基于双闭环控制的三相四线制逆变器控制研究

三相四线制逆变器具有更好的不平衡负载驱动能力,被广泛用于不间断电源等领域。对于这种离网模式下的逆变器而言,通常使用电压电流双闭环控制模式对输出进行控制。提出一种无需坐标变换的电压电流双闭环控制,实现输出三相之间完全解耦。由于准比例谐振(Quasi Proportional Resonance,QPR)控制对交流信号的控制效果更好,因此电压外环采用QPR控制,电流内环采用比例控制。实验证明了所提控制方法的有效性。

三相四线三电平储能变流器中点平衡优化控制

传统三电平中点平衡控制方法在低不平衡度下对中点波动的抑制效果显著,然而在高不平衡度负载下有待改进。本文通过对不平衡程度进行实时检测分析,提出一种基于零电平分解的中点平衡优化控制方法。在不平衡程度达到临界阈值时,对零电平分解作用区域和分解量进行协调控制,使三电平三桥臂储能变流器在高不平衡度工况下的中点电压波动得到较好抑制。仿真实验结果验证了所提方法在各不平衡度负载工况下均具有良好的中点电位平衡能力。

考虑平衡端点相位不对称及光伏接入的低压配电网三相潮流模型

考虑到光伏逆变电源接入低压配电网的多样接入方式和复杂控制策略,建立了光伏逆变电源的三相电压与功率相对于中性点的控制模型。在此基础上,进一步提出了一个综合考量平衡端点相位不对称性以及光伏逆变电源接入因素的低压配电网三相潮流计算模型。为了验证该模型的有效性和准确性,在经过修正的IEEE 13节点测试系统上进行了仿真实验。仿真结果表明:所构建的模型能够精确、高效地计算包含光伏逆变电源在内的低压配电网三相潮流,为低压配电网的规划与运行提供了有力的理论支持和技术手段。

10kV配电系统计量方式探讨

对10kV配电系统的计量方式进行探讨,针对三相三线和三相四线计量,分别阐述两种计量方式的接线及特点,并对其优缺点进行分析,提出10kV配电系统的推荐计量方式,可作为计量系统设计、施工、维护、管理的参考。

电气化铁路用电用户的功率因数计算问题解析

电气化铁路(电铁)用户在功率因数计算方面存在一定问题,特别是存在使用三相四线电能表对电铁负荷的总无功功率计量所导致的不合理电费减免现象。通过对石家庄地区电铁用户的案例分析,发现现有三相四线智能表计量方式不能准确计量非对称负荷下的无功消耗,从而低估总无功电量,使功率因数显得偏高,理论上和实际数据分析均支持这一发现,由此提出电铁用户按现有规则不仅不应获奖反应受罚。具体改进建议为:调整电铁牵引站的功率因数考核标准,修订智能表无功计算规则,推动电铁用户实施分层次合理无功补偿。以期优化电网性能、节省电能并提高经济效益。预估该措施将大幅增加国家资产收入,提升电力系统整体效率。

整流电路对谐波及零序电流的影响研究

谐波电流是影响配电系统安全运行的主要因素之一。然而整流电路是主要的谐波源,不同的整流结构产生的谐波电流在大小和次数上均不相同,另外由于整流电路的电流具有脉动的特点,在三相四线系统中容易产生较大的零序电流。文章就三相四线系统针对三路单相整流电路、两路整流电路、单路整流电路及三相全桥整流电路进行仿真研究,结果表明三路单相整流电路在产生谐波电流的同时,还产生很大的零序电流;而三相全桥整流电路仅产生谐波电流,并不会产生零序电流。并于实际配电系统进行测试,实际测试结果与仿真结果一致。

三相四线表单相失压时更正系数为2的原因分析

针对三相四线表出现单相失压而更正系数为2的情况进行了现场检查与分析,发现A相、零相电压线熔断导致计量二元件和计量三元件计量电压为线电压分压电压是造成表计失压且更正系数为2的原因。

基于多模式柔性互联的交直流低压配电网优化调度

利用柔性互联装置对配电网进行改造,可实现源-网-荷-储柔性高效互动,解决分布式电源大量接入带来的负载不均衡和电能质量问题。针对低压台区柔性互联,提出了基于多模式柔性互联的交直流低压配电网优化调度模型。首先,考虑背靠背和交直流混联的低压柔性互联装置组网方式,建立柔性互联装置和光-储-充-荷元件的低压模型。然后,基于低压模型,以多层级负载不均衡度、网损、运营成本为优化目标,提出了基于多模式柔性互联的交直流低压配电网优化调度模型,并采用凸优化理论对模型进行凸化和线性化,调用Gurobi求解器得到模型的全局最优解。最后,通过交直流混合低压配电网算例验证了所提模型和求解算法的有效性。

三相四线制并网逆变器导纳建模研究

为了提高三相四线制电容分裂式并网逆变器控制性能,需要构建其准确的数学模型。以电容分裂式三相四线制逆变器为研究对象,通过搭建逆变器小信号模型,构建系统模型从扰动电压到电流响应的传递函数矩阵,据此推导了电容分裂式三相四线制逆变器导纳模型,并探讨了其控制原理。在此基础之上,针对电容分裂式三相四线制逆变器导纳模型进行了仿真研究,仿真结果与理论分析一致,验证了所构建的数学模型是正确可行的。

考虑线路阻抗情况下的三相四线制不平衡系统无源补偿方法

目前针对三相不平衡系统的无源补偿方法大多都是忽略了电源电压不平衡及线路阻抗的影响。为此,推导了考虑线路阻抗影响,在电源电压及负载不对称的情况下,由电源对地电压、公共连接点对地电压及电流确定的三相四线制不对称系统无源补偿网络参数的方法。由该方法计算所得的补偿网络参数理论上可使待补偿系统的电流不平衡度及非有功功率降低至0,且满足补偿网络容量最小的优化目标。由于中性线阻抗在实际系统中难以精确测量,分析了忽略中性线阻抗在该方法计算过程中的合理性。仿真结果表明,该方法所设计的补偿网络是有效的,并且在忽略中性线阻抗的情况下,该方法也有一定的工程实用性。

零线断接对三相四线电能表计量影响机理分析

针对三相四线线性电源电能表在断接零线的情况下,存在相电压计量值偏高导致计量误差的问题,从三相电路的工作过程出发,探究了电能表零线端子电位漂移的变化规律。从理论上分析了三相四线电能表在零线断接情况下计量电压偏高的原因,并通过仿真和实验验证了理论分析的准确性,提出了一种监测零线电流的方法来识别零线断接,为识别零线断接、提高计量准确性提供了充分的理论支撑。

基于智能软开关的柔性互联低压配电网优化控制

智能软开关(Soft Open Points,SOP)的普及使得多台区联合运行成为趋势。针对大规模户用光伏接入低压配电网带来的电压越限、网损和三相不平衡问题,提出一种基于SOP的柔性互联两阶段优化控制架构。日前阶段,考虑长时间尺度光伏及负荷功率,建立以台区Ⅰ、Ⅱ总网损最小、三相不平衡度最小为目标函数的三相四线柔性互联低压配电网优化模型,求取SOP三相功率出力,采用模型凸化的方式降低求解难度。日内阶段,针对光伏及负荷5分钟短时功率扰动带来的电压波动越限问题,基于日前SOP优化结果,利用SOP两侧换流器电压-无功下垂控制方法抑制电压越限问题。仿真结果表明,所提两阶段优化控制策略能够有效抑制高比例光伏并网带来的供电质量问题。此外,为了保障优化结果对比分析的客观性,选取与本文优化参数相近、光伏接入情况与网络模型相同的文献案例进行对比分析。分析结果表明,通过功率在空间上的转移,实现不同交流台区间的功率互济,解决了多个台区存在的电压质量和网损问题,并且控制变量数目更少,综合优化结果更好。

轴向磁通电机并网发电技术的研究

径向永磁同步电机具有功率密度高的特性,被广泛应用于发电机系统,磁路结构决定其能量密度仍有待提高。由于轴向磁通电机具有良好的磁路特性,在同等需求功率条件下能够缩小电机体积,本文提出采用双定子单转子轴向磁通永磁同步发电机、发动机和高压电池并网,构成两级发电机组,第一级使用电压电流双闭环控制输出540 V直流电压,第二级采用三相四线输出30 kW交流电,直流电压纹波能够抑制在2%以内,交流谐波失真度THD为1.5%,系统效率提高到94%,与普通径向磁通电机相比体积缩小20%。

基于单周控制的三相四线制有源电力滤波器

该文提出一种单周控制的三相四线制有源电力滤波器。它不需要检测三相负载电流和三相输入电压,不需要繁琐的无功电流和谐波电流计算,也不需要任何乘法器。控制器结构简单,整个控制器由几个带复位积分器、比较器、触发器和一些线性元件组成。具有控制精度高,补偿效果好的特点。滤波器工作于恒定开关频率,易于工业应用。在建立数学模型的基础上进行了仿真研究,仿真结果证明其有很好的动静态补偿性能,能有效地补偿系统谐波、零序和无功电流,提高输电线功率因数和传输效率。

三相四线制有源滤波器的新型无差拍控制

建立了三相四线制有源滤波器的完整数学模型。针对三相四线制有源滤波器,提出了一种基于重复预测型谐波电流观测器的新型无差拍控制方案,以改善有源滤波器的动态性能。详细阐述了新型无差拍控制的原理、控制系统的离散化模型、重复预测型谐波电流观测器的工作原理及保证其稳定工作的充分条件。基于MATLAB/Simulink的有源滤波器控制系统仿真分析表明,所提出的新型无差拍控制方案在保证系统稳态精度良好的同时有效改善了系统的动态响应。

基于智能电表量测的三相四线制配网抗差估计

在高级量测体系环境下,为提高配网状态估计性能,提出一种三相四线制配网的抗差状态估计方法。该方法完全采用智能电表量测的实际三相电压电流幅值和功率实时量测,以三相四线制配网节点注入电流方程为基础,建立指数加权最小二乘抗差估计模型。模型中将零注入功率方程同时作为虚拟量测方程和等式约束,目标函数中采用标准化残差的指数型权函数,以改善状态估计的收敛性和抗差性;而且该模型不存在系统中性点电位均为零和电源端点三相电压对称且已知的假设条件。最后,IEEE13节点修正系统的仿真结果表明,提出模型方法的估计结果精度高,且具有良好的收敛性和抗差性。

用于三相四线制系统的有源电力滤波器研究

为解决在三相四线制电路中使用有源电力滤波器滤除非线性负载的谐波问题 ,提出采用零线电流分离法来实现有源电力滤波器在三相四线制系统中的应用 .仿真及实验结果表明 ,采用这种方法 ,可以对三相四线制系统中的谐波、负序、零序等电流分量进行补偿 。

四桥臂有源滤波器在静止坐标系下的改进PR控制

有源电力滤波器(active power filter,APF)电流环控制要求补偿电流无误差地跟踪给定信号,传统的dq坐标系下P I控制很难消除稳态误差。采用并联的比例谐振(proportional resonant,PR)控制器,对不同频率的正弦分量进行跟踪控制,实现零稳态误差跟踪。针对电网频率波动和三相不平衡问题,在坐标系下采用改进PR控制器实现电流跟踪控制。在详细分析PR控制器各参数对性能指标影响的基础上,总结参数的调试方法,并给出控制器离散化方法。通过仿真与实验对所提控制策略进行验证,APF投入后,电网电流畸变率下降,中线电流有效值减小,负载和频率波动时仍有较好的补偿效果。该结果表明,所提的改进PR控制策略可以有效地抑制谐波,较好地解决三相不平衡问题,对负载突变和频率波动均有良好的适应性。

三相四线制有源电力滤波器主电路的结构形式与控制

三相四线制系统中如何使用有源电力滤波器来抑制线路中的谐波,这一问题越来越被人们所重视。本文介绍了在实现三相四线制有源电力滤波器时所采用的两种不同的主电路结构及其控制方法。实验和仿真结果表明,这两种不同形式的主电路有着各自的特点,均可对三相四线制系统中的谐波。

双环重复控制三相四线制有源电力滤波器

采用一种适合于三相四线制不对称负载的谐波检测方法,使得逆变器仅需补偿无功及谐波电流而降低了开关器件容量的选取值。将比例调节与重复控制理论相结合,设计了电流双环重复控制系统,提高了电流环跟踪的快速性与稳态精度。通过MATLAB仿真验证了该谐波检测算法可顺利分离出各相无功及谐波电流,且控制算法具有快速和高稳定性。通过搭载DSP芯片作为主控系统的实验平台验证实际补偿效果,三相网侧电流谐波畸变率分别由补偿前的54.4%、59.2%、65.2%降低至补偿后的2.6%、3.2%、4.4%,证明所提出的检测及控制方法具有实用性和高稳定性。