基于Hexverter的AC/AC系统交流不对称故障控制策略研究

六边形模块化多电平换流器(hexagonal modular multilevel converter,Hexverter)作为一种新型的AC/AC功率变换器,在未来海上风电场并网及低频输电技术中有着广阔的应用前景。为了解决Hexverter在电力系统不对称故障工况的稳定运行,文章首先对Hexverter的拓扑结构和工作原理简要介绍,并对其支路电流、支路功率进行分析。然后,研究其AC/AC系统交流侧不对称故障工况下的控制策略,基于理论推导部分得出的Hexverter六个支路间功率分布的规律(即不相邻的三个支路功率分别相等的特征),设计了子模块电容电压均衡控制方法,共包含两部分控制,分别为六个支路间子模块电容电压均衡控制和每个支路内部n个子模块电容电压之间的均衡控制。考虑到支路电流含有两侧交流系统不同频率成分,基于比例谐振控制器,提出了一种对支路电流直接进行控制的方法。最后,通过算例中稳态工况与故障工况研究分别对其工作原理和文中所提出的控制策略有效性进行验证。结果表明,在二次侧交流系统发生BC相短路故障期间,整个系统保持稳定运行,各个子模块电压始终保持均衡,仿真结果验证了文中所提控制策略的有效性。

交流不对称故障下的LCC-MMC混合直流系统输送功率提升策略研究

将常规两端直流输电系统逆变站的电网换相换流器(LCC)替换为模块化多电平换流器(MMC)所构成的混合直流输电系统,可结合两种换流器的优点而具有广阔的应用前景。在研究其基本稳态控制特性的基础上,重点分析了交流电网不对称故障引起的直流输送功率下降及中断问题。通过分析混合直流系统的交流故障特征,发现交流不对称故障发生在整流侧时易引起直流电压下降甚至输送功率的中断,发生在逆变侧时易引起直流系统电压异常。鉴于此,提出了基于MMC典型控制的附加直流电压控制策略,在其调制范围内通过降低故障时逆变侧的参考直流电压以提高直流系统的输送能力。若检测到本站直流电压的交流分量大小超过限定值,则附加控制策略自动投入,无需依靠换流站间的通信。最后,通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了所提控制策略的可行性。

送端交流不对称故障下LCC-MMC-HVDC穿越控制策略研究

混合直流输电系统将LCC-HVDC和VSC-HVDC进行优势互补,其发展面临的一个问题是:当送端交流系统发生不对称故障时,LCC-MMC混合直流输电系统将面临输送功率跌落甚至中断和直流侧二倍频波动的问题。首先阐述了LCC-MMC-HVDC的拓扑结构、数学模型和基本控制策略,在分析系统在送端交流不对称故障情况下暂态特性的基础上,提出集功率续传和二倍频波动抑制为一体的穿越控制策略:基于主动降压控制的功率续传策略通过改变逆变侧MMC运行点减小输送功率跌落幅度;三次谐波注入法增大了逆变侧直流电压的可调节范围;直流电压波动抑制策略中,逆变侧直流电压作为唯一控制变量,有效降低送端交流系统负序分量对系统逆变器及受端系统造成的影响。最后,在PSCAD/EMTDC中建立仿真模型,算例仿真结果验证了所提出穿越控制策略的有效性。

交流不对称多端柔直受端换流站交互影响分析与抑制方法

对于多端柔性直流(modular multilevel converter multiterminal direct current,MMC-MTDC)输电系统,单个受端换流站交流侧不对称不仅会导致MMC阀侧交流电流失衡,而且可能引发直流线路电压、电流和传输功率出现二倍频波动,此类扰动会影响到其他换流站的稳定运行。针对此问题,首先分析了采用不同控制模式的受端换流站间二倍频扰动交互影响机理,发现较直流电压控制MMC而言,采用下垂控制的MMC受到的扰动影响程度更大。而后,为减少受端换流站间二倍频扰动交互影响程度,构建一种受端换流站通用改进控制策略,通过对MMC阀侧电流和桥臂能量的平衡优化控制,实现了平抑受端站间直流电压、电流和功率扰动的目的。最后,基于RT-LAB5600实时在线仿真平台,搭建四端MMC-MTDC系统仿真模型,验证了所提受端换流站改进控制策略的有效性。

交流不对称工况下MMC环流抑制与电容电压均衡协调控制策略

交流电网不对称工况下,模块化多电平换流器传统环流抑制及电容电压均衡控制策略虽将2倍频环流有效抑制、桥臂内部子模块能量得到平衡,但由于三相桥臂电压仍不对称,换流器损耗问题未明显改善.针对该问题,文中提出了一种环流抑制与电容电压均衡协调控制策略,考虑相间及同相上、下桥臂间能量转移问题,在传统2倍频环流抑制基础上增加直流环流、基频交流环流控制环节,并将其与电容电压均衡控制策略相互协调,以减小桥臂间的环流,达到降低换流器损耗的目的.通过在PSCAD中搭建77电平MMC-HVDC系统将所提协调控制策略与传统控制策略进行对比仿真分析,结果表明该策略在交流电网不对称工况下对桥臂电压平衡及环流抑制效果远优于传统控制策略.

交流不对称故障下MMC-HVDC系统的故障穿越控制研究

MMC-HVDC系统中交流电网发生不对称故障会导致三相电压不平衡,进而产生正负序分量影响系统的控制性能,严重时甚至引起换流站闭锁。介绍了MMC-HVDC系统的拓扑结构、工作原理以及数学模型。在分析交流不对称故障下系统运行特性的基础上,设计了适用于交流不对称工况的MMC负序电流抑制器,用以抑制交流不对称故障下换流站的负序电流,并对此时系统直流侧电压存在二倍频波动的问题进行分析,提出了两相旋转坐标系下的PI解耦控制来实现对直流侧电压二倍频分量的抑制,使系统在交流不对称故障下具备故障穿越能力。在PSCAD/EMTDC建立仿真模型,验证了所提出的故障穿越控制策略的有效性。

区域互联下不对称交流电网运行控制系统设计

电力系统内部的交流电在产生不对称故障之后,会直接导致换流站母线电压不平衡,系统内部出现的负序分量和零序分量会影响系统交流和直流谐波分布,进而影响电网的正常运行。为了进一步实现不对称交流电网的控制,设计了一种控制系统。系统硬件设计了锁相环控制器、电流环控制器、DSP控制器,锁相环控制器由相位鉴别、环路滤波和压控振荡三部分组成一个闭环。针对区域互联状况进行分析,确定谐波电压和谐波电流的传递规律,建立谐波分析程序和控制程序,通过矢量计算,对不对称交流电网电流进行运行控制。实验结果表明,所设计系统能够有效解决运行过程的输入量和输出量不均衡的问题,降低叠加放大状况,控制后电流和电压幅值波动为0,有效防止出现谐波不稳定现象。

MMC-HVDC交流侧不对称故障特性分析与保护策略

为研究模块化多电平换流器(MMC)交流侧不平衡故障机制及其针对性的保护策略,提升系统运行稳定可靠性,分离交流量的正序和负序分量,对三相电网电压不平衡故障下MMC-HVDC系统数学建模,分析其交流、直流电压及子模块电容电压、内部电流的变化过程,提出了一种以抑制交流侧负序电流为目标的MMC交流侧不平衡故障保护控制策略。以单相接地故障为例,基于电磁暂态仿真软件平台PSCAD/EMTDC进行仿真分析,结果显示负序电压补偿控制能够显著减小MMC内部电流的交流测馈入分量,减小子模块电压的波动范围,保证了系统的持续运行能力。

基于不对称交流方波的直流架线漏电保护技术

提出了基于不对称交流方波的煤矿直流架线系统漏电保护原理,并对所提出的原理进行了详细的理论分析、仿真和试验验证,证明了所提方法的可行性和有效性.同时对测试电流进入稳态时间进行了分析仿真,并对该方法造成的直流输出电压下降进行了量化分析,试验验证了理论分析的正确性.该方法将架线机车供电与漏电保护集为一体,实现了负荷电流和漏电流的独立检测,能可靠地实现直流架线系统的漏电保护.

交流系统不对称时MMC系统小信号稳定性研究

交流系统不对称时,相序分离环节和负序电流抑制控制器在抑制负序分量的同时会对模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）系统的小信号稳定性产生负面影响。该文首先建立交流系统不对称时MMC系统的小信号模型,并与详细电磁暂态仿真对比验证模型的正确性;然后采用特征根分析研究正序电流矢量控制器和环流抑制控制器在交流系统不对称与对称两种工况下参数的可行域和模态阻尼特征,并通过参与因子法揭示主导模态的关键参与电气和控制变量;最后研究负序电流抑制控制器参数对MMC系统小信号稳定性的影响。结果表明,交流系统不对称时正序电流矢量控制器和环流抑制控制器参数的可行域减小,且系统弱阻尼模态增多,因此MMC系统的小信号稳定性降低;负序电流抑制控制器由于与MMC换流站内部交互耦合,MMC内部模态会随着负序电流抑制控制器参数的增大而趋于不稳定,最终导致系统失稳。

半桥三电平逆变器输出不对称交流时直流侧电容电压的分析

多电平逆变器能够产生多阶梯、低失真的电压波形,尤其适用于高压大功率的场合。但是如果输出的电流波形不对称,那么中点电位就会严重偏移。本文以全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)中的快速控制电源为背景,首先对三电平PWM逆变器以及二极管整流器进行分析,根据开关器件的不同状态总结出三电平PWM电路的四种工作模式,然后针对感性负载通过带有直流分量的正弦电流的情况,采用电流充电法和能量守恒法分析出的逆变器直流侧电容电压的变化情况并推导出单位周期内电容电压变化的公式,最后通过仿真与试验进一步验证两个公式的合理性和正确性。

不对称交流电网下MMC-HVDC系统的控制策略

在MMC-HVDC系统中,交流电网不对称会导致MMC换流器交流侧电流不平衡、直流侧出现较大的2倍频电流和电压波动等问题。为解决这些问题,该文建立不对称交流电网下MMC-HVDC系统的数学模型,提出一种带有前馈补偿的交流电流、桥臂环流和直流电流的解耦控制策略及子模块电容电压和直流电压的平衡控制策略,避免了由交流电网不对称引起的功率振荡传播到直流系统,抑制了直流侧电流和电压波动,使得MMC在交、直流系统间起到了＂防火墙＂的作用。同时,改善了换流器直流侧电流、交流侧电流、子模块电容电压和直流电压控制的暂态性能。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和所提控制策略的有效性。

对称单极柔性直流输电系统不对称交流故障解析模型

交流故障电流计算尤其在不对称故障情况下对断路器选型和直流保护起到至关重要的作用,然而面向直流保护的交流故障电流计算多依赖于电磁暂态仿真。该方法存在仿真计算耗时长、缺乏物理机理剖析和参数影响因素分析等诸多弊端。为了解决上述问题,本文针对实际对称单极结构柔性直流输电系统的交流不对称故障场景,推导出故障下控制系统响应前桥臂电流与交流线路电流上升速率,以及控制系统响应后交流线路短路电流d轴、q轴正序分量和三相短路电流的解析模型。对比解析模型与实际直流工程的仿真结果,验证故障解析模型的正确性。该研究的重要价值在于无需经过多次电磁暂态时域仿真结果,可以通过理论计算得到交流不对称故障下短路电流的动态过程,最终计算结果可以为控制保护策略的设计提供参考。

不对称交流-直流电镀Fe-纳米ZrO_2复合镀层工艺的研究

为提高镀铁层的硬度及耐磨性能,采用氯化物低温镀铁工艺,选择纳米ZrO2作为第二相粒子,以不对称交流-直流电源电镀法制备了Fe-纳米ZrO2复合镀层。研究了不对称交流-直流镀铁工艺对镀层的影响,考察了工艺参数对镀层中ZrO2复合量的影响以及表面活性剂对镀层性能的影响。结果表明,采用不对称交流-直流电镀方法可获得内应力小、光滑致密的复合镀层,有效降低镀层裂纹的产生;通过控制工艺参数可调节镀层中ZrO2纳米粒子的复合量;在镀液中加入阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠可降低纳米粒子的团聚,获得最佳的镀层综合性能。

感应电动机中三相不对称绕组

对具有三相不对称交流绕组的感应电动机进行研究,对已有的研究成果进行分析与对比。在对称分量变换下建立了采用序阻抗表达的对称绕组相电压方程,得到了相绕组的自漏阻抗和互漏阻抗与等效阻抗和零序阻抗之间的关系。根据不对称绕组的实际情况,将等效阻抗和零序阻抗分别乘上不同的系数,建立了新的电压方程。采用磁动势分量进行了坐标变换,实现了电压方程的解耦,使计算得到简化。最后,通过实验对计算数据进行了验证。

交流电压不对称下柔性直流配网换流站功率传输极限研究

为了维持直流配网中直流电压的稳定,需要换流器在交流电压不对称时消除传输功率的二倍频波动。分析了交流电压不对称下换流器的不平衡控制策略。由于换流器过流能力限制,换流站的传输功率极限受不对称电压影响,推导了交流侧传输功率极限解析式。针对直流侧功率极限解析式难以求得的问题,提出了直流侧功率极限的数值计算方法。最后通过电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对交流电网不对称下换流器传输功率极限进行了验证。功率极限值的给定,为合理分配多端直流配电网各端的功率,维持直流电压稳定提供了参考。

网压不对称下MMC多目标控制参数优化选择研究

为解决多目标保护控制中调节参数难以确定的问题,引入有功功率波动和交流电流波动的权重因子,构建线性加权表达式;为获取最优权重因子,深入分析MMC(模块化多电平换流器)系统安全运行条件对权重选取的限制,建立权重优化选取模型。在此基础上提出一种MMC多目标协调控制策略,以抑制有功功率波动与协调交流电流不平衡度为目标,考虑系统最大允许电流、桥臂电容电压允许最大波动,不需要为了抑制过流、桥臂电压过压而额外增加控制环节。仿真实验表明了所提策略的可行性与有效性。

微机控制的变极性TIG焊电源不对称方波的实现

讨论了双逆变结构的主电路实现变极性方波的原理及控制前、后两级逆变过程的方法.通过静态负载模拟试验,得到了由直流逆变而成的对称和不对称交流方波,其脉宽和幅值均独立可调,脉宽调节精度为1ms,从而验证了双逆变结构能够实现从直流到变极性方波的转换.

论本文──读者的交流与对话

论本文──读者的交流与对话金元浦文学是一种社会交流（交往），是一种具有特定形态的人类列话方式。它是由人的存在状态确定的社会的历史的实践活动。作为一种在历史中运作的语言活动方式，文学建立在主体间交往关系之上，是意义的交互理解行为，是双向互动基础上的共同...

一种MMC-HVDC的直流电压波动抑制新方法

针对柔性直流输电系统常规直流电压波动抑制算法中存在的缺陷,提出一种适用于模块化多电平换流器型高压直流输电系统(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)的直流电压波动抑制方法。该方法利用MMC特有的"储能"特性,在交流系统不对称时,控制MMC交、直流侧瞬时有功功率不再平衡,从而实现MMC交流侧电流依然保持对称运行,同时直流侧电压、电流和功率保持为恒定。为了实现上述控制功能与目标,建立三相交流系统不对称时MMC直流回路的模型,设计0坐标系下以比例谐振调节器为基础的控制策略,且探讨MMC-HVDC中的协调控制问题。最后,搭建71电平背靠背MMC-HVDC系统模型进行数字仿真,结果验证了所提控制方法的有效性。