基于链式逆变器的50MVA静止同步补偿器的直流电压平衡控制

结合 50MVA 静止同步补偿器的研制,建立了基于链式逆变器的 STATCOM 直流电容电压稳态数学模型,揭示了电容电压不平衡现象产生的机理,分析了控制直流电压平衡的手段,提出了一种基于直流母线能量交换的直流电压平衡控制方法。分析了基于交流电源母线能量交换的直流电容电压平衡控制方法的原理,提出了最大(或最小)电容电压跟踪的平衡控制方法,并在 50MVA STATCOM 的PSCAD 模型上进行了仿真研究及在±18kvar 物理模拟装置上进行了实验。仿真结果及实验结果验证了稳态模型以及所提控制方法的正确性和可行性。

单相级联型固态变压器直流电压平衡控制研究

固态变压器可以有效解决传统电力变压器在电力系统中的不足,其中级联型SST可以很好地适应高压电网。但级联结构中存在直流侧平衡问题,这严重影响到装置的可靠性。本文首先分析了单相SST的电路拓扑和工作原理,建立数学模型,进一步对现有的直流电压平衡控制方法进行了比较研究,并确定适合SST的平衡控制方法。通过实验验证了该方法在SST中的有效性和可行性,实验结果表明,该方法在复杂工况下也能够保障装置可靠运行并维持直流电压平衡。

链式STATCOM相间直流电压平衡控制策略

静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)普遍采用链式结构,换流链由若干结构相同的H桥链节级联组成。链节直流电压的稳定是保障装置可靠运行的必要条件。通过对换流链功率方程的分析,阐述实现换流链相间直流电压平衡控制的基本数学原理,提出一种基于负序电流的相间直流电压平衡控制思想,并考虑了系统电压不平衡的影响。仿真分析和工业样机实验表明,所提计及系统电压不平衡的链式STATCOM相间直流电压平衡控制策略,具有稳态精度高、抗扰性好、暂态和动态性能优越的特点,能有效解决链式换流器直流电压平衡控制难题。

H桥级联多电平变流器的直流母线电压平衡控制策略

H桥级联多电平变流器是一个非线性、多变量、强耦合系统,其中单个功率模块的直流母线电压平衡问题严重影响该类型装置的输出性能,并限制其应用范围。对变流器与系统之间的功率交换模型进行详细的数学推导,得出可以通过控制变流器负序电流、零序电压或负序电压的方式达到控制单相直流电压平衡的控制规律。结合全局平均直流电压控制策略和单模块直流电压控制策略,提出基于正负序电流分离解耦控制的通用三级直流母线电压控制方法,解决了H桥级联多电平变流器的直流母线电压平衡问题,并提高了装置的输出性能。仿真和实验验证了所提直流电压控制策略的有效性和可行性。

多电平变换器直流侧电压平衡控制电路

为解决二极管箝位型多电平变换器直流侧电容电压不平衡的问题,设计了一种带二级辅助电感的平衡控制电路,通过简单控制可以平衡多电平变换器直流侧所有电容的电压.在分析电路结构和控制原理的基础上,从能量转换的角度出发,给出了辅助电感参数选择的范围.以五电平变换器为研究对象,建立了Matlab/Simulink仿真模型,搭建了实验样机,对比分析了本文平衡电路与传统一级平衡控制电路的电容电压平衡特性.实验结果表明,当二级辅助电路工作时,所有直流侧电容电压在20 ms内达到平衡,电容电压的纹波小于3%.

一种改进的电网电压不平衡环境下链式STATCOM控制策略

电网电压不平衡现象在煤矿配电网中尤其严重,达不到国标要求。针对这种现象,提出一种改进的电网电压不平衡情况下链式STATCOM控制策略,一方面从全局、相间、相内三个层次,尤其是电网电压不平衡条件下控制直流侧电容电压平衡,另一方面通过正、负双序电流控制环对不平衡系统的无功和负序电流进行完全补偿。仿真分析与工业样机试验表明,所提出的链式STATCOM控制策略,不仅有效解决了不平衡环境下直流侧电容电压的平衡控制难题,并且提高了装置的抗不平衡能力。

电力电子牵引变压器功率平衡控制方法研究

电力电子牵引变压器PETT(Power Electronic Traction Transformer)与传统工频牵引变压器相比具有体积小、质量轻、效率高等优点。针对采用级联H桥和双有源桥式DAB(Dual Active Bridge)变换器的PETT主电路拓扑,首先对级联H桥进行数学建模分析,在此基础上,提出一种基于平均电压调节的直流电压平衡控制方法。同时,通过分析并联输出DAB变换器传输功率不平衡的影响因素,得出其功率平衡原理,进而提出一种基于平均输出电流调节的均流控制方法。构建PETT系统仿真模型,对所提出的级联H桥直流电压平衡控制方法以及并联输出DAB变换器均流控制方法进行仿真研究。设计并搭建2个功率单元组成的PETT实验平台,对上述控制方法进行实验研究。仿真和实验结果相符,验证所提出控制方法的有效性和正确性。

六边形变换器低频输电系统的控制策略

为了实现六边形变换器的低频交流电能变换及其运行控制,研究了六边形变换器的数学模型,建立了原副方频率多重dq解耦控制模型,实现了原副方灵活的功率控制。针对桥臂功率不平衡导致的桥臂直流电压不平衡问题,研究了六边形变换器的零序环流模型,分析了零序环流模型的桥臂功率转移机理,提出了基于零序环流模型的直流电压平衡控制策略。同时,将六边形变换器应用于海上风电低频输电系统,通过仿真和实验验证该数学模型和控制策略的准确性,保证了功率灵活控制和桥臂直流电压平衡,对工程应用具有一定的参考意义。

角形链式SVG补偿不平衡负载的控制策略

链式静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)因其快速动态响应速度而成为动态无功补偿的理想选择。本文针对三角形结构的链式SVG,提出一种链节模块的具体控制策略,通过瞬时电流控制对负载的无功和谐波进行完全补偿,同时实现了直流电容电压的平衡控制。仿真和实验结果验证了控制策略的有效性。

基于模块化多电平变流器的轻型直流输电系统

对一种新型的模块化多电平变流器(MMC)在轻型直流输电系统(VSC-HVDC)中的应用进行了研究。首先建立了MMC系统的数学模型,提出了适用于MMC系统的快速脉宽调制控制方法、模块电容电压平衡控制策略以及降低器件开关频率的方法。对于系统级控制,提出了基于MMC的VSC-HVDC输电系统非线性控制器,包括有功功率和无功功率解耦控制器,以及直流侧电压控制器。通过PSCAD/EMTDC仿真软件对所提出的模型和控制方法进行了验证,证实了其可行性和有效性。

暂态电压稳定与新型动态无功补偿装置

大型互联电网因缺乏快速动态无功支撑将面临潜在的暂态电压稳定威胁。本文介绍了新一代动态无功补偿器--链式静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)的作用及其与传统的SVC在性能、运行损耗、价格方面的比较,并介绍了我国自行研制的上海西郊变电站±50Mvar STATCOM关键技术、示范工程的建设及运行情况,给出了分相瞬时电流控制的实时仿真结果。

电网不平衡故障下电力电子变压器控制策略

针对电网不平衡故障下电力电子变压器(power electronic transformer,PET)高压级的相间均压问题和对电网电压的支撑问题,首先对负序电流注入法进行了研究,推导了需注入的负序电流幅值和相位,分析了有功电流和负序电流对电网公共连接点(point of common coupling,PCC)电压的影响,然后提出了一种新的适用于PET相间均压的零序电压注入法。仿真结果表明,电网故障时,PET仅传输有功功率,会降低PCC点正序电压,输出无功后可有效支撑电网电压。负序电流注入法和零序电压注入法均可实现高压级相间均压,但负序电流注入法需高压级具备更大的电流应力,且抬升了电网负序电压,而采用零序电压注入法时,高压级三相电流对称,对电网负序电压无影响。PET隔离级所有双有源桥(dual active bridge,DAB)传输功率均衡,低压级输出电压和功率恒定,不受电网故障的影响。