DC/AC变换器的混杂系统建模及预测控制

DC/AC变换器是典型的混杂系统,分析了变换器的动态特点和系统所受的约束及控制目标。在建模中为了考虑开关动态将PWM周期进行细分,通过引入逻辑变量来判断各个子区间的开关状态从而确定系统的动态演化方程。用混杂系统语言编辑工具HYSDEL对系统进行描述得到混合逻辑动态模型,基于模型设计预测控制器,通过在线求解对应的混合整数规划问题得到数值解。仿真结果验证了模型建立的正确性和控制器设计的有效性。

一种高效DC-AC功率转换系统设计与仿真

为了减少DC-AC转换系统中转化器和逆变器开关损耗,设计了一种高效的、由双端降压转换器以及H桥逆变器组成的DC-AC功率转换系统.分别设计了降压转换器控制器以及逆变器控制器来控制双端降压转换器和H桥逆变器,通过双向降压转换器产生逆变器的混合输入电压,并在H桥逆变器添加简单的LC滤波电路,使得逆变器输出电压谐波失真被限制在0.2%以内,满足IEEE 519标准.结果表明,所提出的两级PEI的总开关损耗不足一级PEI的一半.此外,在负载阻抗和输出功率发生变化的情况下,也可以保证稳定的电压与电流控制性能.

恒频电流跟踪PWM AC/DC变流器基准正弦电路的设计

基准正弦电路对恒频电流跟踪PWM AC/DC变流器的可靠工作起着极其重要的作用。本文研究了一种采用数字化技术,实现与电网电压同步的基准正弦电路的原理,给出了电路关键参数的设计原则。电路简单实用,在实际应用中取得了良好的使用效果。

基于SPWM方式车载12VDC／220VAC变流器分析与设计

该文分析和讨论了车载DC／AC变流器的结构、原理以及设计过程等。整个变流器由DC／DC变换器,DC／AC逆变器,辅助电源,以及各种保护电路组成。通过对DC-DC变换器原理的分析,确定了以推挽式变换器作为低压变高压的电路。本文设计的开关逆变器具有多种保护措施,如过压、欠压、过流、过温等,使得系统的可靠性高。由于逆变器工作于高频开关状态,所以本文研究的变流器具有体积小、重量轻等优点。

建筑消防应急电源DC/AC变换研究

针对建筑消防应急电源系统DC/AC变换问题,对三相逆变器进行电压电流双闭环SPWM控制进行研究:采用DSPTMS320F2812控制器、DSP控制器生成SPWM脉冲信号,通过IR2130芯片作为驱动电路对三相全桥逆变电路进行电流电压闭环SWPM控制;输出的三相交流电经滤波器滤波,在负载上得到稳定的正弦波交流电。

互联电网短路电流在线分析与优化决策方法

在线分析技术是应对交直流电网短路电流超标和随机波动问题的重要手段。结合调度自动化系统的建模范围和实时数据采集情况,提出在线短路电流计算原则和超标判据;通过日前和实时短路电流多目标逐级优化决策,提升短路电流优化策略对电网时变性和复杂性的适应能力;构建在线短路电流分析和优化控制系统功能架构,通过调度端和厂站端功能集成实现短路电流可靠闭环控制。该方法实现了短路电流精细化分析、综合优化决策和精准闭环控制技术在实际电网的应用,通过对实际电网在线短路电流分析与优化控制系统运行结果的分析,验证了所述方法的有效性和实用性.

考虑控制系统的LCC-HVDC直流电流暂态特性分析与交流短路电流近似解析方法

短路电流是电网规划的关键依据之一,特别是在交直混联系统中。当混合输电系统的交流侧发生故障时,直流电流的变化对交流短路电流有着直接影响,此外由于LCC-HVDC的直流控制系统对故障后直流电流暂态过程有着重要影响,因此该文针对LCC-HVDC受端交流系统故障,提出计及控制系统的直流电流暂态全过程的时域分段近似解析计算方法。首先分析受端交流母线发生三相短路故障后逆变侧换流器的换相失败暂态过程,并阐述故障后直流系统向逆变侧交流系统贡献直流电流的原理。其次,根据直流控制系统的结构和暂态响应特性,分段建立其传递函数模型。最后,将受控量的频域表达式经过拉式反变换,得到时域下的直流电流分段解析式,并进一步得到考虑直流电流贡献的逆变侧交流短路电流的近似解析结果,通过与实际仿真进行对比,验证提出的直流电流计算方法的正确性。该近似解析结果能够较为准确描述故障后逆变侧交流电流的暂态全过程,为线路保护定值和断路器相关参数的选取和整定提供一定的依据。

PWM方式控制能量输出问题研究

对于控制电能的输出电路,在工程中一般是通过调整脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)的占空比来控制流向负载的能量。但在实际应用中,如果在控制输出电路时不考虑能源的交直流形式,可能会出现占空比变化晶闸管的输出不发生变化,从而导致被控负载失控的问题。为解决此问题,分别研究了PWM控制直流负载和交流负载方式,分析了不同PWM周期和占空比下负载获取交流电压的情况,提出了PWM控制晶闸管电路有关参数的配置方法。最后,通过水循环温度控制系统进行测试,测试结果表明,该方法实现了温度精准稳定的控制,能够为该领域内从事相关工作的工程师提供参考。

电磁式馈能悬架系统的建模及控制策略研究

针对悬架主动控制高能耗的问题,研究了双向AC/DC变换器的双波段滞环电流控制器,并提出了一种电磁式馈能悬架半主动控制系统。建立了悬架的机-电耦合模型,基于电流控制器和天棚算法设计了馈能减振控制电路,理论推导了电流控制器的电流波纹系数和开关周期,理论分析和仿真表明其有快速高精度的电流跟踪能力。此外,仿真表明,该耦合模型能描述相对位移、感应电动势和电流随负载电阻变化的合理变化趋势。该半主动控制系统能采集和存储振动能量,并利用存储的能量调节电阻尼力抑制悬架振动,具有低能耗减振特性。

基于混合灵敏度的交直流混合微网交直流断面电压H_∞鲁棒控制

交直流混合微网具备交流微网与直流微网各自的特点,可以更加充分地利用各种不同类型的可再生能源发电,满足不同负荷的需要。交直流断面是交直流混合微网中直流区域与交流区域的互联部分。该文提出的基于混合灵敏度的交直流混合微网交直流断面电压H_∞鲁棒控制,主要控制断面两侧电压并使之稳定。通过构建S/R/T混合灵敏度函数,提高交直流断面抗击交流扰动和直流扰动的标称性能,增强其应对参数摄动的鲁棒性能。通过Matlab/Simulink仿真平台,验证了交直流断面电压H_∞控制器的抗干扰能力与在换流器参数发生变化时该控制器仍可保持良好的控制性能的能力。

多端直流输电系统直流侧故障的控制保护策略

在多端直流输电系统中使用直流断路器有利于故障的快速切除,但目前直流断路器的制造工艺尚不成熟,难以在工程中推广应用。文中在直流输电系统直流侧采用常规交流断路器作为直流断路器的替代方案,提出了一种针对多端直流输电系统直流侧故障的控制保护策略。利用PSCAD/EMTDC软件建立了±800kV双极四端直流输电系统仿真模型,并进行了仿真。仿真结果表明,基于常规交流断路器的多端直流输电系统控制保护策略能够实现系统故障后的快速恢复,较好地满足功率输送要求,有效提高所连交流系统的稳定性。

多回直流系统远方集中控制中心设计

对即将在南方电网建立的高压直流远方集中控制中心的发展规划、实施方案等进行探讨,并对所涉及的集控中心的定位和管理方案、自动化管理模式、监控与数据采集(SCADA)系统、通信及信息交换等关键技术进行分析。研究认为,对多个直流系统进行集中控制在技术上是可行的,集控中心的建设完善可以分成3个阶段来实施。直流控制中心的建立有利于将直流系统的控制从目前较低层次的局部控制,逐步向直流高级辅助控制和立足于全电网的交直流协调控制方向推进。

混合微电网交流侧故障传播机理及抑制方法

针对混合微电网网间的故障传播问题,首先分析了交流侧三相短路故障在网间互联变流器上的传播机理,通过求解此故障状态下混合微电网直流侧母线电压故障响应的二阶非齐次线性微分方程,得到对应的直流侧母线电压的故障响应表达式;其次分析交流侧不对称短路故障对直流侧功率、电压和分布式电源输出的影响,并在此基础上提出一种负序零序电压的补偿控制策略来抑制此类型故障的传播;最后在仿真软件上搭建了使用"网-网"型互联变流器控制策略的混合微电网模型,验证了前述故障分析的正确性和改进控制策略的有效性。

电网不平衡情况下三相PWM变换器并联控制

电网不平衡情况下,三相PWM变换器并联系统中会同时出现电流正负序和零序环流分量,本文提出了一种基于正序、负序同步旋转坐标下环流控制策略。建立了并联变换器在电网不平衡情况下的数学模型,在明确环流的定义后,对环流中的各种主要成分及其影响因素进行了分析,通过分析得出环流同时含有正序、负序和零序成分,通过控制各模块的正序、负序电流以及模块间的零序环流能够实现对环流的控制,在此基础上设计了相应的环流控制器。本方法适用于共直流母线交流侧并联的三相PWM变换器系统,能够在电网不平衡和并网电抗器不同的条件下实现环流控制。实验结果验证了所提出方法的有效性。

用于分布式发电接入的交直流叠加配电网结构分析

针对分布式发电(DG)并网问题,提出了一种包含分布式发电、Z型变压器、变换器、超级电容、交流负荷和直流负荷的交直流叠加配电网拓扑。分布式发电以直流形式通过直流电压变换器和Z型变压器作为接口接入网络,使得线路同时传输直流和交流功率。为了验证交直流叠加情况下Z型变压器不会出现饱和现象,利用Ansoft软件对Z型变压器进行了磁场分析,得到Z型变压器的局部最大磁感应强度为1.73 T,硅钢片的饱和点为1.7 T,Z型变压器未出现过饱和现象。考虑到分布式发电具有输出电压较低、非连续和不稳定的特点,引入电压反馈环节控制直流电压变换器,保证线路上直流电压值恒定为1.64 k V。为了平衡分布式发电出力和直流负荷需求,引入超级电容和交直流双向变换器组成的储能系统用于调节能量平衡、作为直流功率和交流功率的桥梁,当系统发生故障时保证对负荷持续可靠供电。最后采用Matlab/Simulink仿真验证了该交直流叠加配电网系统的可行性。

基于H_∞混合灵敏度的交直流混合微网频率控制

微网中高比例风力、光伏发电的输出功率具有随机性、波动性,同时负荷功率具有随机时变性,这些特性易引起微网中频率波动。微网运行方式的改变,将导致网络等值参数和运行参数的变化。针对交直流混合微网中频率波动及控制对象参数摄动的问题,提出了一种基于H∞混合灵敏度的交直流混合微网频率控制方法,控制交流区域频率并使之保持稳定。通过将实际控制问题转换为混合灵敏度问题,构建S/R/T函数,设计了频率鲁棒控制器,增强了频率对参数摄动的鲁棒性。通过将鲁棒控制问题转换为用Riccati方程表示,利用线性矩阵不等式方法求解该方程得到H∞频率控制器。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台,验证了所设计频率控制方法的正确性和可行性。

青藏直流输电无功功率控制PSASP用户自定义建模

基于电力系统分析软件包PSASP,使用其用户自定义功能,建立了详细的无功功率控制模型。该模型为用户自定义高压直流输电模型的一部分,其参照青藏直流系统,并经适当简化而得。主要包括无功功率发生计算模块、无功功率消耗计算模块、无功功率控制模块及换流站无功功率调节控制模块,给出了每个模块的建模方法及建模原则。最后通过在WEPRI-7七节点系统,仿真验证了无功功率控制用户自定义模型对于交直流系统相互作用及稳定性分析的正确性及必要性。

双向交直流容错变换器有限状态预测功率控制

为提高变换器发生故障后的容错运行能力,提出一种双向交直流容错变换器模型预测直接功率控制策略。该策略无需使用锁相环和PWM调制模块,易于实现。对容错控制系统性能进行实验研究,结果表明在功率器件发生故障的情况下,双向交直流容错变换器仍能连续运行,并具有较好的动、静态性能,验证所提出控制策略的有效性。

一种带耦合电感和充电泵的单级式高增益光伏微逆变器拓扑

传统的双级式微逆变器通常由一级具有最大功率点跟踪功能的高增益DC-DC变换器和一级全桥逆变器串级组成。单级式微逆变器可以在一级功率拓扑中实现上述功能,因而具有结构简单、器件少的优势。然而,单级式拓扑在高增益升压、功率解耦方面给设计工作带来了挑战。提出一种带耦合电感和充电泵的单级式高增益微逆变器拓扑,引入耦合电感和充电泵实现高电压增益;利用Boost变换器与全桥逆变器共用开关管实现单级式拓扑;同时保留了高压直流母线,从而可以减小解耦电容容值。仿真和实验结果验证了该拓扑具有较高的电压增益、较小的解耦电容、高质量的正弦输出、以及较高的变换效率。

广东电网运行关键技术问题及应对措施

介绍广东电网的现状和结构特点,从电网安全稳定控制、安全防御系统建设、抑制短路电流过快增长、把握交直流混联电网运行规律、解决区域互联电网低频振荡问题、建设用地紧张及输电瓶颈现象、自然灾害频发使电网运行风险加大等方面,阐述目前广东电网运行中存在的关键技术问题,同时提出具体应对措施或防御对策.指出建设现代化大电网必须高度重视影响电网快速发展的关键技术问题,及时化解电网运行风险,提高安全稳定控制水平.