基于FPC绕组的高频变压器电磁参数建模

为解决高频下利兹线制作工艺复杂、铜箔绕组纵向电流分布不均、邻近效应严重等问题,本文提出一种新型绕组结构,即柔性电路板。本文对柔性电路板绕组的电磁参数进行解析建模,分别基于等效单层铜箔的方法建立柔性电路板的绕组损耗和漏感解析模型,并基于静态层间电容求解建立柔性电路板的寄生电容集总参数模型。最后,对解析模型进行实验验证,结果表明本文为柔性电路板绕组提供的建模方法是一种精度较高的通用型电磁参数建模方法。

三相四线级联DSTATCOM高性能控制新策略

针对三相四线级联DSTATCOM三相输出电流彼此独立的特点,建立了DSTATCOM的单相模型和基于数字PI的闭环传递函数,提出了一种基于重复控制的单相控制组合的控制策略。该控制策略能够将传统PI控制系统闭环传递函数的相位滞后从56°降低到5°以内(1kHz处),从而可以改善对谐波和无功的补偿效果。在Matlab/Simulink环境下,建立10 Mvar/10 kV 19电平的级联三相四线DSTATCOM系统仿真模型,通过仿真验证了新控制策略的正确性和可行性。同时,在三相不平衡负载情况下的仿真结果表明,新控制策略比传统的基于三相dq变换的控制策略有更好的补偿效果,而且具有分相补偿能力。

MMC拓扑无变压器并网存在的问题和解决措施

适用于城市电网的柔性直流换流器拓扑需要考虑可靠性、经济性、占地和故障特性。柔性直流换流器不通过变压器而直接接入10 kV交流电网带来2个问题:当直流侧发生单极接地故障时,交流侧断路器无法正常分闸;直流侧双极短路电流大。通过理论分析和仿真验证了桥臂串联阻尼模块的MMC拓扑具有交流侧故障穿越和直流侧故障抑制能力,可较好解决上述问题,满足城市电网对柔性直流换流器拓扑的要求。

一种模块化地铁再生制动能量回馈系统及环流抑制策略

针对地铁再生制动能量回馈系统的需求,文中采用了一种带快速熔断器的模块化串并联能馈拓扑。该拓扑降低了设备的成本,提高了设备的可靠性。针对模块并联环流问题,定量分析了调制波和载波对环流的影响,采用每个逆变器单元独立电流内控制策略和载波同步技术来抑制并联模块的环流。试验结果表明,文中所设计的基于多模块串并联的地铁列车再生制动能量回馈装置可以实现交直流侧直接并联,且并联逆变器的电流偏差小于1%,串联逆变器的直流电压偏差小于1%。

一种实现柔直系统快速恢复的自取能故障阻尼器

针对半桥模块化多电平换流器(MMC)的直流双极短路和单桥臂短路2种典型故障工况,分析了其故障通路和电流波形,并提出相应的桥臂阻尼方案,推导了阻尼电阻的设计依据。提出一种新型自取能模块化故障阻尼器拓扑,分析了其工作模式以及对MMC的影响。该阻尼器串联在MMC的桥臂中,解决了高电位取能问题,实现了阻尼器的自取能,在直流双极短路故障时起到限流和衰减作用,加快故障端的切除,实现柔直系统的快速恢复;在单桥臂短路故障时可以衰减阀侧交流电流的直流分量,有助于阀侧交流开关的跳开。结合工程上使用的MMC结构,提出了即插即用的模块化故障阻尼器实施方案。在舟山五端柔直仿真系统中验证了所提自取能模块化故障阻尼器拓扑的有效性。

紧凑型MMC模块运行试验测试系统及控制策略

模块化多电平换流器(MMC)技术凭借其在新能源并网、孤岛供电、非同步电网互联、多端直流输电以及城市配电网增容等领域中的独特优势而被电力系统采纳和应用。其大功率、高电压、强电流的特点,导致很难构建与实际工程相同的全载电路进行试验。因此,设计适当、有效的试验方法和装置来获得能够代表实际运行条件的关键应力显得尤为重要。介绍一种MMC功率模块对推的试验拓扑,提出一种脉宽调制(PWM)斩波和定电流控制策略对试验电路进行控制,通过Matlab仿真和试验验证了所述控制策略可防止IGBT动作频繁和控制系统的延时导致IGBT过流;同时解决了固定脉冲充电速度较慢的问题。该试验拓扑简洁明了,能近似模拟MMC功率模块实际运行中的电压、电流和温度应力,特别适合模块样机研制阶段对单模块进行测试。

模块化多电平换流阀模块级等效运行试验研究

模块化多电平换流器(MMC)通过标准功率模块(SM)的串联实现高压大容量化,且避免了器件的直接串联,降低了制造难度,具有开关频率低、效率高、输出特性好、可扩展性强等优点,已成为当前柔性直流输电系统中换流阀的首选方案。MMC因其大功率、高电压、强电流的特点,导致在试验环境中很难构建与实际工程相同的全载电路进行试验。因此,设计适当、有效的试验方法和装置来获得能代表实际运行条件的关键应力显得尤为重要。这里首先分析了MMC系统功率模块试验电路的工作原理,然后提出了一种主动充电策略及功率对推控制策略,最后在此基础上对某工程上的功率模块进行了充电试验和功率对推试验。该试验电路简单易行,能模拟MMC功率模块实际运行中的电压、电流和温度应力,特别适合模块样机研制阶段对单模块进行测试。

一种基于移相对消的单相谐波电流提取方法

为解决传统单相系统瞬时谐波电流检测中难以滤除100 Hz谐波的问题,提出一种基于移相对消的改进型谐波电流检测方法,从原理上消除了基波提取中的2次谐波,在很大程度上降低了低通滤波器(LPF)的设计难度。这里首先介绍了基于锁相原理的传统谐波电流检测方法,在此基础上提出了基于移相对消的改进方法,并通过数字仿真和实验对二者特性进行了比较研究。研究结果表明,改进型单相谐波提取方法可将LPF设计在较高截止频率下,并能获得较好的谐波提取效果和动态响应特性。

一种级联型电压源换流器交流侧单相接地故障特性分析

针对一种三相两电平电压源换流器(Voltage Source Converter,VSC)单元级联型柔性直流换流器交流侧单相接地故障,分析了直流侧中性点直接接地方式下换流器各级联VSC单元的故障特性,详细阐述了故障电流通路,推导了故障电流的解析方程,分析了故障点位置换流器故障特性的影响,指出了故障条件下各级联VSC单元电气量特征的差异性,为换流器接地方式及保护策略的工程设计提供依据。最后通过建立的三相两电平VSC单元级联型换流器RTDS仿真系统,验证了本文分析的正确性和有效性。

地铁能量回馈系统充电回路的优化方案

地铁能量回馈系统可以将地铁刹车的能量回馈到电网中,达到节能和稳定直流电压的目的。而充电回路的设计不仅关系到能馈装置的安全运行而且影响并网后对电网系统的冲击。分析了地铁能馈系统的工作原理,并给出交流充电和直流充电2种设计方案和充电流程,最后通过搭建1.2 MW背靠背的能馈系统试验平台,进行了充电和并网试验。试验结果表明,直流充电方案不仅能满足能馈系统的并网需求而且操作流程简单可靠,是理想的充电方案。

适用于分布式光伏接入中压直流配网的三电平零电流开关变换器

提出了一种工作于电流断续模式的新型三电平零电流开关变换器,包含一个传统中性点箝位型三电平电路(neutral point clamped three-level circuit,NPC-TLC)和一个简单的辅助控制电路,共6个开关管和2个变压器。通过辅助控制电路的斩波调制可以实现NPC-TLC的零电流开关(zero-current-switching,ZCS)。由于绝大部分的功率是由NPC-TLC传递至负载侧,所以实现其ZCS可以大幅降低本文变换器的开关损耗。文中还重点讨论了辅变压器变比对开关管电流大小的影响,提出了变比优化方法,并基于PLECS软件的仿真模型进行了验证。最后,利用300~1500 V/1500 W的实验平台对理论分析和仿真结果的正确性进行了验证。

基于热流密度的配网柔直换流器散热设计

随着配网柔直换流器小型化发展,散热设计问题逐渐凸显。首先对配网柔直换流器的热流密度进行分析,并基于热流密度选择合适的配网柔直换流器散热冷却方式;然后确定配网柔直换流器水冷管路布置方案,根据流量连续方程确定各个支路的管径,完成结构设计;最后通过仿真验证了配网柔直换流器水冷管路布置方案的合理性。

中性点经消弧线圈接地系统中柔性环网控制装置接地故障分析

中性点经消弧线圈接地系统采用无连接变压器接线方式的柔性环网控制装置与交流系统共用接地支路,装置的接地故障特性不同于常规有连接变压器的换流装置,需要对其接地故障特性进行分析,为装置故障诊断、保护的设计提供依据。分析了基于模块化多电平换流器的柔性环网控制装置交流侧单相接地故障时的故障机理,阐述了故障后装置故障侧和非故障侧换流器的电气量特征,分析了柔性环网控制装置直流单极接地故障特性,推导了故障后换流器在不同工作模式下故障电流的解析方程,指出在消弧线圈接地支路增加阻尼电阻可以加快故障电流衰减。通过建立的基于模块化多电平换流器的柔性环网控制装置PSCAD/EMTDC仿真模型,验证了本文故障特性分析的正确性和有效性。