不平衡电网电压条件下MMC控制策略综述

模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)中负序电流的有效抑制对提高电能传输质量和系统稳定性具有重要意义。随着电网中出现不平衡故障的概率与日俱增,平衡网压下MMC的控制策略已不再适用。为此,从MMC内、外特性的影响因素出发,对国内外的研究现状进行归纳总结,并基于现有研究展望未来。首先,从外特性角度分析三个控制目标下不同控制策略的异同点,再进一步阐述引入多变量控制参数k后各电气量的变化趋势,并指出这些方法存在的局限性;其次,从内特性角度梳理环流注入、三次谐波注入对桥臂电流、电容电压的影响,并对相关研究的共性问题进行分析;最后,综合国内外对相关问题的分析与思考,提出该领域目前所面临的挑战,对未来需要深入探究的方向做出了展望。

旋转电机第三功能初探

基于传统旋转电机机电能量转换理论,提出了旋转电机第三功能的概念,该旋转电机无传统电机的电能或机械能输出,而是充分利用旋转电势的二次电流损、磁滞涡流损及机械杂散损耗等,将输入的能量全部转化为传统意义上的“损耗”,即全部转换为热能。介绍了原理结构、工作机理,进行了基本解析和实验研究。研究表明旋转电机第三功能的可行性,可构成新型旋转电磁热机,除具有传统热机的热效应外,还具有对水媒质的磁化软化功能、防垢除垢功能及良好的节能效果,具有广阔的应用前景。

单电阻采样的永磁同步电动机相电流重构策略

为了减少变频器的成本,提出一种利用单电阻采样三相逆变器母线电流来重构永磁电机相电流的策略。将电流重构盲区划分成3个区域:低调制不可观测区、中调制不可观测区和高调制不可观测区。在低调制不可观测和中调制不可观测区采用插入测量脉冲的方法,在高调制不可观测区采用电压矢量近似的方法。该方法能实现全范围的相电流重构,使调整后的空间矢量脉宽调制波形仍然具有对称性,并且能固定一个采样点;在永磁同步电机矢量控制系统中进行了实验验证。

储能电感电流限定单周期控制单相电流型PWM逆变器研究

为了克服传统单相电流型PWM逆变器存在的储能电感及其电流大、输出电压波形畸变严重的固有缺陷,提出了一种具有储能电感电流限定的单周期非线性控制单相电流型PWM逆变器,储能电感电流在高于和低于限定值两种情况时逆变器分别工作在续流方式和Boost方式。深入分析研究了这种逆变器一个低频输出周期内的八种电路模式、开关状态方程和高频开关工作过程等稳态原理特性,推导出了电压传输比、储能电感电流限定值、储能电感、输入和输出滤波器、功率开关电压和电流应力等主要参数的设计准则。设计并研制成功的1k VA 110VDC/220V50Hz逆变器样机具有单级升压变换、变换效率高、输出波形质量高、储能电感小等优点,证实了所提出研究方案和理论分析的正确性,有效地克服了传统单相电流型PWM逆变器的固有缺陷。

主动电磁轴承电流型开关功率放大器的调制技术

功率放大器作为主动电磁轴承中的重要环节,其性能的好坏对主动电磁轴承系统有着较大的影响。目前主动电磁轴承系统大多采用电流型开关功率放大器,电流型开关功率放大器的性能除了与电流控制器的参数有关外,与调制技术也有非常大的关系。对目前使用最多的三角波比较法、滞环比较法及采样保持法等3种调制技术进行比较研究。在介绍每种调制技术运行原理的基础上,对其静态性能、动态性能和谐波含量等特性进行重点的分析。利用Simulink建立仿真模型并制作试验样板,仿真与试验的结果表明:与滞环比较法、采样保持法相比,三角波比较法的开关频率恒定、谐波含量少、可靠性高,其综合性能比较好,对主动电磁轴承用功率放大器的设计制作有一定的指导意义。

高压等电位开关设备CT取电装置设计及关键试验研究

CT取电装置作为依靠电流电磁变换实现取能的一种装置,在架空配电网中有其特定的应用场合,其所搭载取电装置的电源输出特性对设备参数有着重要的影响。文章从CT取电装置的应用场合、CT铁芯选材、结构设计、试验对比等方面进行了探讨,设计出一种具备较好小电流取电特性的、适用于批量工业化生产的CT取电装置。

基于STM32的变频器+编码器精确定位控制系统设计

介绍一种采用变频器和编码器的精确定位控制系统,利用STM32单片机特有的编码器接口直接连接编码器A、B相脉冲;探讨了精确定位的变频器控制策略和软硬件实现方法。

基于有源纹波补偿器级联多电平电池储能系统设计

通过分析传统的H桥直流端电流的谐波特性,针对其截止频率较低、影响变换器的有功响应速率、产生很大的恒定磁通、设备的体积较大的问题,提出一种有源纹波补偿器,通过匹配适当容量的开关器件,使得ARC电路在无直流源的前提下,通过单闭环单参数的控制实现电池纹波电流抑制,优化提升了LC无源滤波的效果。仿真结果表明,含有ARC电路的级联多电平储能变换器在电网不平衡工况下可以正常工作,同时流入电池的纹波电流得到了有效抑制。该研究成果应用于电池储能系统,可提供稳定的频率和电压支撑,实现经济运行,可有效解决电动汽车充电的随机性和波动性所带来的电能质量问题。

新型绕线式无刷双馈发电机电磁设计研究

通过分析电机的转速、计算功率、电负荷和磁负荷,提出一种无刷双馈电机电磁设计策略,包括确定定子两套绕组的极数、计算功率、电负荷、磁负荷以及主要尺寸(定子铁心内径和铁心长度).最后样机实验结果表明,采用这种方法设计的绕线式无刷发电机具有优良的性能.

深度学习在故障电气设备诊断中的应用

针对当前通过人工阅读变电站故障电气设备的红外图像进行电气设备诊断的速度缓慢、对人工的经验依赖性高等问题,提出将基于深度学习的图像检索用于电力设备的故障诊断中。通过将以往的典型故障电气设备的图像建立为典型数据集,利用图像检索技术将目标故障图像从典型数据集中检索出最相似的N张图像,根据得到的图像名称获取对应图像的故障解决方法,并在实验数据集上进行了测试验证。同时在CIFAR-10以及Oxford5k数据集上进行了系统的性能可靠性验证。实验表明:将图像检索技术运用于故障电气设备的图像检索具有一定的可行性。

感应电动机转差-功率曲线的解析

中小型感应电动机的转差-功率曲线一般采用直接负载法通过负载实验进行测定,但对大型感应电动机在制造厂或现场进行负载实验都比较困难.利用感应电动机的较准确"Γ"型等效电路,提出了其转差-功率曲线的解析计算公式.在额定工况下,利用提出的解析公式得到的计算值与电机的设计值非常接近.另外应用MAT-LAB/Simulink仿真软件,可方便地画出感应电动机的工作特性曲线.

三元混合式绝缘油和矿物油的雷电冲击击穿及产气特性对比分析研究

混合绝缘油由于能统筹兼顾矿物油和植物油的优点而受到国内外研究学者的广泛关注。该文以矿物油为参比,针对一种新型三元混合式绝缘油的雷电冲击击穿及产气特性开展对比研究,分析比较极不均匀电场形式下油隙长度为5~25mm的两种油品分别在正、负极性雷电冲击电压作用下的击穿电压、放电发展速度和产气含量的差异。结果表明:在正极性雷电冲击电压下,三元混合式绝缘油与矿物油的雷电冲击击穿电压相差不大;在负极性雷电冲击电压下,矿物油的雷电冲击电压约是三元式混合绝缘油的1.5~3.5倍;矿物油在正、负极性雷电冲击电压下的放电发展速度均大于三元混合式绝缘油;随着针-板油隙距离的增大,两种油品的击穿电压和放电发展速度均呈现不同幅度的增长;在正、负极性雷电冲击击穿相同次数后,三元式混合绝缘油中溶解的气体含量显著小于矿物油;油中溶解的H2、C2H2是三元混合式绝缘油电弧放电分析的首选特征量。

光热电站的高比例可再生能源系统混合储能容量优化配置方法

为了兼顾可再生能源的随机性和间歇性,在电力系统中通常会配置适当的储能,以此来提高系统的灵活性。然而储能类型和设备的差异性在传统储能优化配置问题中未被充分考虑。例如,作为一种新兴技术的光热电站,其储能系统可以实现平抑新能源功率波动、降低储能成本等效果,在传统问题中并未考虑。因此,本文针对传统储能优化配置研究存在的问题,提出光热-抽水蓄能-电池复合储能系统容量优化模型以缓解新能源对电力系统带来的冲击。首先分析了电力系统中电源负荷不平衡功率的产生,结合抽水蓄能和电池储能的特性,分别用两种储能平抑低倍频和高倍频的出力波动,然后先研究离散傅里叶变换,再以此为基础,得出两种储能的分配功率。本文综合比较分析储能投资运行成本、系统缺电损失费用和弃风惩罚费用,构建系统混合储能优化配置模型,利用粒子群算法进行求解。算例基于某省的实际电网,据此验证所提方法的有效性和模型的可行性。算例表明:本文模型比某些现有的电池-抽水蓄能容量配置方法成本更优,加入光热也可节约储能投资,减少甚至避免了该地区潮流的反转特性。

基于优选矢量合成的Vienna整流器滑模预测控制

面向并网变换器的传统模型预测直接功率控制(model predictive direct power control,DPMPC)常利用增加电压矢量数量或矢量区间的精确划分以实现定频控制。针对其导致处理器运算量增加、处理时间长的问题,提出一种基于优选开关矢量合成的Vienna整流器模型预测直接功率控制(direct power mode predictive control with constant frequency,DPMPC-CF)与滑模(sliding-mode control,SMC)外环控制的的双闭环复合控制方法。通过对Vienna整流器建模得到输入功率的预测值,利用SMC外环计算有功功率的给定值。在每个扇区内,通过优选代价函数最小所对应的3个电压矢量,采用代价函数计算相应电压矢量的占空比,进而实现类空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)。最后,从静态、暂态、调制信号等多个维度与传统的DPMPC进行对比验证,结果表明,所提出的DPMPC-CF具有良好的稳态和动态性能。

基于气象映射函数的夏季日用电量组合预测方法

历史数据表明,夏季日用电量受众多气象因素影响,具有较大的波动性。准确的夏季日用电量预测是保证电力系统可靠、经济运行的基础。为了提高夏季日用电量预测精度,本文提出了一种基于气象因素的夏季日用电量组合预测方法。首先,考虑到气象因素对日用电量的耦合效应和累积效应,本文分析了各气象指标与日用电量之间的关系,并建立了日用电量单一预测模型。其次,为了评估各气象指标对日用电量的影响程度,本文设计气象映射函数,结合自适应训练和虚拟预测方法,采用遗传算法优化求解气象映射函数的参数,进而得到各单一预测模型的权重。最后,结合单一预测模型及其权重,建立了夏季日用电量组合预测模型。以重庆市2018年夏季日用电量为例进行算例分析,结果表明,所提日用电量组合预测方法能有效提升日用电量预测精度,验证了本文方法的正确性和有效性。

基于均值点展开的单变元降维法在EIT不确定性量化研究中的应用

在电阻抗成像(EIT)技术中,介质参数的不确定性会对正问题计算产生影响,进而影响图像重构,因而,对EIT介质参数不确定性量化的研究具有重要的意义。采用四层同心圆模型和二维圆模型作为仿真算例对EIT正问题进行研究,将电导率分布参数作为无相互作用的随机输入变量,使其服从随机均匀分布,基于均值点展开的单变元降维法(UDRM)计算得到边界电极电压的均值、标准差和概率分布等相关统计信息,分析电导率的不确定性对模型输出边界测量电压的影响,并与蒙特卡罗模拟(MCS)法、混沌多项式展开(PCE)法仿真结果进行比较。结果表明,UDRM能够准确高效地处理低维不确定性问题,且在处理高维不确定性问题时能有效缓解“维数灾难”问题。

考虑温度和负荷相关性的重庆冬季空调负荷计算

空调设备的广泛应用给电网带来了大量的空调负荷,对电力系统的安全经济运行产生了越来越大的影响。为了正确估计空调负荷规模,提出一种考虑温度与负荷相关性的冬季空调负荷计算方法。首先,通过计算温度与负荷在筛选过程中的相关系数,从基准日中剔除异常温度日;其次,考虑到基本负荷的日增长情况,采用回归分析法拟合冬季各日的基本负荷曲线。针对春节期间电力系统负荷急剧下降的特点,提出用春节系数来修正冬季基本负荷,冬季空调负荷则为冬季电力系统负荷与冬季基本负荷之差。最后,利用该方法对重庆市2018年冬季空调负荷进行计算,验证所提方法的有效性。