跟网型变换器的小扰动同步稳定机理分析与致稳控制

弱电网下,跟网型变换器易出现因阻尼不足导致的小扰动同步失稳问题。为此,该文借鉴复转矩分析理论,计及复杂控制耦合,建立跟网型变换器的复转矩模型。量化多环控制耦合、线路阻抗、控制参数等因素对系统阻尼转矩的影响,从阻尼的角度揭示跟网型变换器的小扰动同步失稳机理。根据理论分析,提出一种基于相位补偿的锁相环阻尼重塑控制策略,通过补偿多环控制耦合引入的负阻尼,增强变换器的小扰动同步稳定性。最后,开展相应的仿真与实验,验证理论分析的正确性与改进控制策略的有效性。

新型高增益耦合电感二次型变换器

将开关-耦合电感单元引入二次型变换器,采用一个耦合电感和两个独立电感,在开关管关断时,电感为电容充电;导通时,利用电容为负载供电。与传统变换器相比,所提出的变换器采用更少的器件,能得到高电压增益效果与低占空比。采用了降低电压应力的电容,二极管和半导体开关,开关管应力更低。提出了稳态和比较性能分析,制作了一台140W实验平台,给出实验数据与结论,验证了理论分析的正确性。

电压控制对构网型变换器频率响应特性影响分析

构网型变换器的虚拟同步环节是影响其频率动态的最主要因素,但构网型变换器内电势的频率并不仅包含虚拟同步环节的频率。对此提出了一种表征电压控制对构网型变换器频率动态影响作用的研究方式。首先类比同步机的频率分析方法,提出了构网型变换器内电势的概念,将变换器的频率通过内电势频率进行表征,进而通过运动方程建模的方法分析了机电时间尺度内交流电压控制在响应有功功率扰动时对频率动态的作用,分析了电压控制参数对构网型变换器有功功率和频率响应能力的影响趋势。研究发现,较大的电压控制比例和积分参数会使得系统频率动态恶化,但变换器的响应性能主要由虚拟同步环节决定。以3机9节点系统和实际区域电网系统的MATLAB/Simulink仿真验证了所提方法的有效性。

考虑直流侧动态的跟网型变换器稳定性分析

目前大部分关于并网变换器的研究忽略直流侧动态,在直流侧使用恒定电压源,一定程度上影响小干扰稳定性分析。文中主要考虑直流侧动态对跟网型变换器进行建模及稳定性分析。首先,分析新能源场站并网系统直流侧可等效为电压源和受控电流源的适用条件,论证并网变换器建模时考虑直流侧动态的必要性。随之,建立考虑直流侧动态的跟网型变换器谐波状态空间(harmonic state-space,HSS)阻抗模型。其次,在不同电网强度下,通过伯德判据对不同直流侧结构的系统进行稳定性分析,揭示电网强度对跟网型变换器稳定性的影响机理。然后,分析锁相环、电流环、滤波环节对系统阻抗特性的影响。最后,理论分析与电磁暂态仿真结果表明弱电网条件下,锁相环与电网呈现强交互作用,降低了系统的小干扰稳定性,且考虑直流侧动态的系统临界短路比更大。

用于贯通式牵引供电系统的级联型变换器可靠性研究

针对贯通式牵引供电系统的核心装备级联型变换器,提出一种考虑变换器全运行状态的可靠性评估方法并进行可靠性优化研究,为新型牵引供电系统的应用及推广提供依据。基于故障树和Markov理论,分级建立级联型变换器可靠性模型,并提出一种考虑级联型变换器正常、存活和失效3种状态的状态转移概率的计算方法。为满足新系统工程应用所需的高可靠性设计需求,进一步研究变换器可靠性优化方法:基于所建立的可靠性模型,定量分析不同关键器件的重要度,辨识变换器可靠性组成的薄弱环节;从器件冗余和子模块冗余两级进行可靠性优化,对比后备冗余和工作冗余的优化效果,并对不同冗余数目下变换器可靠性的提升程度进行分析,同时验证所建立模型的准确性。设计综合冗余策略,通过算例分析验证了其有效性。

一类狄氏型变换及其联系的马氏过程

本文研究一类狄氏型变换.我们给出狄氏型变换后的二次型是拟正则狄氏型的充分条件,分别讨论关于二阶微分算子和伪微分算子所对应的狄氏型的狄氏型变换,得到变换前后拟正则狄氏型对应的马氏过程间的关系.

具备零电流开关与谐波抑制的电流源型变换器新拓扑

为了克服传统电流源型变换器(current source converter,CSC)交流侧需要加装大容量交流电容器作为缓冲装置的缺点,将直流电流分配电路与传统并联式12脉波CSC相结合,研究了一种可以省去交流电容器并能有效抑制谐波的并联式7电平电流注入式电流源型变换器拓扑。该拓扑具有以下特点:通过开闭直流电流分配电路中的开关元件,将直流电流变换成2路幅值相同、相位互差30°、6倍于基波频率、7电平阶梯形周期变化且具有零值区间的三角波注入电流,两主桥开关元件在注入电流的零值区间内进行切换,实现了零电流开关(zero current switching,ZCS);变换器交流侧不需要配置大容量交流电容器,降低了设计成本,提高了系统的可靠性;主桥开关频率为50Hz的前提下,利用7电平阶梯形三角波注入电流可增加交流输出电流的电平数,改善了电流波形的谐波特性,使交流输出电流近似正弦波。另外还详细分析了新拓扑的工作机理,在PSCAD/EMTDC平台进行了仿真研究,搭建了实验平台,通过实验验证了理论分析的正确性和可行性。结果表明,所提出的新拓扑性能优良,结构简单,具有实用价值。

电流源型变换器短路故障诊断技术研究

文章研究了电流源型变换器短路故障诊断技术。介绍了电流源型变换器故障诊断技术的研究现状,对基于电流矢量的短路故障诊断方法进行了深入分析,包括方法的优劣势和原理。总结了研究成果和未来研究方向。文章重点讨论了基于电流矢量的短路故障诊断方法,该方法具有诊断精度高、实时性好等优点,可以有效地解决电流源型变换器短路故障的诊断问题。在未来的研究中,可以进一步优化基于电流矢量的短路故障诊断方法,提高诊断精度和实时性,同时也可以探索新的故障诊断方法,提高电流源型变换器的可靠性和稳定性,为实际应用提供更好的技术支持。

电流源型变换器短路故障诊断技术研究

文章主要研究电流源型变换器短路故障诊断技术,分析了电流源型变换器的应用和发展、短路故障对电流源型变换器的影响以及短路故障诊断技术的重要性。在此基础上,介绍了电流源型变换器短路故障诊断技术,包括短路故障的表现和原因,电流源型变换器短路故障诊断技术的基本原理和方法,以及短路故障诊断技术的优缺点。描述了电流源型变换器短路故障诊断系统的搭建,系统硬件和软件的设计,以及系统实现的过程和步骤。最后,进行了试验结果分析和讨论,并提出了短路故障诊断技术在电流源型变换器中的应用前景和发展建议。

正负序电流控制对电压源型变换器谐波稳定性的影响研究

为了保证电压源型变换器在非对称电网下正常工作,其电流控制中需包含正序电流控制和负序电流控制.在建立电压源型变换器阻抗模型的基础上,研究并对比基于延时的正负序分解法和基于二阶广义积分器的正负序分解法对电压源变换器谐波稳定性的影响.研究结果表明,与基于二阶广义积分器的正负序分解法相比,基于延时的正负序分解法将引入更高的不稳定性风险.时域仿真结果验证了本文理论分析的正确性.

一种新型并联三电平注入式电流型变换器拓扑

提出了一种三相并联型自换相三电平注入式电流型交直流变换器拓扑结构,给出了开关控制方案和进行了工作原理分析,该拓扑结构的电路完全满足多电平谐波注入原理的要求。基于PSCAD/EMTDC软件环境进行了仿真,验证了文中提出拓扑和控制方案的可行性。新型三电平注入式电流型变换器结构方便拓展到多电平,与现有的并联多电平电流型变换器拓扑结构相比,处于开通状态的注入电路开关平均分配直流输出电流,降低了对注入支路开关器件的电流容量的要求和开关通断时的电流变化率,为主桥开关提供了可靠的零电流开关条件,省去了设计制造大容量多抽头电抗器的不便。

基于固定时间一致性的无人机集群构型变换

针对无人机集群需要在指定时间内完成构型变换的情况,研究了具有一阶积分特性的无人机集群构型变换固定时间一致性控制问题。基于一致性方法设计了编队控制协议,引入编队参考向量,并通过构造Lyapunov函数,证明了在通信拓扑连通条件下无人机集群系统能够实现固定时间一致性并完成期望构型变换。以四旋翼无人机为基础搭建实验验证系统,并进行二维飞行验证,实验结果证明了本文所提方法的有效性。

Buck型变换器自适应有限时间降压控制算法研究

针对负载未知情况下Buck型DC-DC变换器系统,基于有限时间控制技术和自适应控制技术,提出了一种新的快速降压控制算法.首先,基于时间尺度变换,对系统的平均状态空间方程进行变换;然后,利用饱和有限时间控制理论设计出一类新的快速降压控制算法,以实现输出电压在有限时间内收敛到参考电压.由于控制器设计过程中考虑了饱和约束条件,使得变换器的占空比函数满足0到1之间的约束条件.对于负载未知情况,设计了有限时间观测器以估计未知负载,最终得到自适应式的有限时间控制算法.与PI控制结果进行了仿真对比,验证了所提出的控制算法既具有快速的调节性能,又具有较强的抗负载变化性能.

一种基于系统辨识的Buck型变换器特征参数提取方法

故障预测及健康管理(prognostics and health management,PHM)对于保障系统的安全可靠具有重要作用。随着电力电子装置在各领域的应用愈发广泛,急需研究电力电子装置的PHM技术。特征参数提取是PHM技术的基础,该文首先简要说明了电力电子电路特征参数提取的研究现状。然后针对基于混杂系统模型的电力电子电路参数辨识方法中,存在较多影响实际辨识精度的非理想因素这一关键问题,以电路中目标器件为建模对象建立线性模型,提出了一种通用性较好的Buck型变换器参数提取方法,并结合Matlab仿真分析了该方法的性能,包括收敛速度以及辨识精度。最后进行实验验证,实验结果表明,该方法的参数辨识精度可达95%以上,验证了这一方法的有效性。

基于自耦变压器的多电平注入式电流源型变换器

多脉波整流技术对于减小电网谐波有着重要意义。传统的隔离型多脉波整流器由于隔离变压器体积和容量大而受到限制,本文提出了基于自耦变压器的多电平注入式电流源型变换器,在减小网侧电流谐波的前提下,有效地减小了变压器的等效容量和体积,并在直流侧引入新型注入电路,令主桥开关能够完全实现零电流切换。通过分析新拓扑的工作原理,给出了系统的数学模型,对直流侧电压、交流侧电流特性和系统各部分容量值进行了详细分析,并与传统自耦型12脉波变换器进行了对比。通过仿真验证上述结果的正确性,证明该系统的实用性和经济性。

基于电流源型变换器的大型同步发电机励磁

将基于全控开关器件的电流源型变换器用于大型同步发电机励磁,采用正弦脉冲宽度调制(SPWM)技术控制开关状态。利用dq坐标系的间接电流控制实现对SPWM电流源型变换器功率双向流动的控制。验证了SPWM电流源型变换器带大电感负载运行的可行性。仿真试验表明,与传统可控硅励磁相比,整流时该励磁系统能向发电机端发出或吸收无功,逆变时能使励磁电流快速下降、加快励磁系统调节速度、发电机故障时实现交流灭磁。

基于多绕组变压器隔离型变换器的链式STATCOM研究

提出了一种新的STATCOM主电路拓扑结构,它由N个级联的多绕组变压器隔离型变换器构成,每个多绕组变压器隔离型变换器由1个多绕组变压器和M个变换器构成,每个多绕组变压器的M个副边绕组与M个变换器相连,M×N个变换器公用一个电容。所提结构由于同时避免了单个器件的串联和并联,从而有效地提高了装置的可靠性;采用载波移相的SPWM调制策略可同时优化输出电压和输出电流的谐波性能。所采用的多绕组变压器的副边绕组之间不需要错相位,错相位由变换器的控制器完成。给出了一种恒无功运行模式下的解耦控制方案。基于Matlab/Simulink的仿真结果证明了所提结构的良好性能和所提控制策略的有效性。

电网电压不平衡时电压源型变换器的参数设计

实际电网常有三相电压不平衡现象发生,严重影响大功率电压源型变换器(VSC)的稳定运行能力,在VSC参数设计时应予以充分考虑。已有研究表明VSC参数选取与电网相电压幅值有关,文中对此分析了表征电网电压不对称状况下的不平衡度与相电压跌落深度的关系,提出了基于电网电压不平衡程度的VSC参数设计方法。给出了与不平衡度、系统容量等具有工程实际意义的相关参数的解析表达式,并通过仿真验证了所提出的参数设计方法的合理性,为VSC的参数选择提供了工程实用算法。

基于二次型变换的Chirp信号的参数估计方法

提出了基于二次型变换的Chirp信号的处理方法。首先将非平稳的Chirp信号经过二次型变换化为平稳信号,得到了该平稳信号的相关函数表达式。再根据该相关函数矩阵的奇异值分解的性质和特点,提出了在有色噪声背景下用于估计Chirp信号参数的互谱SVD方法。仿真实验表明,该方法与Radon-Wigner变换方法所得到的结果相近,证明了该方法的正确性与有效性。

B116型变换催化剂在净化黄磷尾气部分变换中试中的应用研究

采用B116型变换催化剂,对黄磷尾气部分变换制甲醇合成气进行中试实验,结果表明,三段催化剂装填方式优于两段装填,三段装填24h内催化剂床层温度稳定,20h时变换炉出口气体达到制甲醇合成气的要求;140h内催化剂床层上部温度不能维持催化剂活性温度,且变换率逐渐降低,100h时H2/CO体积比不能满足制甲醇合成气的要求。因此,将B116型催化剂用于黄磷尾气部分变换制甲醇合成气,存在不能长时间保持稳定的变换率,不能维持床层温度稳定的问题,因此为黄磷尾气综合利用实现工业化,需开发新型耐高浓度CO的变换催化剂。