基于船用交直流微电网的变流器PQ控制

作为支撑微网稳定运行的关键器件,变流器的产生有效提升了控制灵活性,但系统惯性的降低也增加了能量平衡与稳定控制的难度,对电力系统产生不可忽视的影响。提出一种基于船用交直流混连微电网的变流器控制策略,结合柴油发电机并联运行系统中柴油发电机组的下垂特性和变流器的恒功率(PQ)控制策略,分析并联控制情况下系统的动态特性。在MATLAB/Simulink中建立交直流微电网运行的仿真模型进行试验验证,结果表明:在变流器采用PQ控制的工况下,电网性能指标良好,达到了预期的控制效果。

城市轨道交通双向牵引供电系统研究

文中对城市轨道交通双向牵引供电系统进行深入研究,针对双向变流装置与二极管整流机组并联运行时功率分配问题,双向变流装置绕组间环流问题及输出电能质量问题,重点研究基于三电平拓扑结构下桥臂并联的主回路拓扑,提出基于电流PR的控制策略,算法实现相对简单,最后在厂内搭建基于10 kV能量内循环的整机试验平台,验证了该算法的有效性。

基于小波变换的并联型电能质量控制器

阐述了并联型电能质量控制器的运行机理和谐波抑制方法,提出了一种基于小波变换的并联型电能质量控制器的谐波检测方法,并利用重构技术进行了谐波补偿,还对基于小波变换和瞬时无功功率理论的两种谐波检测方法进行了对比研究。研究表明基于小波变换的检测方法实时性好。并联型电能质量控制器投入系统后电源电流总畸变率由26.94%下降为5.64%,表明并联型电能质量控制器可对电力系统中的谐波电流进行较好的补偿。

微电网系统母线电压和频率无静差控制策略研究

当外电网发生故障时,微电网系统与外电网断开,运行在孤岛模式。此时,由于微电网系统失去了外电网的支撑,微电网系统交流母线电压和频率需要采用下垂控制。针对传统下垂控制导致电压和频率存在静差问题,分析控制参数对微电网系统逆变器输出阻抗的影响,并研究系统输出阻抗呈感性的方法。在此基础上,提出无通讯线时消除电压和频率静差问题的控制方法,并分析下垂系数对系统稳定性的影响。最后,通过仿真和实验对控制方法进行了验证,仿真结果表明采用下垂曲线平移的办法减小静差,有功-频率和无功-电压下垂曲线垂直上移,没有发生明显的波动,而且按照设定的下垂系数比例进行合理分配;负载从680 W突增至1 050 W,再从1 050 W突减至680 W,两台逆变器输出电流迅速满足负载突变的要求,而且负载突变对母线电压影响较小。结果表明本文控制方法的正确性和可行性,研究结果将对微电网的稳定运行提供一定的理论及实验指导。

基于超导储能的综合电能质量调节装置及其控制策略

介绍一种新型综合电能质量调节装置———并联处理在线不间断电源 ,该装置仅采用一套双向电流型变流装置 ,利用超导线圈作为直流侧储能元件 ,可实现负载电压调节、有源滤波和改善功率因数等多项功能 ,并具有损耗小、结构简单等优点。根据装置的结构特点和工作原理 ,提出了一种基于同步旋转坐标系统的解耦和前馈补偿控制策略 ,通过采用电源电流“预补偿”的方法 ,解决了常规前馈补偿方法中电源电流暂态分量衰减过慢的问题。利用仿真软件PSCAD/EMTDC对该装置及其控制策略进行了仿真分析 。

电气化铁路并联型铁路功率调节器控制策略的仿真研究

为解决电气化铁路牵引供电系统中三相网侧谐波、无功和负序等电能质量问题,同时满足电气化铁路补偿容量大的要求,提出了采用并联型铁路功率调节器(railway static power conditioner,RPC)配合降压变压器的综合补偿方案,具体研究了并联型RPC的控制策略并进行了仿真分析。提出了对RPC的指令电流检测采用平衡补偿电流检测法,对RPC的补偿电流控制采用基于比例谐振(proportion resonance,PR)控制器的三角波比较控制方式,同时将载波相移(carrier phase shift,CPS)技术应用于RPC的控制。最后,利用MATLAB/Simulink搭建了由2个RPC并联构成的补偿方案的仿真模型。仿真结果表明:RPC投入运行后,三相网侧电流为与电网电压同相位的三相正弦对称电流,只含有开关频率整数倍次的高次谐波;通过进一步采用CPS技术,开关频率奇数倍次的高次谐波被有效滤除,三相网侧电流总谐波畸变率由8.04%降低为2.24%。仿真结果验证了并联型RPC在解决牵引供电系统中三相网侧电流谐波、无功和负序等电能质量问题方面的可行性与优越性,为并联型RPC的工程应用提供了有价值的参考。

并联型电能质量控制器的建模仿真研究

非线性负荷的应用引起了电力系统的谐波,并联型电能质量控制器因其可进行谐波抑制和无功功率补偿而得到了广泛研究。在介绍其工作原理、谐波检测电路、补偿电流发生电路的基础上,用MATLAB对其进行了基于数学模型和器件模型的两种完备的系统建模仿真,并对其谐波补偿结果进行了对比分析。仿真研究表明,两种建模方式的并联型电能质量控制器都可有效地补偿非线性负载产生的谐波电流,均使系统电能质量指标得到了较大改善,相对而言后者的谐波补偿效果更佳。

基于微电网的电能质量问题研究

针对微电网规模较小以及多种形式电源的介入,受外界条件影响大的问题,分析了微电网环境下所面临的主要电能质量问题,提出采用功率电流双环控制技术、静止无功补偿器调压技术、发电并网逆变器滤波技术、微电网与配电网无功发生器联合运行的无功电压调节技术进行微电网环境下的电能质量控制。

三相四线统一电能质量调节器的控制策略

针对电网输入电压的不平衡、非正弦及负载的不平衡、非线性特性,提出了一种基于三相静止坐标系下的三相四线统一电能质量调节器(UPQC)的协调控制策略。该策略将UPQC的串联变流器控制为基波正弦电流源,而并联变流器控制为基波正弦电压源,从而实现了三相四线UPQC对电能质量的综合控制能力,既改善了电网侧的电能质量问题,实现了电网输入电流的正弦及单位输入功率因数,也改善了负载侧的电能质量问题,实现了负载电压的平衡、额定及正弦。10kVA系统实验装置的实验结果表明了该控制策略的有效性。

基于多层前馈神经网络的并联型电能质量控制器

神经网络用于电力系统电能质量分析和控制是一个新研究领域。快速可靠地提取谐波分量决定着并联型电能质量控制器的整体性能,构造了一种和理论分析相一致的基于反向传播算法的三层前馈神经网络,离线训练收敛后可用来在线检测电力系统谐波电流。系统中逆变器补偿电流的产生对系统的补偿性能至关重要,提出了一种基于神经网络的逆变器瞬时电流PWM控制。并联型电能质量控制器投入系统后电流总畸变率由26.29%下降为5.25%。仿真实例表明,所提并联型电能质量控制器动态响应快,可改善电力系统电流波形畸变,提高电能质量。

新型分散式电能质量调节器运行研究

为改善多DFACTS装置联合运行时,出现的成本上升、效率降低和负交互影响等问题,本文提出一种"先并后串"、"主并支串"新型分散式电能质量调节器及其无线控制运行策略,分析了其运行原理及分散式电能质量调节器与系统端、负荷端的功率流动关系。该种分散式电能质量调节器主要有两种运行模式:在PCC母线端电压处于正常范围内时,并联补偿单元负责补偿负载端所需无功,提高该馈线电网侧的功率因数;而当公共连接母线电压发生跌落时,该馈线负载侧各支路串联补偿单元开始投入运行,补偿其所在支路敏感负荷端电压。仿真结果表明,本文提出的分散式电能质量调节器具有良好的有效性和可行性。

弱电网下并联逆变器稳定性及电能质量治理研究

在新能源发电系统中,通过将逆变器并联接入电网扩大了并网容量。由于电网存在阻抗,降低了逆变器的稳定性,也加大了逆变器对负载中电能质量的治理难度,因此文中对一种弱电网下并联逆变器治理负载中电能质量的问题进行了研究。首先,以H∞重复控制结合电压前馈控制作为电流内环控制策略,分析了弱电网下单台及多台并联逆变器的稳定性能,采用前馈通道串联复数滤波器及前向通道串联超前校正环节的复合策略提高逆变器的稳定性;然后,利用电流检测算法分离负载中的不平衡、谐波及无功电流,实现并联逆变器对不平衡、非线性及无功等负载引起的电能质量问题的治理;最后,在Simulink中进行仿真实验,仿真结果表明在弱电网条件下利用并联逆变器能够对多种负载的电能质量问题进行治理。

基于输出侧双模块并联的电力电子变压器高电能质量控制策略

电力电子变压器(power electronic transformer,PET)在给不平衡或非线性负荷供电时,可能会出现PET装置输出侧电压幅值和频率不稳定的现象,甚至影响PET的供电可靠性。针对PET输出容量大、容量模块化可调、高电能质量供电等需求,避免单台逆变器输出模块在处理不对称或非线性负荷时的局限性,本文提出了PET输出侧(逆变级)双模块并联的高电能质量控制策略。主要思路为:输出侧中的一个逆变器模块采用电压电流双闭环控制策略,可视为电压源,负责提供稳定的PET输出侧电压,起到稳定其他输出侧逆变器模块的电压基准值的作用,既可以补偿所有负序、谐波及无功电流以降低对PET输出电压的不利影响,同时还按照既定的输出侧模块功率分配策略输出有功功率和无功功率。输出侧的其他逆变器模块则采用电流补偿控制策略,可视为电流源,用于增大输出电流,提升PET装置的容量。以两个输出侧逆变器模块并联输出为例进行理论分析,认为所提控制策略既可以提高PET装置的输出容量,又可以极大降低非对称负荷对PET输出电压稳定的不利影响,有效地提升了PET的负载适应性、容量扩展性及供电可靠性。仿真结果验证了本文所提出控制策略的有效性。

面向主动配电网的统一电能质量控制器补偿策略研究

主动配电网在充分发挥多种清洁能源优势的同时,不得不面对电能质量问题日益突出的困境。统一电能质量控制器(UPQC)可综合治理主动配电网中的电压质量和电流质量问题,是解决该问题的重要突破口。首先对UPQC系统进行解耦控制,将dq坐标下的数学模型转换到αβ坐标系下实现全解耦,得到串联侧和并联侧变流器的传递函数,然后分别设计了串联侧和并联侧的控制器,最后建立了UPQC系统整体的仿真模型。通过仿真验证了在电压跌落/暂升、负载电流畸变和无功电流、及综合电能质量存在的情况下,文中所设计的控制器具有较好的补偿效果。

多模块并联有源电力滤波器的性能

对多模块并联的有源电力滤波器的几项关键技术进行了分析,包括负载电流采样分配策略、分流策略,提出了有效的解决方法,并设计了FUZZY-PI控制模块。利用Matlab软件对三模块并联的情况进行了仿真分析,并针对多模块并联系统可能出现的故障问题进行了仿真分析。仿真结果验证了方案的可行性。

大容量并联型统一电能质量控制器中的变流器及其控制研究

介绍了基于交错并联拓扑的大容量并联型统一电能质量控制器(S-UPQC)的工作原理,分析其变流器(DC/DC+DC/AC)的交错并联拓扑及电压电流双闭环控制策略。利用PSCAD/EMTDC仿真软件对变流器拓扑及控制策略进行仿真,结果表明,基于交错并联拓扑的变流器能满足S-UPQC大容量的需求,双闭环控制算法正确。

孤岛微电网下并联逆变器的二次控制研究

传统逆变器下垂控制的下垂作用会造成电压和频率的跌落,且虚拟阻抗会使这一现象更加明显。为降低电压及频率的跌落幅值并改善电能质量,提出了在控制环节中加入二次控制的方法,对电压和频率的降落进行修正,使得稳态电压和频率接近额定值。通过MATLAB/Simulink搭建孤岛微电网下并联逆变器的二次控制模型,仿真结果验证了提出的二次控制策略的有效性。

统一电能质量调节器最优输出跟踪控制策略

统一电能质量调节器（UPQC）由串联型有源滤波器和并联型有源滤波器组合而成,能同时对电压和电流质量进行综合补偿,但必须考虑其串并联单元的相互影响。为此,首先对外输入干扰电网电压和负载电流进行状态估计,以获取其各频次分量;进而提出了基于UPQC统一数学模型的最优输出跟踪控制策略,使得系统输出跟踪参考值,从而将负载电压和电网电流补偿到正常状态。由于该最优控制策略中的性能指标同时反映了负载电压和电源电流的输出跟踪性质,因此能够从全局最优的角度消除UPQC串、并联变流器补偿单元之间的相互影响,从而提供统一协调的电能质量调节功能,且具有良好的暂态响应特性。同时该策略在三相abc坐标系下实现,无需进行锁相环节与dq转换,其控制参数矩阵可以根据黎卡提方程事先求得,而与系统状态无关,易于工程实现。通过在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,验证了该策略可以有效解决电压跌落/骤升以及谐波负载引起的电能质量问题,并具有优越的暂态响应特性。

并联型动态电压恢复器在电力系统中的应用

提出了一种新型并联型动态电压恢复调节装置,并分析工作原理。对电力系统中出现的典型电压质量问题电压暂降给出了补偿算法与控制方式,解决了电压暂降持续补偿、直流电压有效利用、低通滤波等问题。基于仿真软件建立了并联型动态电压恢复调节装置的仿真模型,仿真结果验证了所提出的主电路拓扑和控制策略的正确性和有效性。

基于SVPWM的并联型统一电能质量控制器

针对大容量并联型交错拓扑结构,结合统一电能质量控制器的原理,分析研究统一电能质量控制器控制方法,对SVPWM的控制算法进行详细地分析与推导,并通过变流器拓扑对逆变器控制进行仿真.仿真结果表明,SVPWM逆变器控制算法能实时控制IGBT产生补偿波形,此算法正确可行.