考虑交直流谐波耦合的并网逆变器建模与分析

可再生能源的大规模开发利用使得逆变器在电网中的比例越来越高,逆变器与电网间谐波交互作用也愈加频繁和复杂。针对传统的建模方法无法体现逆变器与电网间谐波交互耦合的问题,文中基于谐波状态空间(HSS)理论对三相并网逆变器进行建模,该模型将交直流侧的多个频次谐波考虑在内,具有较高的精度。基于HSS模型推导出输入到输出的谐波传递函数矩阵,建立逆变器交直流谐波耦合导纳幅值图,探究交直流谐波耦合关系。然后,提出了一种适用于闭环控制系统的三相并网逆变器小信号HSS建模方法,通过计算特征值对系统稳定性进行评估以及对振荡频率进行预测。最后与MATLAB/Simulink仿真结果进行对比,验证了所建立HSS模型的准确性和系统稳定性分析的正确性。

一种SOP端口不平衡时直流侧电压脉动抑制策略

当柔性多状态开关(SOP)端口电压不平衡时,会引起直流侧电压的波动,给整个系统的稳定性带来很大的影响。根据SOP的数学模型,对波动的原因进行了分析,提出一种基于二阶滑模控制的直流侧电压波动抑制策略;通过引入基于非线性干扰观测器的电容补偿器装置,对参考电压电流进行精确地跟踪。考虑多种端口电压不平衡的条件,在MATLAB/Simulink中搭建SOP仿真模型,仿真结果表明,该方法对直流侧电压波动抑制有明显的效果。

柔性多状态开关参数辨识无差拍控制

柔性多状态开关(SOP)作为一种多功能性的新型电力电子装置,既能够优化配电网中的潮流,又能够优化电压分布。文中先推导了SOP的数学模型,针对多端口SOP传统PI双环控制的PI参数较多,且整定比较困难的缺点,利用无差拍控制设计电流内环,从而减少PI控制器的数量,简化控制电路的设计。针对无差拍控制对滤波电感较为敏感,抗电感参数摄动能力差的缺点,加入参数辨识环节,对系统参数进行跟踪估计,提高无差拍控制的鲁棒性。然后就基于参数辨识的无差拍控制对各端口的U dc Q、PQ以及U ac f控制模式进行算法实现。通过在MATLAB/Simulink中进行仿真实验,验证了所提控制算法的可行性。

基于谐波状态空间的变换器建模方法

谐波状态空间(HSS)建模因其强大的谐波分析能力越来越受到关注,但由于其复杂的建模过程及庞大的模型尺寸限制了其在电力电子系统中的应用。以基于正弦脉宽调制的三相电压源型变换器为例说明了一种便于使用的方法来获得电力系统开环大信号HSS模型。基于三相平衡关系提出了在保持与原模型同样的结构和变量、不影响HSS建模精度的条件下减小模型尺寸的HSS降阶模型。通过在Simulink中搭建变换器仿真,并与HSS模型计算结果对比,验证所提模型的有效性。

一种新型空间无线电能传输系统耦合机构设计

传统正对平面线圈在进行无线电能传输时其电能拾取效率会随耦合机构间相对偏移的角度增大而迅速降低,空间无线电能传输系统则可以很好地解决这个问题。虽然目前国内外空间无线电能传输系统的耦合机构解决了相对偏移的问题,但接收机构只能以特定的轨迹和绕行方式进行相对均匀的功率接收,并非真正意义上的高自由度。本文提出了一种新型的空间无线电能传输系统的耦合机构,该耦合机构由单电源供电,可以实现接收机构高自由度且均匀的功率拾取。提出低耦合路径理论用于分析发射机构,利用Ansys Maxwell进行磁场仿真验证了磁场的均匀度。通过提出低耦合区域理论选取最适合发射机构的接收机构。最后搭建实验平台对耦合机构能量传输的均匀度和自由度进行了验证,实验结果说明接收线圈在保证高自由度接收的前提下接收电压数据集标准差小于1,即系统可以进行高自由度且较为稳定的功率传输。