基于电力电子变流技术的风力能源变换系统

利用电力电子变流技术的风力发电系统是风力能源系统中一个发展迅速的分支,基于逆变技术和先进控制技术的系统可以使风机在不同的风速下运行在最大功率状态。文章综述了该领域电力电子变流技术的风力能源变换系统的组成、逆变器的PWM控制方法以及能量最大化的控制策略。以电力电子变流技术为基础的能源变换系统具有风能利用效率高,动态响应快等特点。

全球能源变换及管线钢的发展趋势

简要分析了全球能源变换的趋势，指出21世纪人类所用的能源主要有核聚变能源和天然气水合物两大类。分析了我国目前的能源现状，指出我国的天然气资源较石油资源更为丰富。天然气主要采用管道输送，为高效经济地输送天然气资源，开发高强度X80，X100和X120级管线钢十分必要。目前，发达国家已先后建成多条X80级输气管线和若干条X120级输气管线试验段。我国也于2006年试制成功X120钢级、16mm钢板，并试制出合格的直缝埋弧焊钢管。预计在2010～2015年，X80，X100和X120级管线钢管将会广泛应用于输气管线。

压电高压能源变换器工作频率特性

为研究压电变压器在高压能源变换器中充电过程的工作频率特性,利用基波分析法得出变换器输出电路的等效模型.分析变换器在充电过程中的频率特性,得出输出的等效电容随工作周期的增加而增加,等效电阻随工作周期迅速增加并达到最大,然后开始缓慢减小并趋于稳定值.整个变换器充电过程中,变换器的工作频率随着工作周期的增加而减小,但变化较小,9万个工作周期(约合1.1s)内,工作频率变化约为0.8kHz.

基于压电变压器的高压能源变换器负载频率特性

为研究压电变换器在高电压低电流能源变换中充电的负载频率特性,利用集总参数压电变压器等效电路模型分析了压电变压器的负载频率特性,说明工作频率随负载的增大逐渐增大,最终达到饱和.以KHMPT3206压电变压器为实验对象,在负载小于50 kΩ时,理论分析与实验结果相吻合,大于50 kΩ时相对误差逐渐增加,最大相对误差为2.5%.验证了等效集总参数电路模型建立的正确性,即负载的变化影响等效串联电容的大小,从而引起压电变压器工作频率发生变化.

基于自适应下垂控制的柔性能源变换器

采用传统下垂法控制的柔性能源变换器能够实现并离网的无缝切换,但是由于缺乏惯性导致其在输出指令突变时系统容易产生频率突变从而影响系统的稳定性。对基于下垂控制的柔性能源变换器加入低通滤波器使频率平滑转变,等效达到了同步发电机的惯性效果。低通滤波器的截止频率越低则模拟的惯性效果越大,但也使逆变器调节速度越慢,从而产生能量过冲以及导致调整时间过长。为使柔性分布式能源变换器不仅具有抑制输出功率指令突变时所需要的惯性,而且能够减小惯性导致的功率过冲,并更快地达到稳定状态,充分利用逆变器灵活的参数调节能力,提出了根据逆变器输出情况对低通滤波器时间常数T进行自适应变化的自适应下垂控制。同时将该方法用于并网前同步,使并网前同步既具有惯性又能够快速完成同步过程。最后对柔性能源变换器输出功率指令突变时的自适应下垂控制进行了暂态能量的推导,从理论上分析了所提方法的有效性和可行性,并通过仿真和实验进行了验证。

新能源并网变换器单机无穷大系统的静态稳定极限及静态稳定工作区

针对基于输出电流闭环控制的新能源并网变换器,研究弱电网条件下其输出有功功率特性,推导其在直流电压时间尺度下的数学模型,基于输出有功功率特性和直流电压时间尺度下的数学模型得到新能源并网变换器单机无穷大系统的静态稳定判据,在此基础上进一步给出新能源并网变换器单机无穷大系统的静态极限电流、静态极限功角与电网阻抗及无功电流之间的关系。通过Matlab/Simulink仿真对新能源并网变换器单机无穷大系统在不同工作点的静态稳定性进行验证。最后,对比新能源并网变换器与同步发电机特性的异同。

弱电网下采用SVC与SVG补偿后新能源并网变换器的功率传输特性分析

在大规模新能源集中接入电网时,因弱电网线路的无功消耗会导致新能源并网点电压下降。为保证新能源的有效送出,在新能源并网点会集中接入SVC/SVG等无功补偿装置。然而,无功补偿对新能源并网变换器在弱电网条件下功率传输能力的提升力度及关键影响因素尚不明确。该文以新能源并网变换器为研究对象,首先分析它在不考虑无功补偿条件下并入弱电网时的功率传输特性,并重点探讨其极限输出功率的形成机理及其关键影响因素;其次,分析所接入的2种典型无功补偿装置(静止无功补偿器(static var compensator,SVC)和静止无功发生器(static var generator,SVG))的工作机理,研究考虑无功补偿后新能源并网变换器的功率传输特性,并分析其极限输出功率与短路比、无功补偿装置容量、无功补偿装置类型的约束关系;最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证论文理论分析的正确性。

电网短路故障下新能源并网变换器的暂态同步机制及其自适应稳定控制策略

新能源并网变换器在电网短路故障期间与电网之间的交互作用显著增强,增加了暂态失稳风险。该文首先建立可再生能源并网换流器(renewable energy grid-connected converter,REGC)在低电压穿越(low-voltageride-through,LVRT)期间的简化等效转子摇摆方程,刻画并分析其同步特征属性。然后,借鉴传统同步发电机的同步稳定理论,推导等效整步转矩系数、等效等面积准则以及阻尼比3个同步特征指数,物理性地揭示不平衡虚拟转矩驱动REGC等效功角运动,甚至引发暂态失步的内在机理,并同时量化衡量REGC的暂态同步稳定性及其在低电压穿越期间的准静态小干扰同步稳定性。最后,提出一种基于自动虚拟变阻器的改进锁相环(phase-lockedloop,PLL)架构,使REGC能够自适应地抵消/补偿线路电阻的压降效应,不仅具备自主平衡能力,而且同时显著增强REGC的暂态同步稳定性及其准静态小干扰同步稳定性。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和所提控制策略的有效性。

弱电网环境下采用SVG补偿后新能源并网变换器的功率传输特性分析

目前提出的变换器的功率传输特性分析方法分析灵敏性较低,导致传输效率较差。基于传统研究提出了一种新的弱电网环境下采用SVG补偿后新能源并网变换器的功率传输特性分析方法,针对弱电网环境下采用SVG补偿后新能源并网变换器的功率和端电压幅值与d轴和q轴电流关系进行研究,确定SVG补偿后,d轴和q轴的电流输入对调节新能源并网的有功功率的影响,利用功角和电压幅值的变化探讨传输灵敏性,根据并网交换机共振频率和主从共振频率确定传输特性。实验结果表明,提出的弱电网环境下采用SVG补偿后新能源并网变换器的功率传输特性分析方法能够有效提高分析灵敏性,增强传输效率。

船舶铅酸蓄电池与充放电

本文通过对船舶铅酸蓄电池充放电端电压变化的监测 ,得到了充放电终止电压的重要参数。

正弦脉宽调制的实时实现

介绍了一种基于SPWM 图形的生成和存储技术,设计了SPWM 生成程序及谐波分析程序. 将这种技术用于能源变换系统,实现了无时间滞后的SPWM 工作方式。