三电平逆变器SHEPWM非线性方程组的求解

初值对三电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic elimination PWM,SHEPWM)非线性方程组求解过程收敛与否和收敛速度都至关重要。为了提高非线性方程组的求解速度,提出了一种以冲量相等、重心重合为原则的求取非线性方程组初值的方法,使得每一个M下取得的初值往往可以保证大多数M(以0.01为分辨率)值对应的非线性方程组收敛,而且显著加快了迭代的收敛速度。对采用所提方法求得的初值不能收敛的M值对应的方程组求解,采取了以其相邻的M值对应的数值解为初值的有效方法,结合这两种初值方法。以11个开关切换点为例,以0.01为调制度M的分辨率,对M从1.15到0.01范围内的每一点上的非线性方程组,采用Matlab6.5中提供的基于牛顿迭代法的fsolve函数,分别求解,并给出至少一个可以实现的数值解。讨论了三电平逆变器SHEPWM问题的多解现象和简单的优化原则。建立了二极管箝位三电平逆变器实验电路模型,对所求SHEPWM的解抽样进行实验,实验证明了所求解能够实现基波控制目标并消除选定的低频次谐波,证明该文提出的方法是有效的。

三相不接地系统短路故障限流器的研究

介绍了一种适用于三相不接地系统的短路故障限流器。给出了其主电路拓扑结构 ,针对不接地系统可能出现的两相短路和三相短路故障 ,分析了限流电路的工作机理和控制策略 ,并用电力电子专用仿真软件 PSIM对其进行了仿真验证。理论分析和仿真结果证明 ,这种限流器具有对电力系统的正常运行无明显影响 ,在短路故障发生时无延时自动插入限流 ,断开故障电流时不会引起附加振荡和过电压 ,控制方法灵活 ,可实现无电流冲击的软自动重合闸等显著优点。

三电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法的研究

特定谐波消除SHEPWM,通过开关时刻的优化选择,消除选定的低频次谐波,具有波形质量高、效率高、直流电压利用率高、直流侧滤波器尺寸小等一系列显著优点,所以受到人们的普遍关注。该文首先针对1/4周期对称的脉宽调制波形,研究了三电平SHEPWM非线性方程组的求法,提出了以三角载波法生成非线性方程组初值的方法,使得求解非线性方程组的速度明显加快;根据非线性方程组的数值解,用POWERSIM电力电子专用仿真软件对三电平SHEPWM进行了仿真研究; 用小功率MOSFET管构成二极管箝位三电平逆变器实验电路模型,以双DSP中压变频控制平台为控 制器,对三电平SHEPWM方法进行实验研究。仿真和实验结果证实了SHEPWM的谐波消除效果和SHEPWM方法所具有的一系列显著优点。

多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法的仿真研究

研究了多电平SHEPWM技术,针对1/4周期对称的多电平PWM波或阶梯波形,给出了根据波形直接确定傅立叶系数和多电平SHEPWM非线性方程组的方法;采用三角载波SPWM方法确定非线性方程组的初值,保证和加速了非线性方程组迭代过程的收敛;以五电平为例,对多电平逆变器的SHEPWM方法,用POWERSIM专用仿真软件进行了仿真研究,结果证明:多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程简单,易于收敛;根据非线性方程组求得的最终波形不受参考波形限制,能够根据调制比的变化而自动调整;当调制比小于一定值时,线电压所包含的电平数也会有所下降,以满足调制比变化和谐波消除的要求;直流母线电压利用率高;谐波消除效果非常理想, 输出波形质量高, 是多电平变换器的一种非常有效的控制策略。

三相接地系统短路故障限流器及其控制策略

介绍一种适用于高压电网的三相接地系统桥式固态短路故障限流器的拓扑结构 ,分析了在各种可能的短路故障情况下限流电路的工作机理 ,给出了针对各种短路情况的控制策略 ,并用电力电子专用仿真软件 PSIM对其进行仿真验证。理论分析和仿真结果证明 ,该限流器具有对电力系统的正常运行无明显影响 ,在短路故障发生时无延时自动插入限流电抗器 ,断开故障电流时不会引起附加振荡和过电压 ,控制方法灵活 。

多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法的初值问题研究

特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM)方法,通过开关时刻的优化选择,消除选定的低频次谐波,具有波形质量、效率、直流电压利用率都高、直流侧滤波器尺寸小等一系列优点,所以受到人们的普遍关注。该文提出一种基于面积相等和注入零序谐波相结合的非线性方程组的初值求取的方法,简化了多电平逆变器SHEPWM非线性方程组初值的求取方法,显著提高了初值的有效性,根据一个调制度数值和谐波消除目标确定的初值,往往适用于同样谐波消除目标下、调制度在该值附近的一个范围内的所有SHEPWM非线性方程组,并且较大加快了求解非线性方程组的迭代过程的收敛速度;以五电平电压源逆变器为例,采用电力电子专用仿真软件POWERSIM6,对非线性方程组的数值解进行了仿真研究,结果证实了所提初值求取方法的有效性和实用性。

中高压变频调速技术综述

中高压变频调速技术具有非常广泛的应用前景。对中高压变频调速技术的发展进行了较为详细的综述 。

电力系统中直流接地电阻检测的新原理

提出检测电力系统直流接地电阻的新原理——直流检测法。该方法利用一光控电子开关 ,分别将直流母线的正、负两极通过一限流电阻接地 ,从而分别将直流系统的总电压施加于直流系统的负、正极对地绝缘电阻 (和限流电阻 )上 ,产生一直流电流 ,检测该直流电流的数值 ,根据母线电压值和限流电阻值 ,可计算出直流系统正、负极对地绝缘电阻值。同时 ,在每一个供电支路上 ,分别设置一个霍耳电流传感器 ,让所有支路的正、负两根供电线缆都同时穿过位于该支路的霍耳传感器的原边检测孔 ,和光控开关配合 ,通过这些霍耳传感器的输出可检测出接地故障所在支路。再用一个钳型霍耳传感器 ,可进一步查找到接地故障点的具体位置。和现在普遍采用的交流检测法相比 ,该方法对直流系统无任何不良影响 ;不受系统分布电容影响 ,检测的精度和灵敏度高 ;无需交流信号发生装置 ,显著降低了产品成本。

主从式级联多电平变换器及其控制方法的研究

针对混合级联多电平变换器的输出电压等级和中间单元功能不明确的缺点,提出了一种主从式级联多电平功率变换器的拓扑组合结构。主变换器用来实现基波功率输出,从变换电路用来改善输出波形质量。该主从式级联多电平变换器具有输出波形质量高、开关损耗小、系统整体效率高等显著优点,特别适用于高压或超高压功率变换系统,是一种非常实用的电路拓扑组合方式。文中给出了适合于该功率变换器拓扑结构的两种控制策略:三角载波调制控制策略和特定谐波消除(SHEPWM)控制策略,并给出了50Hz下三角载波控制策略的仿真结果。仿真结果证明了所提的主从式级联多电平功率变换及其控制策略的有效性和实用性。

基于互补策略的新型单周控制有源滤波器

介绍了单周控制有源滤波器的原理 ,针对经典单周控制有源滤波器存在的诸如电流直流分量问题、局部稳定问题等 ,提出了单周控制有源滤波器的互补控制策略、电流直流分量负反馈策略和两路信号差值积分负反馈策略。新控制策略的采用彻底克服了经典单周控制有源滤波器的电流直流分量问题 ,实现了单周控制有源滤波器的全局稳定 ,并消除了电流交越失真 ,使得具有诸如无须参考信号、检测量少、控制简便、波形质量高、动态跟踪性能好、抗干扰能力强等显著优点的单周控制有源滤波技术达到实用化程度。实验结果证实了所述控制策略的有效性。

基于等面积法的多电平逆变器SPWM方法

从脉宽调制的基本原理——冲量定理出发,针对1/4周期对称波形,根据分区内PWM波形与参考信号波形的重心相对位置,选三种典型多电平PWM方案,以五电平逆变器为例,研究并发现了在较低开关频率下输出电压谐波含量与基波控制精度随1/4周期内每个分区中PWM波重心位置的变化规律,以此为依据,提出了基于等面积法的数字化PWM控制的最优算法,可以同时实现高基波控制精度和低波形畸变系数。该PWM方法不受拓扑结构和电平数的约束,适用于所有的多电平逆变器,并且具有计算简单、易于编程和实现等优点,特别适用于对快速性、灵活性和输出波形质量有较高要求的应用场合。以五电平逆变器为例,对多电平逆变器的新型PWM方法进行了仿真和实验研究,结果证明了该PWM方法的有效性和实用性。

基于新原理的直流接地故障检测仪

介绍了以 80 C1 96KB型单片机为控制中心 ,采用一种检测直流接地故障的新原理所研制出的新型直流系统对地电阻检测、直流接地故障支路选线、故障点探测系统。介绍了检测仪器的硬件组成、软件设计和主要性能指标。与原有的直流接地故障测试系统相比 ,该装置无需给直流系统注入任何信号 ,对直流系统无任何不良影响 ;完全克服了传统的注入交流信号法的不足 ,检测结果不受分布电容的影响 ,对所有直流系统都具有很高的检测灵敏度 ;接地电阻数值检测精度高 ,能准确判断故障所在支路 ;故障定点准确 ;无需交流信号发生装置 ,检测量为简单的直流信号 ,因而整个系统电路简单 ,运行可靠性高 ,产品成本低。

基于IGCT的新型固态桥式短路故障限流器

提出将带旁路电感的桥式短路故障限流器中的半控开关器件——可控硅,用大功率自关断器件——集成门极换流晶闸管(IGCT)代替,从而将整流桥的失控时间从半个周期缩短到电流信号检测时延,从而可以有效减小直流限流电感的电感量,将占据限流器体积、重量、成本主要部分的直流限流电感量缩小5/6以上。研究了在该特定电路条件下的基于IGCT的有源逆变控制方法,可以保证在采用IGCT后,桥路转入逆变工作方式和从限流器中退出时均不引起电感电流通路的阻断,因而不引起操作过电压。直流限流电感的电感量减小,有利于提高限流器动态特性,缩减由于充磁而导致波形畸变的时间。详细介绍了基于IGCT的短路故障限流器的控制策略,并进行了仿真和实验研究,结果证明了所提出的故障限流器及其控制策略的有效性和实用性。

基于自关断器件的三相不接地系统短路限流器及其实验研究

为了减小桥式短路故障限流器的体积、重量和成本,提出一种基于自关断器件的三相不接地系统桥式短路故障限流器,详细研究了限流器的拓扑结构和控制策略,根据不接地系统的短路故障模式和工作特点,提出一种基于自关断器件的半控桥式结构限流器,能够降低主电路成本,简化控制方法和控制电路设计,提高系统的可靠性。对所提限流器进行了详细的仿真和实验研究,结果证明了所提故障限流器及其控制策略的有效性和实用性。

大容量静止无功发生器与电池储能的集成

将传统的大容量静止无功发生器(STATCOM)装置与储能装置集成,能够显著增加和提高STATCOM的功能和性能。文中讨论了电池储能和STATCOM集成系统的特点,介绍了所采用的功率变换器拓扑结构和开关切换策略,对所提出的集成电池储能的STATCOM系统进行了仿真研究。仿真结果证明了所提出的STATCOM与电池储能集成系统的有效性和实用性。

基于自关断器件的新型桥式短路限流器拓扑与控制策略

提出一种基于自关断开关器件的新型桥式短路故障限流器。该种单相(三相)限流器由1个整流桥、1个直流电感和1个(3个)旁路电感组成。直流电感用来限制故障初期的短路电流上升速度,其电感根据控制电路的响应速度和系统电压、电流额定值,以体积、成本最小为目标进行设计。旁路电感用来将短路电流限制到继电保护要求的数值上,其电感量根据系统电压和继电保护要求的短路电流设计。短路限流期间的电源电流仍为正弦量,因而不会对阻抗继电器、传统的电压电流互感器和总的继电保护方案产生不良影响。新型限流器的主电路得到了简化,控制电路和控制方法非常简单,动态性能得以提高。文中详细论述了用于三相系统的限流器的主电路拓扑结构、控制策略、参数设计与优化方法等。仿真和实验结果证明了所提新型限流器的有效性和实用性。

多电平逆变器SHEPWM问题解的包含关系

为了利用已知的较低电平数多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic elimination pulse width modulation,SHEPWM)问题的解,来构建、丰富和完善具有较多电平数的多电平逆变器的SHEPWM问题的解的集合,该文从SHEPWM非线性方程组的形式、多电平逆变器输出电平的物理概念、多电平逆变器SHEPWM问题解的多重性等方面出发,提出并研究了多电平逆变器SHEPWM问题解的包含关系。以级联多电平逆变器为例,对七电平逆变器M=0.38、五电平逆变器M=0.76和三电平逆变器M=1.14时的方程组的数值解进行了实验研究,结果证明了所求数值解能够实现基波控制、谐波消除目标、七电平对五电平和三电平、五电平对三电平逆变器SHEPWM问题的解包含关系。

基于IGCT的三相接地系统故障限流器及其控制策略

提出将带旁路电感的三相接地系统桥式短路故障限流器中的半控开关器件用大功率自关断器件IGCT(integrated gate commutated thyristor)代替,从而将变流桥路的失控时间由半个周期缩短至检测电路的延时时间以内,可显著减小直流电抗器的电感量,将占限流器体积、重量、成本主要部分的直流电抗器缩小到原来的1／9．6。分单相短路、两相短路、三相短路3种情况对基于IGCT的短路故障限流器及其控制策略进行了仿真研究,仿真结果证明了所提出的故障限流器及其控制策略的有效性和实用性。

五电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法

为了提高非线性方程组的求解速度,提出了一种基于"冲量相等、重心重合"原则和直接数值计算的非线性方程组初值求取方法。以12个开关切换点为例,主要研究了五电平逆变器SHEPWM非线性方程组在调制比从1.15到0.01的全范围变化时的求解方法,对每一个M值给出了至少一组数值解。求解过程证明所提初值方法是有效的。论文讨论了随着M值从大到小变化,SHEPWM问题的解及其代表的波形的变化趋势。对选取的典型数值解进行了仿真和实验研究,结果证明所得数值解能够实现基波控制目标并有效消除选定的低频次谐波。

电力系统中直流接地电阻检测和接地故障点探测的方法研究

本文论述了现有的直流系统接地故障检测方法及其不足之处 ,提出了一种全新的直流接地故障检测方法。该方法具有对直流系统无任何不良影响 ;检测结果不受分布电容的影响 ,检测精度高 ;能准确判断故障所在支路 ,故障定点准确 ;电路简单 ,成本低廉等优点。