基于功率微分项的双VSG有功功率振荡抑制策略

针对虚拟同步发电机(VSG)双机并联运行时产生的有功功率振荡问题,通过建立双VSG系统的小信号模型,分析了有功功率振荡产生的机理,提出一种基于改进虚拟阻抗的瞬态功率均分策略和一种基于功率微分项的自适应惯量和阻尼的功率振荡抑制策略,将有功功率微分项与角加速度结合起来实现惯量的自适应调节,同时将有功功率微分项引入阻尼控制环节以替代传统的阻尼项,实现阻尼的自适应调节。所提出的策略可以使动态时VSG之间的角频率差更快速地趋近于零,从而减小有功功率振荡的超调,改善频率动态响应性能。搭建了VSG并联的仿真模型,仿真结果表明:所提改进控制策略可以使瞬态时实现有功均分,使动态时的有功功率振荡超调减小41%,振荡过程减小了1秒。

配电网络电能质量综合治理设备优化配置策略

针对配电网络电能质量治理设备缺乏全局统筹配置的现状,提出了一种基于多目标粒子群优化算法对谐波、无功及三相不平衡治理设备的综合优化配置策略。分别采用有源电力滤波器抑制谐波、智能电容器补偿无功、换相开关治理三相不平衡,并以每类电能质量问题的治理效果和投入成本为优化对象,以满足相关电能质量标准为约束条件,通过多目标粒子群算法确定治理设备配置节点和相应投入容量的优化配置方案。建立了电能质量评估模型,搭建了基于IEEE-18节点的配电系统仿真模型,并分散接入谐波、无功和三相不平衡负载,模拟电能质量问题,通过仿真验证了所提出的治理设备综合优化配置策略的可行性和相较于传统电能质量治理方案在电能质量治理上的优越性。

优化储能容量配置的ln基底型VSG自适应控制策略

针对虚拟同步发电机VSG(virtual synchronous generator)自适应控制大范围调节参数导致需要较大储能容量配置的问题,设计ln基底型自适应控制策略以优化储能容量配置。通过对基于速度反馈控制的虚拟同步发电机VF-VSG(velocity feedback control based VSG)进行数学建模,建立VSG在输入功率扰动时与所需储能容量之间的关系,据此分析速度反馈系数、VSG转动惯量和阻尼系数对储能容量的影响,以此设计ln基底型自适应控制策略,避免参数大范围调节,优化储能容量配置。通过仿真实验可知:所提控制策略在暂态性能优良的前提下,降低了9.8%储能容量的配置,验证了所提策略的有效性。

一种采用虚拟磁链模型预测的新型PWM算法

针对变流器脉宽调制(pulse-width modulation,PWM),基于虚拟磁链的模型预测,提出一种新型脉宽调制算法(novel algorithm of pulse-width modulation,NPWM)。建立由正弦调制电压和变流器输出电压构成的虚拟磁链模型,以磁链误差最小为优化目标建立价值函数,采用模型预测获取最优目标电压矢量。基于单一目标预测方法,提出一种多目标预测方案,确保在磁链误差范围一定的前提下降低器件平均开关频率,依据建立的价值函数分析算法流程。仿真和实验比较两种预测算法下NPWM调制和空间矢量脉宽调制的控制效果,验证两种预测方法下NPWM算法的有效性。

新型无变压器型并联混合有源滤波器

针对煤矿井下1 140V配电网谐波问题,采用一种新型无耦合变压器型并联混合有源电力滤波器(NTLS-SHAPF),NTLS-SHAPF由有源滤波部分和LC滤波器构成,在降低有源部分基波电压的同时减小有源部分电流。基于NTLS-SHAPF拓扑结构和控制方法,建立系统数学模型,分析其滤波特性;依据分压系数的计算,分析有源部分基波电压和电流特性。推导无源部分LC参数与系统各电量之间的表达式,在分析LC参数对系统各电量影响的基础上,以降低有源部分基波电压、减小有源部分谐波电流和LC滤波器电感谐波电流为目的,提出无源部分的设计原则。最后仿真分析与理论分析一致,实验结果表明了对NTLS-SHAPF理论分析及其无源部分LC参数设计原则的有效性。

五电平H桥级联型STATCOM脉冲轮换控制策略研究

为改善采用载波同相层叠调制策略时五电平H桥级联型静止同步补偿器(Static synchronous compensator,STATCOM)输出电流的波形质量,提出一种直流侧电压平衡控制策略。基于STATCOM的控制原理阐述载波层叠调制策略下脉冲周期轮换的方法,分析脉冲轮换时序对各单元直流侧电压的影响,推导占空比变化量与各单元吸收功率的关系。以此为基础改进了脉冲轮换控制策略,该策略在脉冲周期轮换的基础上通过调整脉冲轮换时序的占空比来维持各单元直流侧电压平衡。通过对改进前后脉冲轮换控制策略仿真分析,结果表明改进的脉冲轮换控制策略能够有效地平衡直流侧电容电压。

一种适用于多样化补偿的谐波检测方案

基于i_p—i_q法谐波检测及其改进方法的原理和特点建立一种适用于多样化补偿的谐波检测方案,其包括特定次谐波补偿模式和全补偿模式。全补偿模式检测结果在动态中含有较大的基波分量,因而较慢的动态响应不利于装置控制,但通过提高低通滤波器截止频率而提升其动态响应会降低稳态检测精度。针对该问题建立一种改进的全补偿模式。改进的全补偿模式由低次谐波的特定提取和基波正序分量提取复合而成,使基波正序分量提取采用较高截止频率的低通滤波器也可以获得较好的低次谐波稳态检测精度,分析低次谐波特定提取和基波正序分量提取两个环节对改进的全补偿模式动态特性的影响。仿真研究表明改进的全补偿模式具有快速的动态响应和更好的稳态检测精度。

减小电容容值的H桥级联型STATCOM电容取值分析与直流电压控制

减小电容容值的H桥级联型静止同步补偿器(cascade H-bridgestatic synchronous compensator,CHB-STATCOM)采用薄膜电容可提升装置可靠性,但容值减小会对直流侧电压峰值和波动量、装置输出感性电流范围造成影响,且调制标幺方式和直流侧电压控制目标与传统STATCOM不同,为此,对减小电容容值的级联型STATCOM电容取值进行分析并建立一种直流电压控制方案。推导直流侧电容容值与电容电压的解析关系,以调制输出范围为约束条件,电容峰值电压一定时,求得电容取值与直流侧电压波动量、STATCOM输出感性电流范围的关系,并进行分析。推导功率单元电容电压与其瞬时功率的关系,对比不同被控量下控制系统数学模型,选取直流电压控制的被控量,建立直流电压的三级控制方案。仿真及实验结果验证了电容取值分析与控制方案的有效性。研究结果可为减小电容容值的级联型STATCOM电容取值提供理论参考,可满足电容电压的控制要求。

基于双变量六脉波交-交变频器的变压变频控制方法研究

介绍了双变量控制基本原理,阐述了变压变频在双变量六脉波交-交变频器全范围调速系统中的应用;分析了传统变压变频的缺点,提出了采用对称余弦法对双变量六脉波交-交变频器的波形进行对称性改造的方法。仿真结果验证了双变量六脉波交-交变频器变压变频控制新方法的有效性。

一种基于NPC和H桥混合级联的6kV静止无功发生器

采用中点钳位型(neutral-point clamped,NPC)三电平功率单元和H桥级联型(cascade H-bridge,CHB)功率单元混合级联构成6kV静止无功发生器,以降低CHB功率单元数。基于构成的混合级联型静止无功发生器(hybridcascade staticvar generator,HC-SVG)拓扑设计调制方法,分析NPC三电平功率单元中点电压,建立NPC三电平功率单元直流电压与HC-SVG调制电压利用率的数学关系,得到NPC三电平功率单元直流电压对HC-SVG调制电压利用率的影响曲线,并与采用两电平功率单元和H桥级联功率单元构成的HC-SVG进行对比,表明基于NPC三电平功率单元的HC-SVG的CHB级联单元数可减少30%。构建HC-SVG的控制方案,并选择6kV/3MvarHC-SVG主电路参数,通过仿真验证HC-SVG的有效性。

直流侧电压大幅波动下CHB-STATCOM满足调制约束的直流电容取值分析

直流侧采用薄膜电容的级联型STATCOM需减小电容容值以提升装置功率密度。考虑器件电压应力,调制输出电压范围是制约电容容值减小的关键因素之一。针对星接H桥级联型STATCOM,考虑直流侧电压波动分量,分析调制输出电压约束下电容容值的取值范围。基于载波调制技术,推导直流侧电容、补偿电流与调制输出范围的解析关系。在此基础上,以直流侧电压峰值为约束条件,建立满足STATCOM调制输出的电压方程,分析满足调制要求时电容容抗的取值范围;基于此,进一步分析滤波电抗对电容容抗取值范围的影响和直流侧电压均值控制值的给定。通过仿真与实验对理论分析的有效性进行验证,并与传统电容取值方法进行对比,所获得的解析结论可为减小电容容值的研究提供理论参考。

小容值单相H桥级联型STATCOM纹波电流分析

采用薄膜电容的小容值单相H桥级联型STATCOM具有高可靠性的优点,但容值减小会造成直流侧波动电压随补偿容量增大而变大,而直流侧波动电压对STATCOM电流纹波又具有直接的影响。为明晰容值减小对H桥级联STATCOM纹波电流的影响,文中对单相小容值H桥级联型STATCOM系统电流纹波进行研究。基于单相小容值H桥级联型STATCOM控制系统,采用时序分析的方法建立载波相移脉宽调制的电流纹波表达式,通过数值分析定量研究容值对电流纹波的影响。研究结果表明,电容容值减小不会增大纹波电流。仿真实验验证了理论分析的正确性,为单相小容值H桥级联型STATCOM的设计提供理论参考。

电网不平衡下虚拟同步发电机功率-电流协调控制策略

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)技术通过模拟同步发电机运行机理,在理想电网条件下能够使分布式电源友好接入电网。然而,在不平衡电网电压下,则会出现输出功率振荡、电流不平衡等问题。为克服这些问题,提出了一种基于静止坐标系下虚拟同步发电机功率-电流协调控制策略。该控制策略根据瞬时功率理论计算负序电流参考值,建立了恒定有功、无功及电流平衡3个控制目标的统一解析表达式,实现功率-电流的协调控制,提高了系统运行性能。最后仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

大规模光伏并网系统谐振机理及稳定性分析

在弱电网下或者装机容量增加时,大规模光伏并网系统易引发谐波谐振,危及光伏电站的正常稳定运行。针对上述问题,以大规模光伏并网系统为研究对象,分别从系统阻尼、闭环控制等角度揭示了大型光伏电站和电网之间的谐振机理。研究结果表明:LCL滤波器自身的有源阻尼策略并不会导致大规模光伏并网系统引发谐振,引发谐振的关键因素在于并网逆变器自身的稳定裕度。电网阻抗、装机容量、系统参数设计、控制策略等因素的综合效应可以使并网逆变器在某一特定条件下运行到临界稳定状态附近而引发谐振,谐振将导致入网电流在相应谐振频段产生大量谐波。如果稳定裕度进一步减小,系统将逐步由谐振状态过渡到振荡、发散等不稳定状态。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。

基于成果导向的继电保护课程教学

设计能够支撑工程教育认证毕业要求的课程目标和确保课程目标达成的教学方法是一线教师在工程教育认证中必须考虑的关键问题,也是工程教育专业认证落地生根的关键。以继电保护课程为例,通过梳理课程内容,对应工程教育专业认证的毕业要求,建立课程内容和毕业要求间的映射关系,以此为基础建立教学目标;基于教学内容与教学目标的映射关系,从课堂理论教学、作业、实验三个方面基于成果导向进行教学设计;归纳课程目标设计的流程,分析课程目标合理性及达成的关键因素。文章内容可为课程与不同毕业要求形成支撑,教师思考课程目标和设计课堂教学提供参考。

基于时域的多新息随机梯度法VSG参数辨识

针对采用虚拟同步发电机技术(Virtual synchronous generator,VSG)控制的新能源并网逆变器,提出一种基于统一模型的VSG实际输出惯性和阻尼的辨识方法,定量评估逆变器提供给大电网的惯性和阻尼。首先分析不同的VSG接建模方法,建立统一的VSG控制模型结构,然后提出一种适用于时域的多新息随机梯度法VSG关键参数的辨识方法,利用指令功率阶跃激励出系统功率动态信息,根据所推导的VSG控制模型参数之间的关系,动态地辨识出系统输出的惯性和等效阻尼参数,然后分析辨识模型的误差。最后,通过仿真验证与对比证明所提方法的有效性。

基于RLESO与终端滑模的光伏并网逆变器控制策略

针对光伏并网逆变器直流侧母线电压易受光照、温度以及网侧电压和负载波动的影响,提出一种基于降阶线性扩张状态观测器(Reduced Linear Extended State Observer,RLESO)和终端滑模理论(Terminal Sliding Mode Theory)的新型自抗扰控制策略,并将其应用于光伏并网逆变器的电压外环.建立光伏并网逆变器在坐标系下的物理模型,在此基础上设计RLESO,通过构造李雅普诺夫函数证明RLESO的收敛性.频域特性表明RLESO相比于线性扩张状态观测器(Linear Extended State Observer,LESO)具有更快的响应速度以及更小的相位滞后.为保证系统鲁棒性,采用Terminal设计自抗扰控制器的误差反馈律.通过Matlab/Simulink仿真平台进行了多工况的仿真测试,结果均表明降阶自抗扰控制策略具有良好的快速性和抗扰能力,工程实用性更强.

基于虚拟阻抗的并联VSG改进控制研究

低压微电网在孤岛并联运行时,往往存在功率耦合以及线路阻抗差异等问题,传统的虚拟同步収电机控制很难实现无功功率的精确分配且环流抑制能力较差。为了解决上述问题,本文首先设计了虚拟阻抗使系统等效输出阻抗呈感性,实现了有功和无功的解耦。其次,提出一种改迚无功-电压环控制策略,在无功-电压环中引入公共耦合点电压反馈和积分环节,减小公共耦合点电压波动并提高了无功分配精度。考虑到引入虚拟阻抗虽能有效抑制环流,却造成输出电压幅值降落的问题,通过在无功电压环中增加虚拟阻抗压降补偿项,以抬高无功-电压环输出电压幅值,抵消引入阻抗所产生的电压降落。仿真实验结果验证了所提出控制策略的有效性和可行性。

基于PSIM的单相并网逆变器控制算法仿真分析

单相光伏并网逆变器可以应用于太阳能路灯、家用电气和普通照明、小功率电气应用等领域。在PSIM仿真软件中采用简化C模块编程实现光伏最大MPPT跟踪控制、通过二阶通用积分法构建正交αβ坐标系,在其基础上完成电网电压的单相软件锁相;在并网逆变环节,采用电压电流双闭环实现并网功率控制,其中电流环采用PI+重复控制以提升控制性能。探讨了各单相光伏并网器主要环节的实现算法,并通过仿真验证了该方法的有效性。

45°坐标系下H桥级联型STATCOM模型预测控制

针对H桥级联型静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)提出一种改进的模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)算法。仿真分析表明该算法在保证较好的电流补偿效果的同时能实现相间电压平衡及相内子模块电压平衡的要求。