MW级LLC谐振式光伏并网变流器及控制策略研究

在“双碳”目标的大环境下,交直流混合微电网将是新能源发电发展的方向。为提供可靠性高、电压等级高、交直流交互能力强的并网设备,设计了兆瓦级LLC谐振式变流器,变流器可直接连接10 kV交流配电网。首先介绍了LLC谐振式变流器的主拓扑结构,并对高频隔离DC/DC模组功率单元进行了分析说明,然后根据变流器的实际工况,给出了其运行模式,研究设计了适用于该拓扑结构的移相启动控制策略和正常运行控制策略,并针对交流侧三相不平衡问题,制定了对应的均压控制策略。最后,研制了500 kVA/AC 10 kV/DC 750V实验系统,验证了所提拓扑结构和控制策略的正确性和有效性,为新能源并网提供新的实现方案。

15kV高压直流电源的研制

传统高压直流电源主要采用工频调压器手动机械式调压方法来进行调压,具有误差大,效率低,实现不方便等缺点,为此研制了一台以DSP为控制核心的数字化高压直流电源装置。以直流输出电压和逆变交流电压作为电压反馈量,设计了直流电压外环和交流电压内环的双闭环控制器,以实现对直流输出电压的实时跟踪控制。实验结果表明,该装置可准确、方便快捷地在1.5～15 kV范围内调节直流输出电压,从而进一步验证了控制策略的正确性。

±800kV特高压直流输电系统谐波研究

以国内±800 kV特高压直流输电工程为研究背景,采用理论分析和数学推导的方法,分别研究了忽略直流输电系统换流器换相过程和考虑换流器换相过程两种情况下,换流站交流侧的特征谐波情况。同时,也对换流站直流侧的谐波情况进行了分析。在上述研究分析的基础上,以实际的±800 kV特高压直流输电工程为例,采用特征谐波潮流算法和迭代谐波算法相对比的方法,对换流站交流侧和直流侧的谐波进行了计算。结果表明,利用迭代谐波算法来计算特高压直流输电工程的谐波含量是可行的。

基于空间矢量脉宽调制的永磁同步电机死区效应分析与补偿

逆变器死区时间使逆变器输出谐波分量增加,电压和电流发生畸变,甚至导致电机在低速下的不稳定运行。为解决上述问题,提出一种基于扰动电压检测的死区效应补偿策略。通过判断输出电压矢量角度获取三相电流方向,从而确定补偿电压矢量。同时,为提高输出波形质量,结合一种零电流钳位效应消除方法,可以同时补偿死区引起的误差电压和消除零点电流钳位现象。仿真和试验结果表明该方法能明显改善电流波形畸变,具有很好的实用价值。

混合式高压直流断路器快速限流优化方案及仿真分析

混合式高压直流断路器分断速度快且通态损耗低,能够保证不闭锁换流站的情况下实现线路故障的快速隔离,减小故障范围,是直流电网保护的关键设备之一。首先研究了含混合式直流断路器的柔直系统直流故障限流机理,分析影响直流故障电流峰值以及故障电流持续时间的关键因素,并在现有混合式高压直流断路器基础上,提出一种快速限流的优化技术方案,在转移支路加入故障限流子模块(fault current limiter submodule,FCL_SM),FCL_SM由二极管桥、限流电阻以及限压电路组成,通过在故障过程中投入FCL_SM来降低故障电流峰值以及MOV吸收能量。最后通过PSCAD/EMTDC仿真分析,验证了所提优化方案的可行性与有效性。仿真结果表明,优化方案可有效降低直流故障电流峰值(降低幅度达14%)、故障电流持续时间以及直流断路器MOV吸收能量(降低幅度达16.2%),并可有效降低设备设计成本。

柔性直流输电用高压直流断路器及其故障检测方案研究

研究并仿真分析混合式直流断路器的组成结构、工作机理;采用舟山柔性直流工程定海站工程参数搭建双端系统PSCAD仿真模型,分析柔性直流输电系统故障时,直流断路器处的故障特性和故障发展过程,为故障检测装置工作范围及故障检测方法的确定提供依据;直流侧双极短路故障时,故障电流会对直流断路器形成最为严酷的电气应力,且对故障持续时间敏感,因此进一步研究了不同故障检测延时对故障特性的影响,最终根据研究结果,推荐了一种直流断路器快速故障检测方案。

混合式直流断路器子模块杂散电感对子模块电压的影响

分析了混合型直流断路器转移支路的电气结构,建立了直流断路器分断试验PSCAD仿真模型。在通态和断态情况下,分别分析了转移支路子模块杂散电感对子模块暂态电压的影响,并提出了降低子模块电压的措施。研究为混合型直流断路器的研制提供了指导。

一种变压器中性点直流电流隔离装置的设计

基于变压器中性点直流电流产生的机理,依据变压器中性点隔直装置的要求,对装置电路进行了设计。通过PSCAD仿真,确定了装置关键元件限流电感的参数。经大电流冲击试验验证表明,装置各性能参数满足设计要求,方案正确。

基于低压电容器产生谐振电流的机械式直流断路器的研究

分析了两种不同拓扑结构的谐振型机械式直流断路器的特点,提出了经济型直流断路器拓扑结构。分析其工作原理,给出了断路器主要元器件参数的理论计算依据,并通过仿真验证了主要元器件参数设计的正确性。所设计的产品成本低、控制简单,可广泛应用于对成本要求较低的中压直流配电网领域。

±800kV特高压直流输电系统换流站绝缘配合研究

以糯扎渡电站送电广东±800 kV特高压直流输电工程为背景,对换流站绝缘配合进行了研究。在分析换流站各种过电压的基础上,基于高压直流输电换流站绝缘配合原则,提出了避雷器配置方案和换流站绝缘水平。同时,根据换流站设备的操作冲击耐受电压,计算出了换流站阀厅空气净距。文中的研究结果可为以后直流输电工程的设计和建设提供参考。

高压串联补偿中电容器的保护措施

介绍传统高压串联补偿中电容器的保护方法,提出固态开关在串补中作为电容器保护的应用优势。

高压晶闸管级辅助电路的测试方法

介绍晶闸管级电路的构成原理,提出测试其辅助电路的重要性。阐述晶闸管级阻尼回路参数测试以及TE板触发功能测试的工作原理。

一种基于交流电流源取能电源的设计技术

给出了基于交流电流源取能电源的原理,结合一种电流互感器(CT)取能电源模块的电路原理,详细介绍了CT取能电源起动技术的工作原理,限压技术和稳压技术的工作原理等关键技术,并通过试验验证了设计的正确性。

多端柔性交直流混合配电网建模及仿真分析

以区域交直流为基本单元构建的多端柔性混合交直流配电网,具有方便接入各种电源、负荷和储能装置等优点,成为目前配电网发展的方向。以基于半桥子模块结构的VSC换流器为基础,建立了包含直流断路器、电力电子变压器在内的多端直流配电网模型,分别从启动、稳态、故障等方面分析了系统的运行特性,验证了系统控制策略的可靠性。

HVDC逆变侧典型故障暂态响应分析

基于PSCAD/EMTDC建立±500 kV直流输电系统的详细模型,仿真分析逆变侧典型故障,包括交流系统单相接地故障、阀控系统误开通故障和不开通故障3种,对故障引起的暂态响应特性和控制策略进行统计分析。研究结果表明,故障会引起直流电压、直流电流和直流功率等电气量的剧烈变化,且会导致换相失败,换相失败发生次数和持续时间与故障类型有关;故障切除后,良好的控制策略使系统快速恢复。

FC滤波器组谐振点调试方法及设备

FC滤波器组谐振点的正确定位是滤波器组正常发挥作用的关键。阐述FC滤波器组谐振点的调试方法以及调试设备。

基于三电平NPC拓扑的高速永磁同步发电机矢量控制系统的研究

对比分析了NPC拓扑的三电平调制算法,推导了NPC三电平变换SVPWM调制算法的数学模型,分析了死区效应问题,提出了基于死区补偿的调制算法。针对不同无速度控制方法的优缺点进行对比分析,提出了一种电压锁相与模型参考自适应相结合的无速度矢量控制方案。最后通过仿真和运行试验验证了所提方案的可行性和优越性。

柔性直流配电网VSC换流器控保系统接口设计

结合柔性直流配网换流器控制保护系统的架构,提出了适用于柔性直流配电网的电压源换流器(VSC)控保系统接口设计方案。描述了换流器控制保护、阀控单元以及功率子模块各部分功能,并详细介绍了半桥功率子模块的拓扑架构;对每个层级间的物理层方式以及具体的通讯内容进行了阐述,包括换流器控制保护和阀控单元、阀控单元和功率子模块中控板的上下行通讯内容,并对中控板上传的子模块状态信息进行了详细定义。研究结果为工程化应用提供了参考和借鉴价值。

基于晶闸管的中压固态开关触发技术

介绍晶闸管触发技术在固态开关中的应用,指出电控晶闸管的不足之处,提出光控晶闸管在固态开关中的应用优势。

直流输电换流阀允许晶闸管BOD动作数量的研究

通过理论分析以及PSCAD仿真,验证直流输电换流阀中不同数量的晶闸管过电压强制触发(BOD)时对阀侧直流分量的影响,提出单个换流阀中允许的晶闸管强制触发的数量。