Phase Angle Control Based Three-phase DVR with Power Factor Correction at Point of Common Coupling

This paper investigates the ability of correcting the power factor at the point of common coupling(PCC)of the source side using dynamic voltage restorer(DVR).By applying the phase angle control(PAC)method,the DVR compensating voltage will be injected with a specific phase angle and magnitude in series with the transmission line,which leads to a power factor angle shift of the resultant load voltage.As a result,the source voltage is always in phase with the source current under different load conditions,which means that the power factor correction is achieved at the PCC of the source side.A laboratorial prototype of the DVR is utilized to verify the proposed control algorithm.The experimental results validate that an approximate unity power factor can be maintained at the source side.

Vienna整流器一种包含过调制区域的调制方法

由于功率因数角的存在和电压矢量过调制,Vienna整流器输入电流会发生严重畸变。在此提出一种易于实现且包含过调制的调制方法,进一步扩展了Vienna整流器的运行范围。详细划分了Vienna整流器的线性调制区和过调制区,通过确定不同区域的边界条件及其对应的调制算法,能够有效地降低输入电流总谐波畸变率(THD)。最后通过实验验证了所提调制算法的优越性和理论分析的正确性。

高比例新能源电力系统功角摇摆-暂时工频过电压耦合机理

在高比例新能源和大容量直流工程大量投运的背景下,扰动冲击引发的暂态电压安全问题给新能源机组带来的脱网风险亟需开展深入研究。文中旨在研究同步电源功角摇摆与新能源暂时工频过电压的耦合机理。首先,基于两机等值系统,结合等面积定则和电压向量分析功角摇摆过程电压幅值波动特性,理论推导新能源接入系统前后机端电压峰值的解析表达式;其次,提取影响机端电压峰值的关键因素,利用预设最大峰值约束给出各影响因素极限值的求解方法,并结合工程实际辨析极限值解析计算的保守性;最后,给出新能源机端过电压的改善建议,用于指导大规模新能源外送系统实现电力安全可靠送出,光伏火电打捆系统和实际电网的时域仿真结果验证了理论分析的有效性。

抽水蓄能静止变频器换相超前角动态控制策略研究与试验验证

静止变频器是我国抽水蓄能电站的核心设备。而在静止变频起动过程中,自然换相阶段逆变器换相一般采用换相超前角恒定的控制策略,易造成换相失败的问题。针对该问题,提出了一种逆变器换相超前角动态控制策略。该策略主要通过机端电压和回路电流进行动态控制换相超前角,以避免采用恒换相超前角策略易出现的问题;同时还引入换相裕度,以提高换相成功率,提升系统稳定性。最终通过试验,以功率因数和起动效率等指标验证了该策略的可行性,证明了该策略相比传统控制方法具有起动效率佳、功率因数高等优点。

功率因数角偏差导致的线路无功量测异常及其检测方法

互感器测量误差等因素会导致同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)幅值、功率因数角量测产生偏差,进而导致有功、无功测量异常,但对于无功测量异常的检测方法鲜见报道。该文在分析功率因数角偏差可能造成无功量测异常原因的基础上,结合与相角无关的线路无功损耗估计,提出一种无功损耗量测值异常的检测方法。首先,介绍对称双回线无功测量不一致的现象;其次,分析PMU无功量测偏差的来源,结合灵敏度分析,解释了功率因数角偏差对无功测量影响远大于有功,可能造成无功测量异常原因;再次,推导与相角无关的、基于PMU幅值量测和线路参数的线路无功损耗基准估计表达式,并分析量测误差和线路参数偏差对其的影响;进一步,提出一种无功损耗量测异常在线检测方法,该方法也可用于线路单端无功量测异常检测。同时,该方法不需要预先校准或精度较高的参考互感器,可实现在线检测。仿真和实测算例验证了所提方法的有效性和实用性。

基于新型相位幅值控制的三相PWM整流器双向工作状态分析

介绍了一种三相PWM双向变流器的新型间接电流控制系统。采用变流器前端电压与交流电源电压的滞后角度(?) 作为输入变量的新型相位幅值控制方法,并在闭环系统中将 PI调节器输出作为滞后角(?)。重点分析了单位功率因数下 PWM变流器整流和逆变双向工作原理、调制比mr和滞后角(?)的关系并给出了关系曲线。分析了保证系统稳定工作参量(?)变化范围和约束条件和负载扰动时系统调节过程,得出了系统稳定工作条件。新型相位幅值控制简单且容易实现, 通过仿真和实验验证了该系统可双向工作且能实现单位功率因数。

基于频率-功率因数角组合判据的新型孤岛检测法

为解决传统的孤岛检测方法难以兼顾电能质量和检测效率的问题,在综合分析孤岛前后孤岛内公共耦合点的频率和功率因数角之间变化关系的基础上,推导出了两者的定量关系,提出了一种基于组合判据的新型孤岛检测方法。该方法将频率变化与功率因数角的变化相结合,提高了判据的灵敏性,并且通过延时提高了新方法的可靠性。仿真证明,相对于传统的被动式孤岛检测法,在不同性质的本地负荷下,新方法具有较高的检测效率,且在系统发生扰动时,有较高的鲁棒性。新方法是一种被动法,在系统并网运行时不会影响电能质量。

矩阵变换器的两种网侧单位功率因数控制方法

受输入滤波器的影响,矩阵变换器输入功率因数设置角为0时,网侧功率因数并不为1,网侧电流会超前网侧电压。为实现网侧功率因数为1,基于网侧电路时域分析方法,获得了网侧功率因数角和输入滤波器、输出功率之间的关系。分析了输入滤波器参数和输出功率对网侧功率因数的影响,并提出两种网侧单位功率因数控制方法。将所提控制方法与基于频域分析方法的网侧单位功率因数控制性能进行了实验对比研究,同时对所提控制方法二进行了实验验证。实验结果表明,所提控制方法一具有比基于频域方法更好的网侧单位功率因数控制效果,同时实验结果证明了所提闭环控制方法二是正确可行的。

N-2组合故障集的暂态功角稳定在线快速评估

大电网中N-2组合故障数目巨大,若对每个组合故障分别进行暂态功角稳定评估,难以满足在线评估的时间要求。基于N-2组合故障中第一个元件故障的暂态功角稳定在线评估结果(裕度和主导群发电机的参与因子),结合第一个元件故障的暂态功角稳定主导群中发电机的有功功率对第二个开断元件有功功率的灵敏度,计算出N-2组合故障的暂态功角稳定严重程度排序指标。通过优先对排序在前位的组合故障进行基于详细模型时域仿真的暂态功角稳定量化评估,直至排序号连续的多个组合故障的暂态功角稳定裕度都大于0,则直接判定排序在其后的所有组合故障均是暂态功角稳定的,从而满足N-2组合故障集暂态功角稳定在线评估对计算速度的要求。实际电网算例验证了该方法的有效性。

进相试验中凸极同步发电机静态稳定限制的数值分析

为研究凸极同步发电机进相试验中进相无功及功角的限值问题,建立了两种不同进相试验条件下凸极同步发电机静态稳定功率方程。通过对两个功率方程的数值分析,揭示了凸极同步发电机静态稳定极限功率和极限功角随试验电压及电气参数的变化规律,以及发电机饱和对静态稳定的影响。研究结果表明,凸极发电机低负荷时的进相深度主要取决于其q轴电抗;相同条件下d、q电抗越小发电机允许的进相无功和其极限功角越大;进相试验电压对极限无功影响较大,但对极限功角影响很小;利用发电机不饱和参数计算出极限无功和功角比较保守,以此为依据进行进相深度的控制可以保障机组的运行安全。

LGS压电晶体及其声表面波特性的理论分析

简要介绍了硅酸钾镧(LGS)压电晶体及其性能,从理论上分析了其X切、Y切和Z切的声表面波(SAW)特性,证实了LGS具有机电耦合系数高且存在能流角和温度延时系数为零的切向等优点。同时也验证了分析理论的正确性,为进一步研究其高温特性和优化切向奠定了可靠的理论基础。

抑制IGBT器件结温的双馈风电变流器分段DSVPWM策略

针对双馈风电机组机侧变流器绝缘栅双极型晶体管(IGBT)结温波动大的问题,提出了一种抑制IGBT结温且不影响机组运行性能的机侧变流器调制策略。首先,基于不连续空间矢量调制(DSVPWM)在一定负载功率因数角可降低变流器开关损耗的思路,通过推导双馈风电机组机侧变流器功率因数角表达式,详细分析了机侧变流器功率因数角的变化范围。其次,为了有效抑制IGBT结温,针对机侧变流器功率因数角变化范围大的问题,提出以机侧变流器功率因数角变化范围为依据的分段DSVPWM策略。最后,建立了考虑IGBT热性能的双馈风电变流器电-热耦合模型,对机组不同出力下的变流器电-热性能进行了仿真分析。结果表明,与传统连续空间矢量调制(CSVPWM)策略相比,所提出的分段DSVPWM策略能有效抑制机侧变流器IGBT结温及结温波动。

基于功角特性的干式空心电抗器匝间绝缘在线监测技术

干式空心电抗器在长期运行中由于绝缘老化而故障频发,其中匝间短路故障率最高。建立电抗器匝间短路故障等效电路模型,分析了匝间绝缘短路故障引起的电抗器功角变化特性,基于此提出一种基于功角特性的干式空心电抗器匝间绝缘在线监测技术。采用改进中值滤波算法对原始数据进行去噪处理,通过修正理想采样频率法消除了非整周期采样带来的采样误差,利用谐波分析法获取电抗器的功率因数角。试验结果表明,所提技术可以实现对电抗器的少匝匝间绝缘短路故障的有效监测。

CNGS和CTGS新型压电晶体的声表面波特性研究

本文计算了CNGS和CTGS压电晶体的X,Y和Z切型的声表面波速度、机电耦合系数及能流角,并与LGS晶体进行了比较,计算结果表明了CNGS和CTGS同LGS一样,同样具有声表面波速度低、机电耦合系数大、存在能流角为零的切型等优点,同时总结出声表面波特性比较好的切型,为CNGS和CTGS的声表面波应用提供了理论依据。

基于电压功率角前馈的永磁同步电机单位功率因数控制策略研究

传统的基于电压矢量定向的单位功率因数控制策略仅适用于永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmachine,PMSM)/变流器系统交流侧接入电网、频率相对固定条件下的应用,而适用于变频控制的策略存在系统参数依赖性强的问题。该文从PMSM/变流器系统变速、变频发电运行的实际需求出发,在分析系统单位功率因数发电运行状态下的电流、电压特性基础上,提出一种不依赖于电机及变流器参数的单位功率因数电流控制策略,所提方案基于电压功率角前馈思想,通过对内功率因数角的预测来实现对PMSM/整流器系统单位功率因数运行的控制。在实验室搭建策略仿真以及系统性能测试小功率实验台,进行策略仿真和实验验证工作。在此基础上,将所提控制策略在工程项目中进行实际应用,完成额定功率380kW的"交–直–交"级联系统满功率工况实验,并对系统进行13h不间断运行耐久性考核。实验室研究及工程应用结果表明:所提出的单位功率因数电流控制策略不依赖于系统的参数,在不影响直流电压控制精度的前提下,可以满足PMSM/整流器系统变频变速运行工况下的单位功率因数控制需求,系统具有良好的动静态性能。

并联型逆变器的定角控制

在分析并联型逆变器工作状态的基础上,确定并联型逆变器应具有超前的功率因数角。分析了影响功率因数角的因素,研究了定角控制的基本原理,给出了定角控制方法的实现方案。通过样机试验验证了定角控制方法的正确性和有效性。

电动机软启动功率因数角闭环控制技术研究

针对三相异步电动机软启动过程中出现的振荡问题,搭建软启动仿真模型。通过仿真实验研究软启动过程中引起振荡的影响因素和产生原因,进一步分析电动机启动电压和机械特性的关系。根据电动机软启动过程中三相异步电动机功率因数角的变化规律,提出一种基于梯度法的功率因数角闭环控制方案,利用功率因数角闭环反馈对动态过程的触发角进行补偿。仿真结果表明该方法有效地解决电动机启动过程的振荡问题,在此基础上研制软启动器实验样机,并对样机试验结果进行分析,证明该控制方案的可行性。

用功率四边形分析非正弦交流电路的功率因数

以电工理论为基础,分析了非正弦交流电路中,因存在谐波电流而导致产生的畸变功率N,使电路中的视在功率S、有功功率P、无功功率Q不再符合直角三角形的关系,出现了S>(1/2)^(P2+Q2)的现象。利用S,P,Q 和N构成功率四边形,由S,P和Q计算非正弦交流电路的基波功率因数cos (?)1、总功率因数λ、总位移因数cos (?)、畸变功率N、畸变角(?)N和畸变因数ξ等物理量,对ξ等物理量的表达式做了分析。并用现场实测数据和文中公式对相关物理量进行了实例计算。

某高速汽油机改LNG发动机动力性下降问题研究

针对直接将汽油机改为LNG发动机导致的动力性下降问题,通过GT-Power与试验标定相结合的方法,提出了一种基于单因素法的高速LNG发动机配气相位优化方法:在降低泵气损失、减少缸内废气、提高充气效率的前提下,减小气门重叠角;针对优化后的配气相位,优化设计凸轮型线;同时根据LNG燃烧特性,在控制最高燃烧温度和压力的前提下,适当将点火提前角增大,合理组织燃烧,使燃烧更加及时完全,从而提高燃烧效率。结果表明,优化后的凸轮型线满足配气机构运动学动力学要求,高速LNG发动机最大功率较之优化前提高约7.9%,最低燃料消耗率降低约5.8%,此方法可以在一定程度上解决LNG发动机的动力性下降问题。

基于FFT的直线电机地铁牵引电机功率因数角测量

基于传统快速傅里叶变换(FFT)频谱分析,提出测量功率因数角获取功率因数的方法,分析该方法的实现原理,完成一套以定点数字信号处理器(DSP)为核心的测量装置.在同步采样和非同步采样方式下,进行正弦信号与方波信号的测量实验.实验结果表明,采用该方法,正弦信号在同步采样和非同步采样情况下都能够获得准确的相角差;而方波信号即使在非同步采样情况下通过提取基波信号也能够获得准确的相角差.