不平衡及谐波电网电压下并网逆变器的直接功率控制策略

为提高并网逆变器对电网的适应能力,提出了不平衡及谐波电网电压下并网逆变器的直接功率控制策略。建立了同步旋转坐标系下的并网逆变器数学模型;以输出有功和无功功率平稳或输出电流三相平衡且波形正弦为控制目标,在传统直接功率控制基础上引入矢量比例积分(vector proportional integrator,VPI)谐振控制器以抑制功率或者电流的波动;分析了VPI谐振调节器的参数设计规律及不同控制目标下所提策略的控制性能。实验结果验证了所提策略的有效性。

不平衡及谐波电网下并网逆变器的谐振滑模控制技术

为提高不平衡及谐波电网下并网逆变器的运行性能,通过建立不平衡及谐波电网下并网逆变器的数学模型,以输出电流正弦或输出有功/无功功率平稳为控制目标,提出不平衡及谐波电网下并网逆变器基于谐振滑模的直接功率控制策略。为避免不平衡及谐波电网电压对相位检测精度的影响,所提谐振滑模控制策略在静止坐标系中实现。此外对所提控制策略的稳定性和收敛性进行深入分析。最后通过构建并网逆变器实验系统,对所提控制策略的正确性和可行性进行实验验证。

谐波电网下基于重复控制的双馈风力发电机直接功率控制技术

为提高包含更高次谐波电压的电网环境下双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的运行性能,改善其馈入电网的电能质量,该文提出了一种基于重复控制调节器的DFIG直接功率控制(direct power control,DPC)策略,分别实现了DFIG定子电流无畸变、有功和无功功率平稳、电磁转矩平稳3个控制目标。进而分析了所提DPC策略在不同控制目标下的稳定运行性能。最后,构建1 k W DFIG实验系统,对所提控制策略的有效性进行了实验验证。

谐波电网下基于矢量比例积分电流调节器的双馈异步发电机运行控制技术

在分析谐波电网电压下双馈异步发电机(doubly-fedinduction generator,DFIG)数学模型基础上,以电磁转矩及定子输出无功功率无波动为控制目标,给出了DFIG谐波电流指令。为实现谐波电流的准确跟踪,采用基于同步速旋转坐标系下的矢量比例积分(vector proportional integral,VPI)电流调节器,通过与比例积分谐振电流调节器在谐波频率点处的频谱分析与对比,论证了VPI电流调节器对谐波电流的优良控制性能。构建了DFIG实验机组,对所提理论的正确性与可行性进行了实验验证。

谐波电网电压下PWM整流器增强运行控制技术

在推导考虑5、7次谐波电网电压下脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器瞬时有功和无功功率数学模型基础上,以实现输入电流无谐波或输入功率无波动为控制目标,提出两种谐波电压下PWM整流器增强运行控制方案,进而讨论不同控制目标下PWM整流器基波和谐波电流指令计算原则。为实现谐波电压下基波和谐波电流的准确控制,设计在基频同步旋转坐标系、5倍频同步旋转坐标和7倍频同步旋转坐标系下的多PI电流控制方案。最后通过1 kW PWM整流器的实验系统搭建和实验结果分析,验证理论分析的正确性以及多PI电流控制方案的有效性。

谐波电网电压下基于矢量谐振控制的双馈异步发电机集成控制策略

通过建立5次、7次谐波电网电压下双馈异步风力发电机(DFIG)的数学模型,分析了DFIG风电机组运行于谐波电网下所产生的性能恶化。为改进DFIG在谐波电网下的运行性能,以DFIG定子电流正弦或定子输出有功/无功功率平稳为谐波控制目标,在转子电流PI闭环调节的基础上,加入定子电流矢量谐振控制或定子功率矢量谐振控制,以达到上述DFIG在谐波电网下的控制目标。为了有效实现控制目标,深入分析和对比了普通谐振控制器和矢量谐振控制器在DFIG运行于谐波电网下的300Hz交流信号调节性能。矢量谐振控制器由于其更为精确的300Hz交流信号调节能力以及充裕的相位裕度以确保闭环工作稳定性,因而更有助于DFIG在谐波电网下控制目标的实现。通过构建的风电机组,实验结果验证了本文所提出的谐波电网电压下的集成控制策略的正确性及有效性。

谐波电网下并网逆变器多次采样的改进功率控制

为提高并网逆变器在谐波电网电压下的适应能力,改善系统输出电能质量,文章提出了多次采样的改进功率控制策略。该策略在传统直接功率控制基础上,引入谐振控制器,通过选择电流或功率反馈信号,实现了三相并网电流正弦性和输出有功功率、无功功率平稳无波动。同时,在改进功率控制基础上引入多次采样策略,解决了由脉宽调制(PWM)并网逆变器DSP数字控制过程中的延时,而导致谐振控制器实际谐振频率与设定频率偏离的问题,改善两种控制目标下的谐波抑制效果。在Simulink中搭建并网逆变器系统模型进行仿真,验证了所提出策略的有效性。

谐波电网下双馈风力发电系统的独立控制技术

为了改善谐波电网下双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)的运行性能,研究了一种转子侧变流器(rotor side converter,RSC)和网侧变流器(grid side converter,GSC)的独立控制策略,采用基于重复控制的直接功率控制策略,以同时消除被控对象中的低次和高次谐波分量。传统的PI调节器用于控制DFIG定子侧和网侧有功功率、无功功率的平均值,转子侧额外的重复控制调节器实现了电磁转矩和无功功率平稳,网侧的重复控制调节器实现了直流母线电压和网侧无功功率平稳。网侧的控制无需知道转子侧功率的信息,进而实现了RSC和GSC的独立控制。最后,通过实验验证了所提控制策略的有效性。

广义谐波电网环境电压源型并网变流器滑模变结构直接功率控制策略

针对实际电网电压中存在实时动态变化的谐波运行环境,提出电压源型并网变流器广义谐波下的滑模变结构直接功率控制(sliding-mode-based direct power control,SMCDPC)策略;其实施是针对所有次数谐波,该控制策略不需实时精确的电网谐波次数和相位检测,具有实际工程应用价值。在以往研究成果的基础上,建立了广义畸变电网环境中的并网电压源型变流器(grid-connected voltage-sourced converters,VSC)的完整数学模型,提出3种该运行环境下的控制目标:正弦形输出电流,消除有功功率波动和无功功率波动。完成了滑模变结构直接功率控制设计。仿真结果表明,相比传统滑模变结构直接功率控制,改进的滑模变结构直接功率控制增强了电压源型并网变流器在实际电网广义电压谐波下环境中的运行能力。

不平衡及谐波电网下基于静止坐标系的并网逆变器直接功率控制

为提高电网不平衡及电网背景谐波下电压源并网逆变器的运行性能,以静止坐标系下并网逆变器数学模型为基础,提出不平衡及谐波电网下并网逆变器的直接功率控制策略,实现输出功率平稳或输出电流平衡且正弦的两个独立的控制目标。所提控制策略使用降阶广义积分器实现对电网电压基频分量的快速准确提取,从而计算得到输出电流平衡且正弦控制目标下的功率参考补偿项。所提控制策略使用矢量比例积分谐振器实现对功率参考中波动分量的精确控制。最后通过构建并网逆变器实验系统,对所提控制策略的可行性和有效性进行了实验验证。

不平衡及谐波电网条件下双馈风电变流器的改进控制研究

针对双馈风电机组在电网电压不平衡及谐波畸变条件下的故障穿越问题,分析了此类电网故障对机组运行性能的影响,提出了一种双馈机组转子侧、网侧变流器的协同控制方案。通过改进转子侧、网侧变流器的矢量控制算法,抑制了双馈感应电机的电磁转矩波动,降低了机组输出总有功功率的波动,获得了对称、正弦的机组输出电流。仿真结果表明,所述控制方案能够显著改善双馈风电机组在此类电网故障条件下的运行性能,从而提高机组的故障穿越运行能力。

K-S变换及其电网超谐波时频分析应用

依据FFT→优化窗→IFFT思路,突破线性时频变换的窗函数积分性能桎梏,实现高性能优化窗函数的线性时频变换应用,建立新型时频变换算法——K-S变换.对信号x(t)的FFT频谱向量进行频移处理后,与该频移点下Kaiser优化窗的频谱向量进行Hadamard乘积,再将乘积结果进行FFT逆变换(IFFT),构造出K-S变换复时频矩阵,由此获得x(t)的时间-频率-幅值、时间-频率-相位三维信息;给出逆变换的数学推导与局部性质、线性性质和变分辨率特性;0~150 kHz电网的稳态与时变超谐波信号仿真实验表明,K-S变换的时域、频域分辨能力均优于流行的短时傅里叶变换、S变换,具有优良的变分辨率性能;0~40 kHz超谐波信号的实测证明,基于K-S变换的超谐波电压幅值测量绝对误差均小于0.032 3 V.

电动汽车充电站有序接入配电网谐波特性分析

本文基于电动汽车充电站接入配电网的谐波污染问题,在对配电网谐波问题的来源、影响和解决方案进行分析的基础上,重点研究了电动汽车充电站接入配电网的谐波控制方案。首先,介绍了电动汽车充电技术的发展和接入配电网的必要性及优点,接着对配电网谐波问题的形式和危害进行了归纳总结,然后对电动汽车充电站接入配电网的谐波监测与分析方法、控制策略及谐波抑制技术进行了详细阐述。本文对于推进电动汽车充电技术的发展及解决配电网谐波污染问题具有一定实际意义。

基于牛顿-蚁群算法与选择性谐波调制的电网功率放大器宽频控制策略

选择性谐波消除/生成脉宽调制技术能与多电平电力电子变换器相结合,实现低开关频率下的高频电网谐波功率复现。然而,为生成特定次谐波,需要求解非线性开关角方程,其求解精度受开关角初值选取约束,且实时性随着谐波次数的增加而降低。因此提出一种基于牛顿-蚁群算法的实时选择性谐波生成脉宽调制技术。通过建立开关角方程,利用蚁群算法求解初值,进一步结合牛顿算法获得不同开关频率及计算步长对应的最多谐波数目,并分析得到调制比-开关角对应关系。通过查找表获得初始开关角,并前馈至电压控制环路,实现对特定次谐波的无静差跟踪。最后以级联H桥多电平变换器为例,搭建仿真与实验平台,验证了理论分析的正确性与所提策略的可行性。

基于CUDA的智能电网谐波的检测与监控

为了获得更快的处理响应和稳定性,并向用户提供有关电能质量(损耗、谐波、断电、稳态和瞬态事件)的信息,自主检测单元对于智能电网的发展是至关重要的。论文介绍了一种基于CUDA的新型智能电网谐波实时分析系统,图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)作为高性能并行计算机实现对电网的仿真、分析、可视化及优化控制。在此基础上设计了一种利用优化窗插值快速傅里叶FFT算法,通过CUDA实现并行化计算,从而实现对电网谐波的检测。考虑到FFT算法在检测电网谐波时会由于周期截断产生一定的检测误差,论文提出了一种基于遗传算法的组合预选函数最为插值优化窗。最后通过仿真验证了论文的设计策略的正确性。

基于自适应移频滤波的电力系统谐波分析方法

随着非线性负荷和冲击性负荷的不断增加以及新能源的大规模并网,电网环境日趋复杂,各类电能质量问题日益凸显。其中,谐波问题尤为突出,准确估计谐波参数不仅是谐波治理的关键,也是电力企业和用户评价电能质量的重要依据。为此,该文提出一种基于自适应移频滤波的电力系统谐波分析方法。首先,对电网谐波信号进行初次移频滤波操作,以获得信号实际基波频率;然后,根据信号实测基波频率,对信号进行二次移频滤波处理,进而准确获取各次谐波的幅值和相角;最后,仿真实验表明,该文所提算法能够有效地克服非同步采样和噪声的影响,并且具有测量精度高、实时性好和适应性强等特点。此外,通过实际构建的硬件测试平台,进一步验证了所提算法的准确性和可靠性。

针对电网不平衡与谐波的锁相环改进设计

在新能源并网发电系统中,准确地提取电网电压的频率、相位和幅值等电网同步信号是实施有效控制的基础。针对电网不平衡与谐波条件下电网同步信号的检测需求,提出了一种静止坐标系下的改进型锁相环设计方法。该方法采用谐振器提取并滤除电网电压中的高频谐波,结合自适应陷波器(ANF)与正负序消除环路(PNSC)完成电压正负序分离,进而准确地提取电网正序电压的同步信息。仿真和实验结果表明,在不平衡与谐波电网条件下,所设计的锁相环能够快速准确地锁定电网电压的属性,且具有检测精度高、对频率波动鲁棒性强等优点,可为新能源并网发电控制提供可靠的基准信号。

电网谐波分析与测试

随着公司电网的不断发展,规模越来越大,各种容量、非线性的用电设备接入电网,进而导致电网的污染状况愈发严重。谐波电压、电流已成为电网中的“公害”。本文论述了谐波产生的原因与危害,结合工作实际,通过对电网谐波的测试及测试结果分析,提出了治理电网谐波的建议。

电网谐波的危害与抑制技术措施研究

电网是现代社会不可或缺的基础设施之一,它承担着传输和分配电能的重要任务。然而,随着电网规模的不断扩大和各种电力设备的不断增加,电网中的谐波问题也日益凸显。随着现代电力系统的不断发展,非线性负载的广泛应用给电网带来了越来越严重的谐波问题。电网谐波不仅会导致电网设备的损坏,还会对电能质量产生严重影响,使得电网的稳定性和可靠性受到了威胁。因此,研究电网谐波的危害及其抑制技术具有重要意义。

大规模风电接入电网谐波影响分析

随着可再生能源的快速发展,风电已成新能源体系的重要组成部分,大规模风电接入电网也逐步投入使用。然而,风力发电机的非线性特性和电力电子设备的广泛应用可能会引入谐波问题,对电网和电力设备运行的稳定性造成影响。通过对大规模风电接入电网的谐波影响进行详细分析,包括谐波发生机理、谐波传播路径、谐波功率流计算以及谐波滤波技术等方面的内容,为风电场的谐波管理和电网的谐波抑制提供理论与实践指导。