基于双旋转移相变压器的新型无功补偿器及其双环控制策略

随着出力具有随机波动性特征的分布式电源渗透率的不断攀升以及城市电缆化率的进程加速,有源配电网线路中无功过剩和过电压的现象日益明显,对动态无功补偿装置的经济性、可靠性和精准调控能力提出更高要求。在电流源型静止同步补偿器的基础上,该文结合双旋转移相变压器的连续调节特性,提出一种新型旋转式无功补偿器(novel rotary var compensator,NRVC)拓扑电路。通过构建NRVC稳态数学模型,深入分析得到NRVC补偿调控机理及其补偿容量约束关系。针对NRVC结构特点,提出基于瞬时无功理论的无功补偿控制策略,其中功率外环可对功率因数进行精确控制,电流内环加入限幅环节有效限流,提高装置运行可靠性。通过仿真及动模实验验证所提拓扑及其控制策略的有效性,结果验证了NRVC具备双向、连续调节补偿无功的能力,具有调节精度高、谐波畸变率低的优点。

电流型PWM整流器的SVPWM控制及仿真研究

为解决三相电流型PWM整流器的拓扑结构带来的系统阶次增加、并联谐振等问题,详细介绍了三相CSR的空间电流矢量的控制方法,包括系统的数学建模、控制策略、信号发生和实现调制等。在Matlab/Simulink软件平台进行了三相CSR双闭环解耦SVPWM控制方法的仿真,并通过与传统的SPWM控制方法进行对比,验证了该控制方法具有更好的动、静态特性,且动态响应快,能有效抑制网侧谐波,实现单位功率因数运行。该方法为三相CSR的控制方法提供了新思路,具有一定的理论和实际应用价值。

基于自适应虚拟阻抗的牵引辅助逆变器并联控制

针对传统下垂并联控制法因各列车辅助逆变器线路阻抗不一致导致系统环流较大、功率分配不均及负载电压跌落问题,提出一种基于自适应虚拟阻抗的下垂并联供电控制策略。详细分析列车辅助逆变系统传统下垂并联控制策略及辅助逆变器输出阻抗对系统性能的影响,采用自适应虚拟阻抗对列车辅助逆变器并联供电系统中各模块输出线路阻抗进行调整,使其接近一致,抑制因线路阻抗差异导致的并联供电系统环流,实现功率均匀分配的有效控制。以电压跌落补偿方法解决因线路阻抗及虚拟阻抗引入导致的负载电压跌落问题,并最终设计列车辅助逆变器并联系统双闭环解耦控制结构,实现系统中电容电感元件的解耦控制。仿真和降功率实验系统测试表明,所提控制策略具有有效性与可行性。

脉冲电源双馈调速系统的仿真研究

国家脉冲强磁场科学中心(筹)从美国引进的100 MW脉冲发电机电源系统的绕线式异步电动机的额定频率为60 Hz,同步转速为720 r/min,但当其供电频率为50 Hz时,其额定转速达不到其设计值,导致与电动机转子同轴的发电机飞轮的储能也达不到设计值185 MJ。针对该问题,设计了一套双闭环解耦控制的双馈调速方案,使得该电动机能够稳定运行于转速为720 r/min的超同步工况。用MATLAB/Simulink传真平台建立100MW脉冲电源系统电动机的超同步双馈调速系统的模型,并结合相关实际参数,针对超同步运行状况进行仿真。仿真结果证明了该双馈调速系统设置的正确性。

轻型高压直流输电功率控制器的设计

轻型高压直流输电系统(HVDC Light)具有广阔的应用前景,为实现HVDC Light输送有功、无功功率的独立控制,建立了在同步旋转d～q坐标轴下系统的数学模型,设计了双闭环解耦控制方案,并重点介绍了电流内环和功率外环比例积分(PI)调节器的设计以及参数整定方法。最后利用仿真软件Matlab/Simulink对HVDC Light系统的功率控制进行仿真分析,验证了数学模型的正确性和功率控制器的有效性。

级联H桥多电平STATCOM的控制策略的研究

级联静止无功补偿器(STATCOM)在大功率器件和高电压等级中的运用相当普遍,但存在STATCOM的直流侧电容电压不平衡问题。针对这一问题,基于STATCOM的工作原理,提出了一种基于直流侧电容电压平衡的控制策略,并在MATLAB/SIMULINK仿真软件上搭建相应的仿真模型。仿真运行结果表明系统在进行无功补偿的同时还能实现各相电容电压平衡,从而检验证明了该控制策略的正确性。

向孤立无源负荷供电的VSC-HVDC系统控制策略

本文介绍了柔性直流输电系统的系统结构及工作原理,采用柔性直流输电系统的双闭环解耦控制策略,在MATLAB中创建了风电场基于VSC轻型直流输电系统向一个孤立的无源负荷供电的仿真模型。仿真结果表明,系统直流电压值稳定在给定值20KV。系统输入,输出电压实现了协调配合,输入输出有功功率实现了协调控制和自动平衡传偷,各状态量都符合理论值。在此基础上,研究逆变器交流侧线路的谐波,并给出相应的滤波器结构和对应的选择方式,仿真结果表明,所应用的滤波器很好的抑制了逆变器交流侧线路的谐波。

级联H桥型SVG的控制策略研究

针对静止无功发生器(static var generator,SVG)在无功补偿时存在直流侧电压不平衡和系统不稳定性等问题,在级联型H桥逆变器的基础上,建立了星型链式SVG的数学模型,构建了双闭环控制系统,其中电流内环采用PI解耦控制,电压外环采用分层控制,解决了直流侧电容电压的平衡问题,实现了系统的稳定工作。最后,在MATLAB/Simulink中构建了系统的仿真模型。仿真结果表明,所提出的控制方法具有较好的补偿效果和快速的动态性能。

永磁直驱风电系统网侧变流器控制策略研究

介绍了永磁直驱风力发电系统网侧变流器的基本结构和工作原理。在建立了网侧变流器数学模型的基础上采用前馈解耦双闭环控制策略进行控制。实现了直流母线电压的稳定及有无功功率的解耦控制。针对传统PI控制器在跟踪和抗扰性能上无法同时达到最优的问题,提出一种基于二自由度PID控制的永磁直驱风力发电系统网侧变流器控制策略。并对二自由度PID控制器进行了化简得到一种简化的二自由度PID控制器。最后在Matlab/Simulink环境下对电网三相平衡状态、单相电压跌落状态及三相电压跌落状态的仿真实验验证了改进控制策略的有效性和正确性。

光伏并网抑制由直流输电引起的次同步振荡的可行性分析

在研究新能源并网的基础上,分析光伏发电与火电厂捆绑通过高压直流输电并网时,通过光伏并网附加控制抑制直流引起次同步振荡(SSO)的可行性。基于复转矩系数思想设计一种次同步阻尼控制器加在光伏电站主控制器上,在保证光伏电站稳定并网的同时,抑制了直流控制特性引起的SSO,很大程度上提高了电网的稳定性与新能源并网效率。这为在发生SSO而直流附加控制未起作用时提供了一种备选方案。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,以南方电网某直流作为实例仿真模型,通过光伏电站并网,在保证光伏电站并网可靠性的同时有效抑制了直流引起的SSO问题。

输电线路柔性直流融冰技术

为直流融冰技术在电网中的应用提出了一种新型柔性直流融冰技术。通过分析输电线路结冰情况的等效模型并研究融冰时的热交换过程,针对220kV输电线路计算出了线路融冰所需的保线电流和最大电流值。按计算结果的需求设计了基于可关断器件的新型柔性直流融冰电源。论述了该电源的主电路拓扑及其功率单元的等效电路,并对其相关的融冰控制策略进行了分析和研究。最后研制出一台全控直流融冰装置样机,并进行了现场试验。试验结果表明,该融冰装置可对直流输出电压进行柔性调节,融冰时的网侧谐波含量较低,在试验中仅3.16%。

一种基于Z源逆变器的PMSG低电压穿越控制方法

Z源逆变器由于采用了独特的Z源网络,可产生逆变桥上下管直通状态来实现升压功能,适用于中小功率直驱式风力并网发电系统。分析了Z源并网逆变器的工作机理,通过采用电压电流双闭环状态解耦对输出有功和无功功率进行控制,实现了Z源网络电容电压的稳定;为提高全功率变换器的低电压穿越能力,提出了一种基于脉冲闭锁、蓄电池能量储存系统和反向功率追踪在内的复合保护控制策略。仿真结果表明运用的双闭环解耦控制方法响应迅速,提出的低电压穿越方案切实有效。