基于环流功率理论的单相UPS并联均流控制设计

利用数字控制方式实现并联UPS间可靠均流具有重要的应用价值。文中通过对并联UPS环流功率模型分析,建立起N台并联UPS的环流有功功率、无功功率与逆变器输出电压幅值、相位间的量化调节关系,并采用DSP两级锁相、再调制方法,实现单相UPS输出电压幅值及相位的精确控制,从而达到准确均流目的。本设计具体以TMS320LF2806芯片、CAN通讯总线为控制核心,实现了单相4kVAUPS的并联控制,实测均流效果良好。

微电网并联VSG环流抑制与功率精确分配控制策略研究

针对并联虚拟同步机各自距离负荷的线路长短不一致,导致并联VSG之间将产生功率环流的问题,提出一种基于自适应虚拟阻抗并联虚拟同步机控制策略。首先,建立2台并联虚拟同步机基本结构框图。对其功率环流进行分析,为了抑制功率环流实现无功功率精确分配,设计自适应虚拟阻抗单元。其次,对2台并联虚拟同步机控制系统进行参数整定设计。最后,建立自适应虚拟阻抗并联虚拟同步机控制系统仿真模型。分别对未引入自适应虚拟阻抗并联虚拟同步机和引入自适应虚拟阻抗并联虚拟同步机控制进行仿真对比,并在孤岛运行和并网运行有功和无功额定容量分别为1∶1和2∶1的条件下进行仿真算例分析。仿真结果表明,基于自适应虚拟阻抗并联VSG能够很好地抑制功率环流,对系统功率能够实现精确分配。

面向并联环流最小化的垂直式矩阵型重力储能系统多机协调控制

重力储能利用高度落差对固体重物储能介质进行升降,实现储能系统的充放电。和抽水蓄能相比,由于其具有不依赖水资源、选址灵活等特点,应用前景广泛。为提高重力储能系统的充放电运行效率,研究了面向多机并联功率环流最小化的垂直式矩阵型重力储能系统多机协调控制问题。首先,基于PSCAD/EMTDC构建垂直式矩阵型重力储能系统模型,分析了其充放电特性;其次,通过对重力储能系统多机并联运行时产生的机组间功率环流机理及抑制问题进行分析,提出了基于重力储能系统双层控制架构的多个机组间协调控制方法,该控制方法可在快速满足电网侧功率充放电需求的同时,实现并联运行机组间的功率环流最小化,提高了重力储能系统的充放电运行效率,最后,仿真结果验证了上述多机协调控制策略的有效性。

双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器及其功率回流特性分析

为了减小双向全桥DC-DC变换器的功率环流,分析传统移相控制中存在的功率回流现象,并分析回流功率对提高功率环流和电流应力所起的作用。在此基础上,提出一种双重移相控制方法。相比传统移相控制,该方法不仅具有更小的功率环流和电流应力,同时扩大了传输功率的调节范围,增强了功率调节的灵活性。详细介绍和分析双重移相控制的工作原理,给出变换器的工作模态分析,建立传输功率及回流功率的数学模型,并对比双重移相控制和传统移相控制的控制性能。最后,通过实验结果验证了双重移相控制的优越性。

晶闸管在大功率变流和开关中的应用

描述了利用大功率晶闸管器件和实时控制器实现的30MW有环流变流系统、15kA/2.5kV 大功率双向直流晶闸管开关,该变流系统和开关系统电路结构新颖,已经使用于国家九五重大科学工程 EAST 超导托卡马克装置中,同时给出了实验结果。

基于改进型虚拟同步发电机的功率控制

针对传统虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制中逆变器输出阻抗和线路阻抗不同而引起的功率环流问题,提出一种改进型虚拟同步发电机功率控制方法。首先,在VSG电磁方程中引入虚拟电抗,解决低压线路阻抗模型中阻性成分带来的功率耦合问题,使得逆变器输出功率能够独立控制。其次,在VSG励磁控制器中附加公共连接点电压(Voltage at the Point of Common Coupling,VPCC)调节器,抑制因线路阻抗不同而引起的无功环流,并可在负荷突增情况下维持VPCC稳定。最后在孤岛运行的低压微电网中进行了仿真,仿真结果证明了该控制策略的可行性与有效性。

扩展移相控制下DC/DC变换器的最小环流优化

装甲车辆供电系统具有电压等级多、供电质量要求高等特点。直流DC/DC变换器是平衡电网供耗电,提高供电质量的关键环节。分析了变换器中环流功率产生的原因,并根据拓展移相(EPS)控制下的回流功率数学模型,提出一种使环流功率最小化的移相策略,通过计算仿真得出EPS策略与传统移相控制下的环流功率曲线。设计制作原理样机,通过实验验证了该移相策略的有效性。

一种无主从自均流逆变器并联装置的设计

设计了一种无主从自均流逆变器并联运行装置,在逆变器并联模型分析基础上得出了并联系统环流的产生与各逆变器输出有功功率、无功功率与逆变电压相位、幅值间的关系,并结合快速有功、无功功率计算方法和CAN总线通讯应用实现了3台逆变器间无主从并联的稳定运行及带电热插拔过程自动均流的稳定运行。同时给出了系统控制策略和器件选型参数,以达到系统稳态和暂态运行的控制目标。最后,通过实验验证了装置及其控制策略的可行性。

陕西电网中期运行方式研究

研究了陕西电网中期运行方式,重点研究了750 kV输电线在陕西建成投运及其对陕西电网的影响,以及陕西关中地区330 kV双环网的建设对陕西电网的影响,指出了2006年750 kV联络线投运后陕西电网仍可能存在的一些问题,如较严重的弱阻尼振荡问题,无法满足西部水电外送的要求;个别断面潮流分布不均的问题;电磁环网和功率环流问题等。文中对陕西电网今后的发展提出了建议。

混合级联逆变器的混合频率载波调制技术

混合频率载波调制法可以解决混合级联7电平逆变器的功率环流问题,但其输出电压的谐波特性较差。为此,提出了一种改进的混合频率载波调制策略,该策略使得高压单元运行在单极倍频正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)下,从而提高了高压单元的等效开关频率。此外,对高、低压单元的开关策略进行了优化改进,减少了开关次数。相比于改进前的方法,在高压单元开关频率相同时,其等效开关频率可提高1倍,逆变器输出电压的谐波将分布在更高的频段,从而改善了逆变器输出的电能质量,同时消除了功率环流。由仿真结果可知,在相同开关频率下,改进后的方法使得输出电压的较低次谐波由约1 k Hz提高到了约2 k Hz,并且不会出现功率环流现象。研究结果对所提出的改进的混合频率或波调制策略的实用化有一定意义。

微电网储能系统中基于PWM加双重移相控制的双向DC/DC变换器研究

针对微电网储能应用中各储能装置以及直流母线存在的电压波动对变换器工作造成的不利影响、电路环流带来的损耗问题,在原边全桥-副边升压半桥隔离型双向DC/DC拓扑的基础上,提出了PWM配合双重移相的控制方法,分析了该方法在变换器端口电压波动情况下对变换器的各种工作特性带来的改善。针对单侧H桥双重移相控制仅在端口电压匹配时才能够在整个移相范围内消除功率环流的局限性,阐述了引入PWM控制后在消除功率环流上的改进,提高了端口电压在宽变化范围下系统的工作效率。建立了PWM配合双重移相控制变换器的数学模型,并与传统移相控制变换器特性做出定量的对比。设计了所提方法应用在微电网储能系统中的控制策略,并搭建了仿真模型,对控制效果进行了对比分析,验证了所提方法的有效性。

基于分散式微电网的虚拟同步发电机无通信预同步并网方案

分散式微电网结构因为设备间无通信,具有成本低、稳定性好的优势而成为研究热点,但是其多机预同步并网却成为技术难点。该文针对分散式结构,提出利用一台虚拟同步发电机(VSG)进行无通信的预同步控制方案,并通过引入电流限幅环节解决环流问题。首先介绍了基于虚拟功率的预同步原理和三种多 VSG 预同步方案;其次,采用小信号模型对比分析了两种相位预同步控制器的性能,采用 VSG 并联系统频率等效模型对预同步过程中的有功环流问题进行理论分析,采用等值机的方法对一阶虚拟惯性环节参数进行整定;最后进行仿真和实验验证。结果表明,该文的预同步方法能够减小多 VSG 并联系统的动态功率环流,满足快速预同步并网,进而实现分布式电源间的无缝切换控制。

一种兼有融冰功能的城轨再生电能回馈系统

对电气化铁路而言,由于接触网覆冰,会导致受电弓无法正常取流,甚至导致受电弓的损害或断裂。严重影响列车的安全准点运行。目前已有的融冰方案均需要增加额外的融冰设备。提出一种兼有融冰功能的机车再生电能回馈系统,可利用相邻车站安装的地铁再生电能回馈设备。通过开关切换以及两台再生电能回馈设备功率环流的控制方法,实现对两个牵引站之间接触网线路的融冰功能,无须增加额外设备,具有控制灵活、可靠性高的特点。最后,通过仿真模型验证了该方法以及控制策略的正确性。

改进型混合频率载波调制策略的研究

混合级联多电平逆变器具有使用开关器件数量少、电平数量多、谐波性能好等优点,从而受到广泛关注,但其结构上的特点引起的功率环流和不易模块化等问题一直影响实用化。采用混合频率载波调制法的混合7电平逆变器,可以消除功率环流,但是其在进行电压等级扩展时引入了较多低压单元。提出了一种新型结构的高压大功率混合级联多电平逆变器和与之相应的PWM调制方法,该方法基于混合频率载波调制法,可以避免混合调制下的功率环流问题,并且使高压单元的功率实现自然均衡,从而使逆变器模块化变得简单。最后通过仿真对所提出的方法进行了验证。

孤岛型微网并联逆变器下垂控制策略研究

针对孤岛型微电网逆变器并联运行系统中由于系统交流母线至各逆变器线路之间的距离不同导致其输出总阻抗不同,使得系统的输出功率无法达到均分,产生功率环流等问题,在传统的P-V/Q-f下垂控制策略的基础上提出一种基于动态虚拟阻抗自适应的下垂控制策略。将虚拟阻抗设计成一个跟随系统电压和电流变化的动态虚拟阻抗。在动态虚拟阻抗回路的作用下,不断调整虚拟阻抗的值,以弥补系统电压降落,同时抑制功率环流。最后,通过建立MATLAB仿真模型对该方法进行仿真测试,通过仿真验证了该方法的可行性。