同相牵引供电系统改进型混合电能质量调节器研究

传统的混合电能质量调节器HPQC在背靠背变换器中采用LC耦合支路和L耦合支路来降低变换器的补偿容量和直流电压,但HPQC只能在特定的负载条件下达到最小补偿容量。为了在所有负载条件下保持变换器补偿容量处于较低水平,本文提出了一种改进型混合电能质量调节器,采用晶闸管开关支路代替常规的固定耦合支路,动态调整支路阻抗,能够有效降低变换器补偿容量。

串联型电能质量调节器的阶段式补偿控制策略

提出一种可用于直流电容取能式串联电能质量调节器(series power quality regulator,SPQR)的阶段式补偿控制策略。该补偿策略分为稳定运行、超限运行及恢复运行3个阶段,提出针对各阶段分别采用完全补偿、最小能量补偿及最大能量补偿策略。采用负荷电压及滤波电容电流双闭环控制策略对各阶段进行控制,并对稳定运行阶段增加了直流电容电压调整控制。为保证各阶段切换时的稳定,提出综合利用直流电容电压及系统电压幅值作为判据的切换控制策略。利用EMTDC/PSCAD对所提出的补偿控制策略进行仿真验证,仿真结果表明5:阶段式补偿控制策略能够补偿系统的稳态及暂态电压扰动,并能够保证装置的持续在线运行。

一种无谐波检测的并联型电能质量调节器

介绍了一种无谐波检测的并联型电能质量调节器(PPQC),可同时补偿谐波和无功而无需对其进行检测。通过研究交流侧与直流侧能量交换的过程和规律,采用控制流入直流侧电流大小和方向的方法使直流侧电压稳定。详细分析了负载有功电流对直流侧电压的影响;将负载有功电流作为扰动,提出了一种无谐波检测的新型控制策略,省去了复杂的检测算法,避免了检测误差和延时。实验结果表明所提无谐波检测的PPQC具有较好的谐波、无功补偿效果及较快的动态响应速度。

基于状态变量反馈的并联型综合电能质量调节器控制方法

分析了仅由1套逆变器构成的并联型综合电能质量调节器的结构特点和控制目标,提出了一种基于状态变量反馈的系统控制方法,通过控制电源电流来间接控制负载电压,很好地解决了常规比例–积分控制时电源和负载间的连接电感所导致的供电电流直流暂态分量不衰减的问题。运用Matlab分别对系统接线性和非线性负载的情况进行仿真,验证了该控制方法的正确性和有效性。

并联型电能质量调节器的模糊变结构控制

运用非线性模糊滑模变结构控制理论,提出了对并联型电能质量调节器进行模糊滑模变结构控制的设计方法。该控制方法能改善系统电能质量的调节,有效地补偿负荷侧谐波电流、无功功率和负序电流。仿真结果表明,该控制规律与常规PI综合控制相比具有较强的实时性和鲁棒性,并能有效改善系统的暂态稳定性。

静止功率调节器电能质量综合补偿的改进滞环控制方法研究

静止功率调节器是一种有效的电能质量综合补偿装置,针对电力牵引系统电能质量综合补偿的需求和功率调节器经典滞环控制技术存在稳态误差大的不足,论文深入研究一种基于准比例谐振控制的改进滞环控制策略,通过运用准比例谐振控制来合理设置滞环控制的环宽值,可以充分利用滞环控制响应速度快的优势和准比例谐振控制跟踪性能好的优势,可以最大限度抑制滞环控制稳态误差大的不足和准比例谐振控制响应速度慢的不足。最后通过实验样机验证论文所提方法的可行性和有效性。

线电压补偿型动态电压调节器(DVR)的原理与实现

该文提出了基于线电压补偿的三相动态电压补偿器拓扑结构。给出了补偿算法及控制方式。解决了锁相、电压不平衡补偿、电压有效利用、低通滤波、电压泵升等技术问题。通过动态电压波动补偿示例,说明论文所实现的DVR样机的有效性。

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。

V/v牵引供电系统中铁路功率调节器的改进滑模控制策略

针对V/v牵引供电系统中存在的负序和谐波等电能质量问题,提出了一种能够对指令电流快速跟踪和精确补偿的铁路功率调节器控制策略。分析了SS6B型电力机车的工作原理,提出了一种适用于电能质量研究的电力机车建模方法,揭示了V/v牵引供电系统中负序和谐波的产生机理;通过研究铁路功率调节器的拓扑结构和补偿原理,建立了铁路功率调节器主电路的数学模型,推导了以输出补偿电流为状态变量的控制方程;在此基础上,提出了一种基于改进滑模变结构的铁路功率调节器控制策略,实现了对铁路功率调节器补偿电流的精确跟踪,显著改善了V/v牵引供电系统的电能质量;最后基于PSCAD/EMTDC平台搭建了SS6B型电力机车和所提铁路功率调节器控制策略的仿真模型,验证了所建电力机车模型的正确性和所提控制策略的有效性。

基于改进型偏最小二乘法的谐波源识别

准确识别配电网中各个谐波源是电能质量管理的难点。当采用谐波阻抗识别谐波源时,很难得到谐波阻抗。首先,该文采用改进型偏最小二乘法,通过计算对谐波阻抗进行估计,用估计值代替实际测量得到的数值。其次,利用阻抗法,根据谐波电流的大小来判断主要谐波源,从而识别谐波源的位置。该方法不需要进行数据选择,能够避免偏最小二乘法提取和响应无关成分的缺陷,尤其是在整个系统谐波源数量较多的情况下,该方法可以得到更好的效果。最后,进行系统试验仿真,以证明该方法的可行性。

电能表质量评价模型的构建及实施方法研究

针对当前电能表质量评价的必要性以及现有技术存在的技术短板,构建了新型的电能表质量评价模型。通过多源数据融合算法将多种不同类型电能表数据进行快速处理和计算,使得不同类型的电能表数据信息有机地融合在一起,从而提高电能表数据的处理能力。又提出改进型BP神经网络模型,并在数据模型中融入MEA算法,大大提高了BP神经网络模型输入数据的精确度。又构建了层次分析法模型,提高了电能数据质量诊断能力。试验表明,所提的方法数据处理速度快,耗时短。

一种电能质量扰动监测与识别新方法

为了能够为各类电能扰动事件的本质研究和有效治理提供准确、可靠的依据,提出基于时频原子变换(timefrequency transform,TFT)和改进型自组织映射神经网络(improved self-organizing map,ISOM)的电能质量扰动在线监测与识别新方法。TFT具有自适应复带通滤波特性,其频窗中心与频窗半径解耦及频窗宽度不受中心频率的约束,可以灵活调整。通过设置恰当的频域窗口,TFT可有效抑制邻近频率分量的相互干扰,且有较好的动态响应速度。TFT能准确监测电力系统波形中电能质量事件,并为类型识别提供物理意义明确、指标具体的实时模式特征。依据TFT提取的特征向量,ISOM可准确识别单一或同时存在的多重电能质量事件,并对其严重程度进行直观表达,能动态反映电能质量事件各自的发展变化轨迹。仿真验证结果表明了所提出方法的有效性和优越性。

基于改进型软件锁相方法的脉冲性负荷谐波治理

[目的]脉冲性负荷将为舰船电网注入大量的谐波,为了进行谐波补偿,需在电网电压严重畸变和频率波动的工况下完成有源滤波器的锁相功能。[方法]提出一种包含谐波抑制和自适应电压控制的改进型软件锁相方法,优化设计锁相环的稳定裕度、动态响应及抗干扰性等参数,并开展Matlab仿真分析和硬件验证实验。[结果]仿真结果表明,在非理想电网工况下,该软件锁相环能够输出正确的同步信号;硬件实验结果表明,该锁相方法的有源电力滤波器适用于独立的小型电网。[结论]研究成果可为船舶电网电能质量的有效治理提供参考。

全直流型船舶微电网多时间尺度综合能量管理

为了解决船舶微网在短期不同工况切换时功率波动大和长期运行经济性问题,采用多时间尺度分层控制的综合能量管理策略,在考虑船舶微网运行、负荷需求以及系统运行成本三者之间关系的基础上,对船舶微网系统进行了两层调控,其中针对短期运行下的负荷波动,采用基于规则的能量管理策略,通过对比所搭建的模型在不同模式以及不同运行工况下的仿真,结果表明当负荷处于短期波动时采用该策略能够在平抑功率波动的同时有效提高电能质量;长期运行下考虑可时移负荷对船舶运行经济性的影响,提出改进型的乌鸦搜索算法对燃料和储能电池总运行成本进行优化,通过算例分析表明:该算法考虑负荷时移性,不仅起到了削峰填谷的作用,而且相较于传统的乌鸦搜索算法经济性提高了4.4%。

基于改进的Park变换的UPQC综合检测方法研究

针对传统基于瞬时无功功率检测中使用锁相环而引起的检测误差,在Park变换原理的基础上,提出了给Park变换矩阵中的角频率一个固定的值,从而省去锁相环,简化了检测电路;针对传统低通滤波器响应有延迟,滤波效果差,分析了平均值滤波法的缺点,提出将改进的平均值滤波模块与低通滤波器相串联的方式;采用Matlab/Simulink平台,搭建检测电路的仿真模型,仿真分析了在三相电网不平衡且发生畸变时的检测效果,结果表明:采用改进的检测法不仅保证了滤波的准确性,还提高了检测的快速性,满足统一电能质量调节器(UPQC)的检测要求。

基于Matlab和YALMIP的V/v型牵引供电系统负序电流优化方法

针对电气化铁路牵引供电系统负荷不对称引起的负序电流问题,本文提出一种基于铁路功率调节器补偿的负序电流优化方法。以含V/v牵引变压器的供电系统为对象,分析负序电流产生以及铁路功率调节器功率补偿的机理,构造基于铁路功率调节器功率补偿的V/v型牵引供电系统的负序电流优化模型。基于Matlab平台和YALMIP工具箱,调用IPOPT优化工具求解该模型,并通过仿真分析验证所提模型和方法的正确性和有效性。结果表明,采用铁路功率调节器功率补偿能够有效抑制牵引供电系统中的负序电流,保证了电气化铁路的电能质量。

单相UPQC的逆系统解耦控制器设计

单相统一电能质量调节器(single-phase unified power quality conditioner,SPUPQC)是一个强耦合的多输入多输出非线性系统.本文在平衡流形重构系统模型,基于逆系统方法对重构后的系统构造解耦的伪线性系统.针对该伪线性系统采用线性二次型调节器(LQR)设计了满足一定性能指标的控制器.该控制策略有良好的动态响应与补偿效果并有一定的实用价值.仿真实验证明了该控制器设计的可靠性与有效性.

基于IGBT串联阀组的UPQC换流器带载实验方法

采用绝缘栅双极型晶体管(insulated-gate bipolar transistor,IGBT)串联阀组可使得统一电能质量控制器(unified power quality conditioner,UPQC)换流器结构紧凑,控制简单。其中串联IGBT的动态均压及换流器的带载实验方法是关键技术。采用有源电压箝位方法实现串联IGBT的动态均压,并采用以UPQC一侧换流器为电源、另一侧换流器为负载的方法,实现UPQC换流器的带载实验,验证基于IGBT串联阀组的换流器的有效性。

针对台区网损和电压偏差测量的ICOA算法实现

台区网损和电压偏差精准测算对促进台区能源节约和提高电能质量具有重要意义。旨在研究考虑分布式电源的台区综合优化问题,以提高台区电能质量、降低能源损耗。首先,提出改进型蹼鸡优化算法(ICOA)解决多约束、多目标的非线性台区综合优化问题,并验证了所提方法的先进性;然后,搭建考虑分布式电源的台区综合优化模型;最后,在测试系统中构建多场景验证所提方法的有效性。实验结果表明,与初始状态相比,有功损耗降低了82.87%,节点电压偏差降低了86.92%。研究通过对台区网损和电压偏差的测算与优化,显著改善了台区能源效益和电能质量,对促进经济生产具有重要意义。

一种适用于新能源船舶的多功能并网逆变器

船舶电网电能质量不仅会影响设备的使用效率和可靠性,还会降低船舶运行的经济性和安全裕度,甚至威胁到船舶的安全性。随着船舶新能源技术的不断发展,各种新能源在船舶平台上的使用也给船舶电网电能质量带来一些新问题。文章分析了船舶电网电能质量的三个重要影响因素。基于改进型i_p-i_q法的谐波无功检测的思想,提出一种多功能并网逆变器控制策略——既能够充分利用逆变器的剩余容量,在完成并网的同时,还能够提供无功补偿、谐波抑制等多目标控制的一体化装置,对船舶电网电能质量进行分散式补偿和控制,不仅有效提高逆变器的利用效益,还节省宝贵的船舶空间,降低投资成本。该控制策略省去了低通滤波器,提高检测速度和精度,能在无中性线的船舶三相三线制系统中无需改变传统逆变器拓扑结构便能实现不平衡电流的补偿,最后通过仿真验证了该方法的正确性和有效性。