提升新型电力系统调频能力的受控负荷阻尼因子控制器

建设以新能源为主体的新型电力系统是实现碳达峰和碳中和的有效途径。随着可再生能源发电的大规模建设并入网,常规以化石能源为燃料的大型发电机组将会被逐步替换,这种情况将导致新型电力系统的调频与调峰面临着巨大的压力。同时随着用电负荷设备中电力电子的渗透和自动化水平的提升,在电力系统调频中使用的负荷阻尼常数D,即负荷有功对系统频率变化的自然响应,也发生了相当大的改变。很多单个家用电器及其组合对系统频率的变化不响应或基本不响应,这意味着负荷阻尼常数D会变得很小。由此,提出1种受控负荷阻尼因子的新概念、控制器的设计理论和实现方法,将大幅提升负荷有功功率对系统频率变化的受控响应,有效增强了新型电力系统的调频能力。根据2021年全国负荷水平计算,按照所提理论,可以给全国电网增加的调频容量达到(15000~20000)MW/0.1Hz,为解决大规模可再生能源发电接入电网面临的调频难题提供理论和技术支撑。

能馈型功率因数可调单相交流电子负载设计

交流电子负载作为电源测试不可或缺的设备之一,主要用于模拟真实环境中的各种负载。文中根据能馈型功率因数可调单相交流电子负载性能需求,提出基于UCC28019的能馈型功率因数可调单相交流电子负载总体设计方案。以STM32F103C8T6为控制核心,设计了PFC校正电路、PFC调整电路、辅助供电电路、SPWM驱动电路、逆变电路、保护电路。基于移相控制策略构建了电压闭环控制链路,实现了系统功率因数可调和恒压稳定输出。通过搭建样机实验装置,验证了系统方案的可行性。

分散式风电接入对110kV地区电网无功电压特性的影响研究

分散式风电接入110kV地区电网,风电功率的波动性和电网结构的薄弱都会给电网电压稳定性造成影响。介绍了风力发电系统的构成和常用双馈异步风力发电机模型,分析了风力发电机恒功率因数和恒电压2种控制方式的异同。以湖南省某110kV地区电网为例,使用电力系统分析综合程序(PSASP)搭建仿真计算平台,研究不同控制方式下风电波动对电网电压的影响。在风电场接入110kV电网和接入220kV电网2种方式下,就风电波动时并网点电压波动特性的差异性进行了分析研究。结合仿真计算结果,对风电场接入110kV地区电网的安全运行提出了建议。

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。

改善多馈入直流系统电压无功特性的直流控制策略

为了改善多馈入直流系统受端交流系统的电压无功综合特性,在直流系统逆变侧引入了定交流电压控制;然后,使用新型指标——电压稳定耦合因子来衡量直流输电子系统换流母线间的影响,并指导该控制方式在多馈入系统中的设置方案;同时,提出了一种平滑切换逻辑控制器,以实现直流系统在定交流电压控制和其他控制策略之间的平滑切换。针对三馈入直流输电系统的电磁暂态仿真结果说明,当受端交流系统发生严重故障时,该控制策略相比常规的定熄弧角控制,能够有效改善弱交流系统电压稳定性及直流系统间的不利相互作用。

一种适用于多波和半波点焊的恒流控制方法

影响点焊电流恒定输出的主要因素是网压波动和二次回路阻抗的变化 ,二次回路阻抗变化会导致负载功率因数角变化。理论分析表明 :焊接电流有效值反映了网压波动和负载功率因数角的变化情况 ,对二者进行补偿 ,可实现恒流控制。本文所设计的恒流控制系统采用了恒热量输出的控制方式 ,利用焊接前检测网压有效值的方法 ,对网压波动和负载功率因数进行补偿 ,不断调整可控硅触发角 ,以保证恒流输出。实验结果表明 :该控制系统既克服了因焊接电流来不及参与反馈控制调节而不能保证半波点焊恒流输出的缺陷 。

节能型异步电机矢量控制系统的设计与仿真

从异步电机的稳态等效电路出发,推导出了功率因数与转差角频率之间的关系。通过此关系,设计了基于恒功率因数的节能型异步电动机矢量控制系统。仿真表明,该系统动、静态性能较好,在低负载时节能效果明显。

PWM整流器的定频直接功率控制

直接功率控制(DPC)和常规的电压定向控制(VOC)是PWM整流器常用的控制技术。直接功率控制动态响应比电压定向控制要快,但其稳态特性不如电压定向控制,而且开关频率高且不固定,给滤波器的设计带来困难。在这两者的基础上提出了一种新的定频直接功率控制技术。该控制结构为直流输出电压外环,功率控制内环,无功功率参考值设为0以达到单位功率因数;同时用PWM调制模块代替滞环,得到定频的直接功率控制。分析了该控制结构的特性,并进行仿真研究。结果表明,所提出的控制技术有好的动静态性能,电流畸变量小,而且弥补了直接功率控制和电压定向控制的缺点。

直交型电力机车直流侧电压稳定控制及改善方法

针对直交型电力机车在恒功率工况下的直流侧电压不稳定问题,提出一种网侧电路与牵引传动系统动态解耦的有源阻抗稳定控制方法,并提出一种回馈系数改善策略,以降低网侧电压纹波对牵引传动系统的影响。建立了系统等效数学模型,依据系统稳定判据提出一种有源阻抗稳定控制方法,然后分析了在网侧电压含有纹波时稳定控制对牵引传动系统的影响,通过引入合适的控制回馈系数对控制效果进行改善,通过仿真与实验证明了所提控制方法与改善策略的可行性和正确性。

发电机非线性恒功率因数励磁控制研究

对于小机组而言,恒功率因数励磁控制规律有着实际的意义。推导了用零动态思想实现的非线性恒功率因数励磁控制规律,并分析了在这种控制规律下系统的稳定性,最后在单机无穷大系统中对控制效果进行了仿真计算,证明其效果优于常规反馈控制。

异步电机矢量控制系统的节能研究

从异步电动机的稳态等效电路出发,推导出了功率因数与转差角频率之间的关系。根据这一关系,建立了基于恒功率因数的异步电动机转差频率矢量控制系统。实验表明,该系统在低负载时节能效果明显。

变速恒频风力发电机组控制策略研究

分析了双馈风力发电机组(DFIG)的数学模型及系统的控制策略。转子侧变换器采用定子磁链定向控制策略,以实现定子绕组有功功率和无功功率的解耦控制;网侧变换器采用电压定向直接功率控制,可稳定直流母线电压并实现网侧功率因数可调的目的。

基于恒功率因数控制的风电场无功控制策略优化方法

风电场目前采用无功补偿设备的恒无功控制方式对风电场产生的无功功率损耗进行补偿,该方法没有考虑风机的无功出力能力,同时存在使风电场无功功率—电压灵敏度增大等不利于电网安全稳定运行的问题。风机以恒功率因数方式运行,动态无功功率补偿装置以恒电压方式运行,以风电场与系统不交换无功功率为控制目标,可以调用风机一定的无功出力能力,优化风电场无功控制能力。分析结果表明,该方法可以补偿风电场自身产生的无功功率损耗,降低风电场对无功功率补偿设备的投资。

电动汽车车载充电系统的设计和仿真

在电动汽车控制系统的研究中,针对满足电动汽车高功率因数的充电要求,设计了一种具有功率因数校正(PFC)功能的电动汽车车载充电系统。重点研究了充电系统PFC级平均电流控制的Boost变换器的电压、电流双闭环控制回路的设计方法和DC-DC级双管正激电路恒流回路恒压充电控制的设计方法。利用saber软件对整体充电系统模型进行仿真,并对其性能做出分析,充电系统功率因数相比传统无功率校正功能的充电系统得到显著提高。试验表明,充电系统PFC级很好地实现了功率因数校正和输出电压的预稳,DC-DC级也能够很好地实现恒流恒压充电。方案可以满足电动汽车充电的性能要求,并具有实际应用价值。

磁饱和式可控电抗器的恒功率因数控制在动态无功补偿中的应用

阐述了可控电抗器的恒功率因数控制原理,提出了控制方法,给出了控制系统试验结果及结论。

高功率因数Boost变换器电流滞环控制的一种简单实现方案

通过对传统Boost型功率因数校正 (PFC)电路电流滞环控制方法中开关时间的分析 ,提出了一种简单的控制方案 .将电路的逻辑控制分为两个相对独立的部分 ,分别利用恒导通时间控制技术和平均电感电流信号来确定电感电流的上限和下限 ,即可实现PFC .实验电路用一只RC低通滤波器来代替传统控制方法中的模拟乘法器和输入电压检测环路 ,测试获得了接近 1的功率因数 .

一种Boost型PFC电路在DCM下的恒频控制方案

通过对Boost型变换器在不连续导电模式DCM(Discontinued Conduction Mode)下平均电感电流的分析,得到了在恒频状态下实现功率因数校正PFC(Power Factor Correction)时,功率开关管所需的开启时间与输入、输出电压之间的数学关系,并结合实际电路设计,提出了一种PFC控制方案。该方案利用输入、输出电压的采样信号和一个二次积分电路来调制功率开关管的开启时间,使Boost变换器在不连续导电模式下恒频工作并实现电压跟随。理论分析求解出了电路控制参量取值的边界条件。实验电路测试获得了接近1的功率因数和很低的电流谐波含量。

一种具有恒功率控制的单级功率因数校正电路

提出了一种具有恒功率控制的单级功率因数校正电路。该电路功率因数校正级工作在电流断续模式,具有较低的总谐波畸变和较高的功率因数。该电路的直接能量传递方式降低了直流母线电压并且提高了电路的效率。采用恒功率控制方式使得电路具有良好的输出特性。并通过仿真和实验结果证明了电路的可行性。

恒定功率的高功率因数电子镇流器

介绍一种新的单级电子镇流器 .它具有功率因数高、输出功率稳定和电路简单的优点 .镇流器的电源部分是由变换器和逆变器两级简化成一级而来 .控制部分主要由集成电路 555组成 .两者对降低镇流器的成本起了很大作用 .文中从电路原理、电路分析和试验方面论证了该镇流器的可行性 .

风电场电压-恒功率因数控制方式研究

风电场风机多采用恒功率因数控制方式,在一定程度上对电压调整不利,存在电压波动较大的问题,由此可以看出风电场运行过程中存在的电压与功率因数不能同时兼顾的控制问题。提出了改进措施及建议,即电压-恒功率因数控制模式,对此控制方法进行了分析研究,并在某地区风电场进行了仿真研究,结果表明改进方法有效,减小了电压的波动,提高了电压合格率。