高精度线性功率电压源的研制

为满足电能质量分析、仪器校验和产品测试的需要,设计并实现了一种精密的线性功率电压信号源。以MSP430单片机为控制核心,通过直接频率合成技术(DDS)产生需要的正弦波,功率放大部分采用改进型AB类互补对称功放电路,使信号源具有很高的线性度和较大的输出容量。采用16位高精度A/D、D/A转换器并配合模拟乘法器实现闭环反馈,结合数字PID算法进行控制,保证输出电压的高精度。试验结果表明,该电压源稳定度高、带负载能力强,具有较高的实用价值。

一种含光伏储能与电动汽车的节点功率电压控制策略

采用Thevenin阻抗法建立计及光伏储能与电动汽车充电的节点阻抗模型,对比节点接入光伏储能装置前后电压变化,设计各个节点接入储能装置的容量,提出节点功率电压模型。最后以某小区配电网为例,应用Matlab仿真分析小区配电网接入不同比例电动汽车时的变化,仿真结果表明电压波动减小39%,储能容量减小14.7%,网络损耗减小26%,验证了控制策略的有效性和可行性。

大功率电压型逆变器新型组合式IGBT过流保护方案

介绍了IGBT失效原因和保护方法,提出了一种电压型逆变器逆变桥关断同时将整流桥拉到逆变工作状态的保护方案。10 kw样机的测试验证了设计方案的有效性。

考虑元件功率电压特性的混合馈入直流输电系统静态电压稳定分析

由于现有的短路比指标并未计及系统元件动态功率电压特性,使得现有指标难以准确评估该系统临界电压稳定。为了解决上述问题,该文通过严格的理论推导,提出混合馈入短路比(hybrid infeed short circuit ratio,HISCR),来评估混合馈入直流输电系统静态电压稳定性。首先,以含同步调相机接入的混合馈入系统模型为基础,基于潮流雅克比矩阵推导出考虑元件动态功率电压特性的混合馈入功率电压灵敏因子(hybrid infeed power voltage sensitivity factor,HIPVSF)。其次,基于HIPVSF提出HISCR,并且给出HISCR的理论临界值,明确所提短路比指标与电压稳定性之间的物理关系。最后,基于PSCAD/EMTDC^(TM)与MATLAB仿真,通过与现有的短路比指标对比,验证所提指标的有效性。

大功率电压跌落发生器峰值冲击电流能力研究

IEC 61000-4-34/GB/T 17626.34对电压跌落发生器的峰值冲击电流能力作出了明确要求,只有峰值冲击电流能力达到要求,才能保障发生器对被测产品电压跌落测试结果的正确性。为了达成标准对峰值冲击电流能力的要求,通过分析发生器的工作机理,得出了影响峰值冲击电流能力的几个主要因素。按照分析结果制作了100 A三相大功率电压跌落发生器。电路仿真和实测结果表明,严格控制好几个主要影响因素后,能完全达成标准中对峰值冲击电流能力的要求。

不同模型参数的感应电动机功率电压特性分析

针对负荷模型参数选取不当而造成感应电动机功率电压特性计算不准确导致电压失稳的问题,通过解析计算和PSD-BPA时域仿真,得到感应电动机的静态稳定临界电压指标和功率电压特性曲线,为电压稳定分析和选择感应电动机负荷模型参数提供依据。结果表明:采用本文方法计算的感应电动机负荷静态功率电压特性比传统的ZIP负荷模型模拟感应电动机负荷静态功率电压特性精度要高。

融合拓扑信息的配电网电压-功率灵敏度估计数据驱动方法

为解决配电网量测数据多重共线性导致电压-功率灵敏度估计精度低的问题,提出融合拓扑信息的数据驱动方法.首先,将电压-功率灵敏度矩阵分解为主成分矩阵和次成分矩阵两部分,其中主成分与配电网拓扑密切相关,次成分为主成分与实际值的误差.然后,分两阶段依次估计主成分和次成分,分别建立基于二次规划的数据驱动模型.第一阶段模型的关键是基于配电网拓扑信息的约束,第二阶段模型的关键是次成分与主成分比值为微小量的约束.最后,采用实际配电网量测数据和IEEE 33节点系统验证所提方法的精度和效率,并与常规最小二乘回归、岭回归、LASSO回归方法对比,仿真结果表明所提方法的精度具有数量级的显著提升.

基于贝叶斯优化卷积神经网络的路面光伏阵列最大功率点电压预测方法

路面光伏阵列上快速行驶的车辆,所形成的车辆阴影具有复杂的动态随机分布特性,将导致路面光伏阵列的输出功率-电压(P-V)特性曲线呈现动态多峰特性,给路面光伏阵列最大功率点跟踪(maximumpowerpointtracking,MPPT)控制带来挑战。基于此,文中提出一种基于贝叶斯优化(Bayesianoptimization,BO)卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的路面光伏阵列最大功率点电压预测方法。首先,将路面光伏阵列的光照和温度的环境信息以图像形式输入基于贝叶斯优化CNN的最大功率点电压预测模型进行学习;然后,利用训练出的预测模型,对当前时刻下路面光伏阵列最大功率点工作电压进行预测;最后,仿真和试验结果表明,提出的预测模型具有良好的适应性,能够精准预测不同车辆阴影工况下的路面光伏阵列最大功率点工作电压,尤其是大幅度提高最大功率点工作电压的预测速度,为动态随机车辆阴影下路面光伏阵列的最大功率点跟踪控制奠定基础。

基于母线功率前馈的配网PET电压均衡控制

针对配网级联型电力电子变压器(PET)提出了一种基于低压直流母线功率前馈的电压和功率均衡控制策略。该控制策略将PET低压直流母线的能量需求前馈至输入级,指导输入级实现各级模块的功率均衡控制,同时利用隔离级来稳定各模块的直流电压,并采用相同的稳压指令实现各级直流电压的均衡控制。所提控制策略不仅能够有效解决因各级模块参数不匹配所导致的电压与功率不均衡问题,同时减少了目前PET控制环节,降低了各模块间的电量耦合关系。仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。

风电接入下基于AP聚类的无功功率—电压控制分区方法

电网无功功率—电压控制分区是分级电压控制的基础。风电接入造成电网运行状态具有随机波动性,为获得能适应各种风电出力稳定的全网分区,考虑以节点间电气距离期望矩阵作为分区依据,采用先进的仿射传播(AP)聚类进行电网节点分区。由于PQ节点与PV节点响应过程不同,首先基于AP聚类对PQ节点进行分区;然后以PV节点为论域,在保证区域连通性和可控性的前提下实现PV节点归类至合适的PQ分区,最终完成全网分区。最后从聚类区内耦合性、区间解耦性以及分区电压控制灵敏度出发,定义分区质量评估指标,客观评价分区质量。仿真结果表明了所提方法的可行性和有效性。

基于VSC的交直流混合中压配电网功率–电压协调控制

针对城市配电网负荷密度高、电网增容空间有限及缺乏适应大规模可再生能源接入的灵活调节手段的现状,该文对交直流混合中压配电网结构及其功率控制策略进行研究。提出了将2条交流线路改造为交直流混合配电网的方案,给出了相应电压源换流器(voltage source converter,VSC)的结构及其调节方式,基于该方案提出了一种功率–电压协调控制方法用以消纳高渗透率分布式电源。根据节点电压将配电网运行分为正常和风险两种状态,在不同状态下建立了换流器功率控制的数学优化模型。在正常状态下以降低损耗为目标,在风险状态下以调压为目标,实现电网的经济安全运行。采用具有精英保留策略、自适应交叉率和变异率的改进遗传算法求解。通过算例仿真验证了所提方法的有效性,仿真结果表明:该方法能够充分利用换流器的功率调节能力提高分布式电源的消纳能力,抑制分布式电源的波动使节点电压保持平稳。同时,分析了正常状态与风险状态电压临界值对控制效果的影响。

功率–电压控制型并网逆变器及其弱电网适应性研究

采用传统功率–电流双环控制策略的并网逆变器,在弱电网环境中运行存在谐波振荡等交互稳定问题。为解决该问题,提出一种基于LCL滤波电容电压反馈的逆变器功率–电压双环控制策略。在计及主电路、锁相环、调节器参数等因素影响的基础上,推导并建立了旋转dq坐标系下逆变器的输出阻抗模型。基于广义奈奎斯特判据,对比研究了功率–电流、功率–电压两种控制策略的稳定裕度与电网强度的关系。阻抗分析结果表明,基于功率–电压控制的逆变器接入弱电网环境仍可稳定运行,且其稳定裕度不受锁相环带宽的影响,具备更佳的电网适应性。通过仿真和实验,验证了理论分析的正确性以及所提控制策略的可行性。

基于电压功率角前馈的永磁同步电机单位功率因数控制策略研究

传统的基于电压矢量定向的单位功率因数控制策略仅适用于永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmachine,PMSM)/变流器系统交流侧接入电网、频率相对固定条件下的应用,而适用于变频控制的策略存在系统参数依赖性强的问题。该文从PMSM/变流器系统变速、变频发电运行的实际需求出发,在分析系统单位功率因数发电运行状态下的电流、电压特性基础上,提出一种不依赖于电机及变流器参数的单位功率因数电流控制策略,所提方案基于电压功率角前馈思想,通过对内功率因数角的预测来实现对PMSM/整流器系统单位功率因数运行的控制。在实验室搭建策略仿真以及系统性能测试小功率实验台,进行策略仿真和实验验证工作。在此基础上,将所提控制策略在工程项目中进行实际应用,完成额定功率380kW的"交–直–交"级联系统满功率工况实验,并对系统进行13h不间断运行耐久性考核。实验室研究及工程应用结果表明:所提出的单位功率因数电流控制策略不依赖于系统的参数,在不影响直流电压控制精度的前提下,可以满足PMSM/整流器系统变频变速运行工况下的单位功率因数控制需求,系统具有良好的动静态性能。

基于线性功率-电压方程的快速潮流计算方法

针对大电网存在大量电阻电抗比偏大的串联支路的问题,提出并实现了一种快速潮流解算方法,该方法基于线性功率-电压方程构造迭代修正方程,迭代初值通过基于支路电阻电抗比的PQ法获得,并在迭代过程中设置加速收敛乘子以保证收敛性和求解精度。该方法中电压修正方向直观明了,易于编程实现。算例小系统和南方电网实际系统的潮流解算测试,表明了该方法具有较高的准确性和较好的适应性。

继电保护测试仪用高电压功率放大电路的研制

针对继电保护测试仪的电压功率放大采用集成功率放大芯片价格昂贵,且易损坏,提出了一种性价比高、输出功率大的电压功率放大电路设计方案。首先介绍了继电保护测试仪的硬件结构,并详细分析了电压功率放大电路的原理,计算了功率管的管耗,在此基础上对电路进行了仿真分析,最后对实际电路进行了试验,结果表明,电路可输出功率大、线性度好,可以满足测试仪对电压功率放大的技术要求,并且具有很广的应用前景。

VSC-HVDC串并联型D-PMSG风电场机组功率—电压协调控制

针对串并联型D-PMSG风电场中同一串联簇机组在不同风速下最大功率追踪控制存在过电压、过调制问题,分析基于柔性直流输电的串并联型D-PMSG风电场机组的运行特性,提出一种适用于该拓扑型风电场机组的功率—电压协调最大功率追踪控制方法,并探讨直流母线电压上限值的设定原则。该方法不仅可以将同一串联簇中其他各机组直流母线电压都钳制在安全范围内,还减少限压期间下的机组的弃风。搭建相应的仿真模型,仿真结果表明所提出的方法可确保各机组在安全范围内寻找最佳功率点。

基于PMU量测的智能配电网电压–功率灵敏度鲁棒估计方法

配电网中同步相量测量技术的应用对于提高系统电压–功率灵敏度的估计精度具有重要作用。提出了一种基于同步相量量测的智能配电网电压–功率灵敏度鲁棒估计方法。首先,基于同步相量量测的历史数据和实时数据,采用最小二乘方法实现了实时电压–功率灵敏度的精确估计;进一步,考虑功率量测和电压量测均含有不良数据的情况,采用帽子值加权和最小绝对值估计方法相结合的方式,避免了最小二乘方法中删除坏数据的残差判断和迭代过程,提高了计算效率和可靠性,实现了电压–功率灵敏度的鲁棒估计;最后,通过IEEE33节点算例分析证明了所提出算法的正确性和有效性。

不平衡电网电压下光伏并网逆变器滑模直接电压/功率控制策略

不平衡电网电压下,光伏并网逆变器的输出功率和输出电流都将产生波动,给电力系统的稳定运行造成不利影响。根据光伏并网系统的数学模型,提出了光伏并网逆变器基于滑模控制的直接电压/功率控制策略。该控制策略可在电网电压不平衡时有效抑制并网逆变器输出有功功率和无功功率的波动。根据光伏并网逆变器输出功率和正、负序电流的关系,提出了以消除负序电流为控制目标的改进控制策略。此外,为提高系统的运行性能,提出了功率电流协调控制策略。最后,对所提出的控制策略进行了仿真分析,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。

一种中电压大功率IGBT模块行为模型

目前已有场终止型绝缘栅双极性晶体管(IGBT)行为模型以及仿真软件中的IGBT模型未专门针对中电压大功率IGBT模块搭建,不能准确模拟其区别于中小功率IGBT的行为特性。在已有行为模型基础上,提出引入IGBT基区存储电荷造成的等效电容及模块封装键合丝带来的寄生电感,考虑反并联PIN二极管行为模型,从而有针对性地实现了完整中电压大功率IGBT模块行为模型。同时提出了新的米勒电容函数拟合方法,量化分析行为模型完整开关过程中典型行为与模型参数的关系,通过较简便的方法实现了模型参数的提取。最后在Pspice环境下实现了一种3.3k V/1.5k A等级IGBT行为模型,并通过在Buck电路下仿真与实验波形对比证明了该行为模型的可行性和有效性。

低输入电压大功率逆变器技术研究

分析了低压静止变流器的几种技术方案 ,这些方案均难以做到大功率应用。提出了采用移相调压技术的阶梯波合成逆变器方案 ,可有效地解决低输入电压大功率逆变器的技术难点。文中介绍了该方案的原理 ,建立了系统的动态分析模型 ,给出了参数设计方法。试验结果验证了方案的合理性和分析设计方法的正确性。采用本文方案研制的 2 8V输入 2 0 k VA逆变器 ,具有优良的稳态和动态性能。