器输出无功功率,分担并联变流器的无功补偿功能。通过分析系统中功率流和有功环流的变化,得到串并联变流器的无功分配策略、串联变流器的复合控制策略和储能单元的补偿策略,实现了VQC各单元的协调控制。仿真与实验结果验证了所提控制策略的有效性与可行性。     

一种晶闸管型混合直流断路器全工况控制策略

围绕快速晶闸管的混合式直流断路器的建模与控制进行研究。综合考虑不同控制策略下的故障电流迁移条件,提出了基于有限状态机方法的控制策略,实现不同状态之间相互转换,重点对预合闸控制和重合闸控制的实现过程进行了详细的状态切换分析和实现,通过将原来时序逻辑关系融合到不同状态的设定中,从而能够随时快速响应不同的事件,避免了传统时序控制方式必须完整执行全部控制过程导致的重复判断和交叉干涉。最后搭建了基于状态机下直流断路器控制系统,并对不同故障模式下的直流断路器状态切换进行了仿真,验证了采用有限状态机控制下多状态间的可靠、快速运行。     

基于比例前馈积分反馈的虚拟惯性控制策略

在直流系统中配置储能可以平抑直流电压波动,为系统提供惯性支撑,提高系统稳定性。针对储能系统现有虚拟惯性控制策略存在的问题,提出了一种基于比例前馈积分反馈的新型惯性控制策略。该控制策略通过比例前馈系数、积分反馈系数、积分系数实现了对虚拟惯性的多维度控制。新型虚拟惯性控制策略中,比例前馈系数控制功率初始值给定,积分反馈系数控制稳态输出功率,积分系数控制动态响应能力,提高了控制策略的适应性。最后,储能系统以采用不共地式三电平双向DC/DC变换器为例,开展相关实验,实验结果验证了所提新型虚拟惯性控制策略的有效性。     

基于动态偏置分配PD-PWM的变桥臂换流器子单元电容均压策略

变桥臂多电平变流拓扑(A2MC)是一类采用全桥子单元级联结构和IGBT串联型导向开关结构相结合的新型多电平变流器拓扑。针对其全桥子单元级联结构电容电压均衡的问题,提出了一种新型简单有效的PD-PWM桥臂调制方法。与传统的调制策略相比,该调制方法更容易实现,具备更好的动态特性,并且大幅降低计算时间,该调制策略在各类全桥子单元级联结构中具备强可移植性。仿真和实验结果验证了这种新型调制策略的简单性和有效性。     

电力系统短路试验合闸角控制系统的研制

本文提出了一种用于电力系统短路试验的合闸角控制系统，介绍了它的结构和原理，并给出了系统中合闸角控制嚣和反并联可控硅开关控制嚣的实现框图与工作原理。通过该系统，可以精确控制短路试验中线路电流合闸角的大小。     

串并联多功能复合控制器拓扑结构研究

近年来,仿照交流FACTS的思想,提出了直流FACTS的概念,并系统地研究了直流电压补偿器、直流潮流控制器、直流故障限流器等直流FACTS装备及其在电网中的应用特性。为进一步提升直流FACTS装备的性价比,借鉴交流FACTS多功能复用的研究成果,提出了一种串并联接入直流线路的新型多功能复合控制器拓扑结构,使其同时具备电压补偿、潮流控制和故障限流阻断等多种功能。对多功能复合控制器的运行机理和主电路参数设计进行研究,同时仿真和实验验证了该拓扑在直流线路应用的可实现性。