一起DCS网络异常事件分析研究

某火力发电厂发生了一起因DCS网络故障引起控制器全部重启,从而导致发电机组非计划停运的异常事件。对现场事件处置与排查思路进行了复盘,通过模拟测试、日志分析、现场检查等方法,定位了导致网络异常的原因是汇聚交换机与一处接入交换机之间光纤的单向链路故障。对光纤单向链路故障引起DCS网络短时网络风暴的过程进行了详细分析。该网络故障可为具有类似网络架构DCS系统的日常运行维护及事故防范提供借鉴。

电感寄生电阻对DC-DC变换器电压闭环控制的影响

以Boost变换器为例,用状态空间平均法推导出DC-DC变换器(包含寄生电阻)的电压开环传递函数,在此基础上构建了变换器的电压闭环传递函数以实现电压闭环控制.使用Matlab/Simulink仿真对比了电感寄生电阻变换器模型与理想变换器模型在电压闭环控制下的动态性能.

储能系统的参数自适应改进VDCM控制策略

在独立运行直流微电网中,由于接入大量电力电子变换装置,系统惯性较低,阻尼较小,系统稳定性较差,同时,新能源和负载的功率波动将引起母线电压波动,严重时会影响直流微电网的稳定运行。为增强系统惯性,本文研究基于参数自适应改进虚拟直流电机(virtual DC motor,VDCM)控制策略,提升母线电压暂态稳定性。介绍虚拟直流电机控制原理,建立储能控制系统的小信号模型,深入分析虚拟转动惯量、阻尼系数和电压调节器比例、积分参数对系统稳定性影响,以及母线电压波动过程中各波动阶段对参数大小的需求。在此基础上,建立虚拟转动惯量、比例系数和积分系数与母线电压偏差的函数关系式。根据电压偏差动态调节VDCM和电压调节器参数,缩短电压的扰动恢复时间的同时减小电压波动。通过搭建的RTDS和RCP硬件在环实验系统,验证所提控制策略的正确性与可行性。

隔离型双向AC-DC矩阵变换器闭环控制方法研究

根据隔离型双向AC-DC矩阵变换器(Isolated AC-DC Matrix Converter,IAMC)没有中间电容缓冲环节,输入和输出变换器控制之间存在耦合,研究提出了IAMC两级功率变换器的控制方法。通过对全桥变换器进行闭环控制进而实现对直流侧输出电流和功率的直接控制;三相-单相矩阵变换器实现对有功和无功功率的独立控制,以满足网侧功率因数的高精度控制。所提控制策略有效降低了两级变换器的耦合强度,保证了系统的良好性能。在MATLAB中进行仿真,结果表明,所提出的控制方法在使系统电能质量得到提高的同时,可以实现单位功率因数可调,验证了所提控制策略的正确性和有效性。

超级电容储能DC-DC变换器及其控制

为实现直流微电网母线电压低频波动抑制需要实现对储能双向DC-DC变换器的控制。为此,设计了储能DC-DC变换器控制系统,采用PI控制实现了电压外环电流内环的双闭环控制,根据荷电量状态设计了超级电容的充放电控制策略。最后搭建了超级电容储能DC-DC实验系统,采用自动代码生成技术由MATLAB自动生成C代码实现对系统控制。在此基础上,对充电、放电、充放电三种情况分别进行实验,分析不同情况下的实验结果,结果验证了该设计的正确性。

基于标准特征多项式的变电站光储直柔系统双向AC/DC变换器控制策略

为增强变电站光储直柔系统的可靠性,针对其在并网过程中会对变电站电能质量造成不良影响,以及现有设计方法难于工程化问题提出了一种面向工程化的基于标准特征多项式配置方法(SCP)的双向AC/DC变换器控制策略。通过建立变电站光储直柔(PEDF)系统变换器的数学模型,并分析控制器参数对变换器在不同运行模式下的电能质量的影响,然后采用SCP方法来配置闭环系统特征值,分析该方法对抑制并网电流谐波、改善AC/DC变换器并网电能质量的作用,最后对此进行仿真分析并和传统PI控制器效果进行比较,结果表明:所提策略降低了AC/DC变换器在谐波畸变率和并网电流不对称度,系统设计简便,且具有很好地鲁棒性,适合工程实践。

光储发电DC-DC变换电源系统的设计与实现

传统的光伏发电系统具有波动性,且光电转化效率低,通常需与储能元件结合来提高供电的稳定性和利用率。文章结合光电储能模式提出光储发电的三端口DC-DC变换电源系统设计方法,实现了对光能的充分利用。本设计结合MPPT和PID控制算法,采用闭环控制,既能够实现最大功率点跟踪,又能稳定输出电压。

一种新型超高升压DC-DC变换器的设计

为使光伏系统可稳定输出高直流电压,提出一种新型超高升压DC-DC变换器的设计。变换器采用耦合电路升压结构增加了新的增益调节单元。新型开关单元降低了开关器件的电压应力和电压尖峰。耦合电感与开关电容结合,降低了器件的电压、电流尖峰,吸收了耦合电感的漏感能量。对变换器进行闭环控制,稳定变换器的输出。分析电路的工作模态,与近几年典型高升压变换器做性能对比,测试变换器的抗扰动性能。根据仿真和实验,验证变换器在闭环控制下的稳定性和鲁棒性。

高增益耦合电感DC-DC变换器及其稳定性控制

为使光伏系统能够稳定输出高直流电压,提出一种高增益耦合电感DC-DC变换器。改变耦合电路升压单元的匝比,可灵活地对拓扑进行增益调节。经钳位电容回收耦合电路的漏感能量,降低开关管的电压尖峰,提升拓扑的效率。通过闭环控制,使变换器具有较快的动态响应和较强的鲁棒性。分析变换器的工作模态,推演变换器增益、器件应力。与典型拓扑做性能比较,结合仿真和样机实验,验证变换器在闭环控制下的稳定性和可行性。

新型耦合电感高增益DC-DC变换器

为满足新能源并网母线所需的高增益直流电压输出,设计一种新型耦合电感高增益DC-DC变换器。拓扑引入耦合电路倍压单元进行变换器的增益调节,通过钳位回路吸收耦合电感的漏感能量,削减开关器件工作时的电压尖峰,提升变换器效率。对工作原理及模态进行分析,通过数学公式对器件应力、增益进行推演。与其他3种典型变换器进行性能比较,结合理论及实验,验证新型耦合电感高增益DC-DC变换器的可行性及有效性。

基于一种新型正弦幅值积分器的谐波检测方法

针对基于瞬时无功理论的ip-iq谐波检测法结构复杂、响应速度慢等问题,提出了一种采用改进正弦幅值积分器结构的谐波电流检测方法。首先,利用二阶广义积分器的输出滤波特性及正弦幅值积分器的极性选择特性,使其相结合构造出了一种滤波性能更强,同时具有频率及极性选择作用的新型积分器。然后,利用该积分器快速准确地提取基波正序分量,并有效应用于谐波检测环节中。当电网电压存在直流偏置问题时,该积分器所构造的锁相环也能准确锁定电网频率及相位信息。最后,理论分析及仿真实验结果表明:该方法无需进行瞬时对称分量分离,就可提取出电网电压及负载电流基波的正负序分量,计算量小,谐波检测更精确。

高低频复合励磁磁心损耗量化的研究

针对高低频复合励磁磁元件磁心损耗难以精确测量和建模的问题,在详细分析现有磁心损耗测量方法和磁心损耗模型局限性的基础上,根据直流功率法测量原理搭建高低频复合励磁磁心损耗测量系统,利用损耗能精确测量的空心电感验证其测量精度。最后,基于直流偏置下脉宽调制(pulse width modulation,PWM)波励磁的磁心损耗模型,提出高低频复合励磁磁性元件的磁心损耗预测模型,并实验验证预测模型最大相对误差为-8.83%,具有较高的精度。

核电厂DCS闭环测试平台的开发及应用

开发了可用于核电厂数字化控制系统(DCS)闭环测试的测试平台,该平台具有较高的灵活性和可扩展性。建立了岭澳核电站二期系统模型,通过汽轮机10%FP(满功率)阶跃降负荷瞬态下的稳压器压力和液位控制系统测试,演示应用该平台进行DCS闭环测试和发现并查找问题的方法。该测试平台在岭澳核电站二期DCS闭环测试中得到了成功应用。

基于改进型SOGI-FLL的单相并网逆变器电压控制方法

针对常规基于二阶广义积分发生器的锁频环(second-order generalized integrator based frequency locked-loop,SOGI-FLL)在单相并网逆变器电压控制中对直流及谐波分量抑制能力不足,从而引起输出电压频率、相位振荡的问题,提出一种基于改进型SOGI-FLL的单相并网逆变器电压控制方法。该方法在常规SOGI-FLL控制的基础上,在电压信号输入端加入级联型谐振滤波环节来消除谐波分量;同时引入直流控制环节,借助输入电压误差估计值来消除直流分量,达到电网电压频率和相位快速跟踪效果,从而实现电压的自适应控制。使用MATLAB及RT-LAB硬件在环半实物平台,在频率突变、含直流分量及谐波分量的非理想电网环境中,对二阶广义积分器锁相环、双二阶广义积分器锁频环与改进型SOGI-FLL 3种控制方法进行仿真及实验。结果表明,所提改进型SOGI-FLL控制方法在消除直流及谐波干扰的同时,能在0.025 s内实现频率锁定,且频率偏差小于2%,可增强系统对非理想电网信号的适应能力,实现并网电压的快速跟踪,具有良好动态性能。

600MW火电机组激励式DCS仿真系统的研究与实现

介绍了一种可进行电厂运行人员和热工检修人员培训的多功能的600MW火电机组的激励式DCS仿真培训装置。仿真机的激励式DCS仿真系统在软、硬件方面均与实际机组采用的DCS系统完全一致,可实现实际系统控制组态和监控画面直接下装到仿真装置并应用于仿真培训。为了实现电厂操作人员的运行培训和热工人员的控制系统的热工试验培训,该仿真机以STAR-90仿真支撑系统软件为平台,研制开发了激励式DCS仿真系统控制软件,以此实现了激励DCS仿真系统和纯仿真控制系统单独或并列运行,达到了同时进行电厂热工维护和运行人员的培训目的。本仿真系统已成功应用于某电厂的仿真培训并取得了较好的培训效果。

120kW电池储能系统双向DC/DC变换器的研究

在电池储能系统(BESS)单级PCS基础上引入双向DC/DC变换器(BDC),实现多路电池组的并联运行。根据大功率场合及储能电池充放电特点,对120 kW电池储能系统中的BDC进行了设计。阶段式充放电模式及双闭环控制策略为储能电池组提供了安全、灵活、可靠的充放电解决方案。仿真结果表明:所提出的控制策略具有较高的控制精度,系统具有理想的直流纹波系数。

VSC-HVDC输电系统模式切换控制策略

分析了基于电压源换流器的高压直流(VSC-HVDC)输电系统在定直流电压控制端交流电网故障下的模式切换控制策略,提出了基于滞环和本地直流电压检测的模式切换控制,并给出了该控制的实现方法。推导了正常运行时VSC-HVDC输电系统直流功率与两侧换流器直流电压的关系式,给出了定有功功率控制端的直流电压正常工作范围的计算方法,提出了模式切换控制策略中直流电压阈值和故障穿越期间直流电压参考值的确定方法。最后,PSCAD/EMTDC仿真验证了在不同故障类型和不同运行方式下VSC-HVDC输电系统模式切换控制策略的有效性;仿真结果表明,该直流电压阈值和参考值的确定方法能够为模式切换控制策略的指令值整定与配合提供可靠参考。

基于MATLAB的DC/DC变换器设计与闭环仿真

对DC/DC变换器进行仿真,可更好地指导和改进实际电路的设计调试。但现有仿真软件无闭环仿真模型,针对DC/DC变换器设计很难进行闭环仿真这一问题,本文利用MATLAB软件的Simulink工具箱,结合电路特点,给出环路传递函数,搭建了电路闭环仿真模型,模拟了BUCK电路的环路控制,实现了DC/DC变换器的闭环仿真,为DC/DC变换器的研究与应用提供了理想的工具。同时基于BUCK电路编写了BUCK电路参数的MATLAB设计程序,简化了变换器设计过程。

基于隔离型DC/DC变换器的直流环网故障主动保护研究

在当前重要的中低压直流配电系统中,均采用两套独立的直流系统对设备进行供电,而直流环网故障则会导致两套系统发生一定的电气连接,严重危害了直流系统中的运行设备。针对直流环网故障,提出了一种基于隔离型DC/DC变换器的主动保护方案,即将变换器自身的结构优势应用在了直流系统的保护技术上,实现了对环网故障一系列的主动处理。文中阐述了环网故障的形成原因与危害,详细说明了主动保护的实现原理,分析了并联式变换器模块的控制策略,并且给出了环网故障的主动检测方案,最后通过仿真验证了该主动保护方案拥有良好的供电可靠性和故障隔离功能,最大程度保证了直流系统的安全运行。

用无模型控制方法改善DCS的基础控制

目前大量应用的集散型控制系统DCS存在的问题,影响了其应用效果。这些问题主要表现在其基础控制部分的PID控制方法对复杂对象的不适应性。因此,说明了基础控制部分实现闭环稳定控制的重要意义,指出了无模型控制方法是基础控制部分实现闭环稳定控制的好方法。介绍了无模型控制方法在过程控制中成功应用的实例,并提出了把现有DCS改造成基于无模型控制方法的DCS的建议。