注入式混合型有源电力滤波器双闭环控制

在分析注入式混合型有源电力滤波器基本工作原理的基础上,建立其数学模型,并以此为基础分析了逆变器基波环流的产生及危害。为消除逆变器输出中的基波成分,确保系统的安全稳定运行,提出了一种注入式HAPF的注入电流和逆变器输出电流双闭环控制策略。注入电流控制外环实现注入电流完全跟踪负载谐波电流,保证系统的精度;逆变器输出电流控制内环对输出电流进行限制,抑制系统的谐振,加入阻尼,保证逆变器的安全可靠运行。仿真及实验结果验证了本文所述控制策略在谐波控制精度及系统安全可靠性方面的优势。

基于Aurora协议的SVG控制器与RTDS高低穿联调实现

本文总结在电力电子系统中,通过实时数字仿真器(Real Time Digital Simulator,简称RTDS)进行模拟电网的各种工况,通过将静止无功发生器(SVG)实际控制器和RTDS完成物理在线高效实时闭环仿真联合仿真。其中,实际的SVG设备的控制箱和RTDS系统通过aurora协议交互功率阀组模型实时仿真多模块功率单元信息,这种仿真系统运行效率高、占用RTDS硬件资源少,弥补了现有链式SVG闭环实时仿真系统方案的不足,准确实现了实际功率阀组模块数量完全一致的链式SVG系统。联合仿真SVG设备时,通过手动测试,高低穿测试完成RTDS闭环测试,验证了仿真系统的有效性和准确性。在中国电科院及其它电科院进行过验证,具有真实的测试意义。

一种高压SVG用于容性负载下的谐波补偿方法

高压供电系统电缆化趋势明显,尤其城市供电网及新能源场站,高压电缆存在较大的寄生电容,针对容性非线性负载,常规高压SVG采用电流补偿模式进行谐波补偿时存在不稳定现象,引起系统谐振和谐波放大。本文提出了一种基于阻抗控制的谐波补偿策略,仿真结果验证了控制策略的有效性。

注入式混合型有源电力滤波器控制器的研制

针对配电网10kV高压侧对大容量谐波抑制和无功补偿的要求,提出了注入式混合型有源电力滤波器(IHAPF)拓扑结构。在分析其基本工作原理的基础上,建立了IHAPF的数学模型。针对其数学模型,提出采用递推积分算法进行控制,可以实现给定电流的无稳态误差跟踪和对负载扰动信号的抑制。因为对控制器的实时性要求比较高,采用了双DSP控制器,并对控制器的硬件结构组成以及所包含的软件功能模块进行了说明。实验结果证明了所采用控制算法及控制器软硬件结构的有效性。

注入式混合型有源电力滤波器在工程中的应用

着眼于电力系统对大容量谐波抑制与无功补偿的要求,提出了将注入式混合型有源电力滤波器(HAPF)应用于中高压系统,同时结合某铜箔厂大型整流装置谐波抑制和无功补偿的工程实例,从项目成本和治理效果两方面具体分析了注入式HAPF的应用优势。在对该新型有源电力滤波器的参数设计进行研究的基础上,为该铜箔厂研制了一套HAPF装置。最后立足于系统的安全稳定性,对无源滤波器在投运时系统的谐振特性进行了研究,并根据现场不同的工况对注入式HAPF的性能进行了仿真研究。其中的一些设计思路和工程经验还可推广到其他大型滤波和无功补偿装置的设计和应用中,为推进大功率的HAPF的实用化进程提供有益的参考和借鉴。

单独注入式混合型有源电力滤波器复合控制策略的研究

本文建立了单独注入式混合型有源电力滤波器的电气模型。根据此模型综合比较了混合型有源电力滤波器的两种常用控制策略,提出了一种基于检测电网谐波电压与谐波电流的混合有源电力滤波器复合控制方案,并对其补偿性能和抑制电网频率和系统阻抗变化的影响进行了分析。为了实现系统的无差控制,提出了基于递推积分的PI算法,并且由模糊推理在线整定比例系数和积分系数,该算法能有效地提高系统的动态和稳态性能。仿真和实验结果表明采用这种复合控制的注入式混合有源电力滤波器能达到较好的滤波效果。

分频控制方法在中高压系统HAPF中的应用

建立了2种适用于中高压系统的并联型混合有源滤波器的通用电气膜型,在此基础上,针对这种混合型有源滤波器的特点,提出了基于d-q变换的谐波电流分频控制方法,提高了系统控制精度;为抑制直流侧电压的波动乃至抬升现象,提出了通过在基波谐振支路添加适当容性阻抗使直流侧电容能够和电网交换能量,然后结合基于基波电流闭环调节的直流侧电压控制方法.实验及仿真结果证明了所提分频控制方法能够有效提高并联型混合有源滤波器在中高压系统下的滤波性能.

变电站综合自动化监控系统数据展现软件的研制

根据广东某冶炼厂变电站的电网结构特点及实际需求设计了基于分层分布式结构的变电站综合自动化监控系统.结合系统硬件设计特点和要求,针对该监控系统数据展现软件数据量大、刷新快、频繁读取的特点,提出采用文本文件存储方式和建立四维数组来解析数据,同时利用ActiveX数据对象技术和UDP网络通信协议分别实现系统数据访问与传输.该系统已经成功投运,实际运行结果表明该系统设计方案可行,工作稳定可靠,效果良好.

谐波及无功电流检测低通滤波器的优化设计方法

针对电网中谐波电流较小且主要为奇次谐波的特点,对现有的谐波及无功低通滤波器设计方法进行分析,阐述ip-iq谐波检测算法基本工作原理,对其频域特性进行分析,提出将N/2阶均值滤波和二阶巴特沃斯滤波器相结合的设计方法。研究结果表明:所提出的设计方法性能优良,能够显著提高谐波及无功电流检测的稳态精度和动态响应速度;仿真实验结果证明了该方法的正确性与有效性。

注入式混合型有源电力滤波器直流侧过电压产生的机理及抑制方法

注入式混合型有源电力滤波器是一种应用较为广泛的谐波治理装置,一般采用不可控整流电路来维持直流侧电压。但是当电网谐波电压含量较高时系统中存在的直流侧过电压现象严重威胁着有源滤波系统的安全,目前对这方面的研究很少。本文在分析注入式混合型有源电力滤波器工作原理的基础上,着重探讨了IHAPF系统直流侧过电压产生的机理。从谐波治理效果和系统安全性等方面研究了直流侧过电压对注入式混合有源滤波系统性能产生的影响,提出了从优化注入支路参数和改进APF主电路结构等方面提高系统安全性的方法。根据本文所述方法,为某冶炼厂研制了"注入式混合型大功率有源滤波系统",运行结果表明了该方法的有效性。

单独注入式混合型有源电力滤波器的研究

在分析单独注入式混合型有源电力滤波器(Hybrid Active Power Filter with Injection Circuit,简称IHAPF)基本原理与控制策略的基础上,得出基于检测负载谐波电流的控制策略在工程应用上具有优势的结论。建立了基于检测负载谐波电流控制策略的IHAPF的数学模型,根据该模型得出系统的传递函数,并通过稳定判据得到了使系统保持稳定的控制器参数取值范围。实验结果表明,采用基于检测负载谐波电流的控制策略时IHAPF能达到理想的滤波效果,并且能确保系统安全稳定运行。

新型注入式混合有源滤波器的设计及应用(二)

为满足变电站提出的高电压、大容量谐波抑制,兼具一定容量无功静补的工程要求,研制出一种新型注入式混合有源滤波器。详细介绍了混合有源滤波器各个组成部分的设计方法及工程应用中的注意事项,并给出了实验室验证结果和工程应用效果。实际工程应用效果表明其具有良好的应用前景。

新型注入式混合有源滤波器的设计及应用(一)

为满足变电站提出的高电压、大容量谐波抑制,兼具一定容量无功静补的工程要求,研制出一种新型注入式混合有源滤波器。详细介绍了混合有源滤波器各个组成部分的设计方法及工程应用中的注意事项,并给出了实验室验证结果和工程应用效果。实际工程应用效果表明其具有良好的应用前景。

基于FPGA的滑动DFT谐波检测角度缓存及优化

本文总结在电力电子谐波检测中,通过FPGA实现滑动DFT检测算法可以提高相应速度,但同时计算多组DFT运算会极大耗费FPGA资源,通过缓存DFT各次谐波角度,减少FPGA中的重复运算和重复存储,可以降低资源,降低FPGA的芯片成本。通过FPGA和DSP之间的总线DMA读写,对控制系统DQ变换后增加谐波闭环补偿。实验表明,缓存角度可以极大降低系统资源及降低成本,提高设备的竞争力。

基于SVG的次同步振荡抑制方法研究与应用

与传统的次同步振荡相比,风电场的次同步振荡频率不固定,其振荡主要取决于变流器特性以及输电系统的结构。针对风电场的次同步问题,设计了基于静止无功发生器(SVG)的次同步振荡抑制方法。该方法在风电场已有的SVG控制器上增加次同步振荡抑制环节并优化控制算法。在不影响既有的电压与无功功率控制功能的情况下,实现风电场的次同步振荡抑制。通过RTDS仿真和在新疆哈密三塘湖地区风电场的实际应用,验证了抑制方法的有效性。

70Mvar链式SVG在电弧炉现场的应用

电弧炉是一种非线性强时变负载,会对电网产生电压波动及闪变、谐波、功率因数低等诸多电能质量问题。传统的SVC补偿装置由于响应速度慢,补偿效果有限。SVG是解决电弧炉电能质量问题的最有效装置,但控制算法复杂,国内成功应用于电弧炉补偿的SVG很少。本文介绍了一套70 Mvar链式SVG在国内某电弧炉现场的使用情况。现场测试数据表明,SVG投入运行后,电网存在的电能质量问题得到了明显改善,充分体现了SVG对电弧炉负载优越的补偿性能。

15kV/400V直流变压器的设计与研制

设计研制了基于输入串联输出并联结构的200 kW DC 15 kV/DC 400 V直流变压器工程样机。开展了该样机一系列关键技术的研究,包括主电路拓扑结构设计,高频隔离双主动全桥单元设计及其开关器件选型,高频变压器设计,电压控制和平衡控制等。最后搭建了全载试验平台进行测试,结果表明样机在额定工况下的效率超过96%。

链式SVG抑制电弧炉闪变控制策略研究

提出一种基于角接静止无功发生器(SVG)装置抑制电弧炉电压闪变的新方法,通过采样SVG直流侧电压、SVG输出电流实现直流侧电压控制;采样电网电压、电网电流、SVG电流、滤波支路电流通过电压闭环低频闪变检测模块、平均无功电流检测模块、负载谐波及低频闪变检测模块、负载有功比例微分检测模块实现无功指令计算;电流环采用串并联复合重复控制器实现电流指令的快速准确跟踪,从而实现电压闪变抑制、电网电压不平衡补偿、电网电流谐波补偿、电网功率因数补偿功能。现场测试数据表明,SVG投入运行后,电网存在的电能质量问题得到了明显改善,充分体现了SVG对电弧炉负载优越的补偿性能。

用于电铁平衡化补偿的SVG研究与应用

在电气化铁路牵引供电系统中,单相27.5 kV机车为主要不平衡负荷,针对V/V牵引变压器铁路供电系统提出平衡化补偿方案。在补偿形式上,链式角接静止无功发生器(SVG)直接并联于27.5 kV接触网和铁轨;在控制策略上,基于瞬时无功功率理论提取负载电流的正序和负序分量,并从零序环流注入的角度考虑直流侧电压的平衡问题,进而生成包含正序、负序和零序电流在内的总的相电流指令,由此提出正序零序电流比例积分(PI)控制与负序电流积分控制相结合的控制方法。根据该控制方法,搭建了Matlab仿真模型,对主要控制环节的作用进行了验证。该方案在国内某铁路牵引变电站取得了成功应用,简要说明了链式角接SVG在该项目的安装及补偿情况,分析了运行效果,验证了该补偿方案的有效性与实用性。

新型共直流母线高压变频器

针对电机叠频试验容易产生较大的有功功率低频波动,在弱电网条件下对电网造成污染导致电网上其他设备无法正常工作,提出了一种新型共直流母线的高压变频器。其整流侧采用移相变压器加二极管整流方案,通过电容串联建立高压直流母线,直流母线储存能量使其不回馈至电网,特别适用于弱电网下的电机叠频试验;逆变侧采用MMC逆变器(Modular Multilevel Converter),通过平衡控制策略达到模块电压平衡,环流抑制的效果。最后应用PSCAD/EMTDC搭建系统的仿真模型,证实了方案的可行性。