大型风电场经VSC-HVDC交直流并联系统并网的运行控制策略

基于电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)的直流系统存在与交流线路并联运行的情况。交直流系统之间相互切换的运行工况复杂,且切换过程存在切换依据难以确定、切换冲击大以及通信延时等问题。为解决该问题,在分析VSC-HVDC工作原理、数学模型及其控制策略的基础上,提出了一种大型风电场经VSC-HVDC交直流并联系统并网的运行控制策略,该策略在不改变换流站控制方式的情况下,可实现交直流并联系统运行方式的无缝切换。基于MATLAB/Simulink仿真软件,建立了系统仿真模型,对交直流并联系统稳态运行及动态切换过程进行了仿真分析。仿真结果表明,所提出的控制策略能够较好地实现交直流并联系统有功功率的精确分配和运行方式的无缝切换,算法简单,可靠性高。

VSC-HVDC并联运行系统中零序环流的抑制

采用共交直流母线并联的VSC-HVDC系统可以提高其传输容量,但需要解决换流器模块间电流分配不均及环流问题。分析了零序环流产生的原因,建立了逆变侧并联模块的数学模型。在上述分析基础上,提出一种基于旋转坐标系的零序环流控制策略。通过模块并联以及载波移相技术,增加了系统的容量并提高了波形质量。仿真结果验证了控制策略的有效性。

双向DC/DC变换器并联控制策略

世界范围内的能源短缺给社会的发展带来了严重的问题,大家逐渐探索出了用新能源来代替固有的化石能源的新思路。其中,蓄电池储能逐渐占据主导地位。选定了双向Buck/Boost变换器作为研究对象,实现了从蓄电池侧到直流侧的能量传输。对其进行电压电流双闭环控制,同时针对并联后的整体,给每个模块加入下垂均流控制,以实现更好的能量传输效果。

基于IGBT并联技术的大功率智能模块研制

为了满足电动汽车用大功率变换器大电流输出、高功率密度和高性价比的要求,本文对IGBT并联技术进行了仿真和实验研究。在提出实用的半桥IGBT并联测试电路和评价指标的基础上,将三个IGBT半桥并联,设计了一个输出电流可以达到1200A,容量为1.4MW的智能功率模块。试验证明,测试电路和评价指标具有很强的实用性,设计的开关模块也具有很高的性价比。

级联型电力电子变压器并联运行的改进下垂控制策略

为了提升级联型电力电子变压器并联运行时的稳态和动态性能,在传统下垂控制的基础上提出了一种改进下垂控制策略。首先,建立传统下垂控制的并联系统等效电路,研究其存在电压控制偏差较大、均流控制精度不高且动态特性较差等问题的原因;然后,通过闭环控制实现对输出电压控制偏差的补偿,推导负载电流与移相角的函数后对其泰勒级数展开式进行线性化处理,并将处理结果作为电流前馈的系数,提升稳态时电压控制的精准度、电流控制的均衡度以及动态时的快速调节能力;最后利用公共直流母线电压取代各自采样的输出电压作为控制反馈值,降低了线路阻抗对电流均衡度的影响。通过一套3台电力电子变压器组成的并联系统进行验证,实验结果表明:该改进下垂控制策略可将并联系统的功率离散度降低至0.18%,直流电压控制偏差降低至0.2 V,验证了工程应用的有效性、可行性和实用性。

燃料电池并联供电系统的建模和控制

对燃料电池并联供电系统的数学模型建立过程和控制策略进行了研究。根据电路的工作原理,以电路中电感的电流和电容两端的电压为变量,推导出系统稳态状态空间的矩阵方程,进而建立主电路的小信号数学模型。在建立单个燃料电池供电的电压控制模型和稳定性分析之后,以平均电流法构建出整个系统的控制模型。通过分析闭环传递函数的幅频特性,对系统的稳定性进行了判定。在理论分析的基础上,对2台燃料电池并联供电系统及其控制方案进行了闭环仿真,给出了仿真输出波形。结果证明,所采用的分析方法和建立的数学模型以及采取的控制策略是正确的。

基于改进平均电流控制的并联储能系统均流方法

为改善传统的平均电流均流法动态响应差、直流母线侧电压随输出线阻变化的缺陷,实现直流微电网中并联运行的储能系统中电流的平均分配,提出一种基于均流环、电压环、电流环的三闭环结构改进平均电流均流法,给定电流来自微网中负载所需功率。该文分析传统平均电流均流法的原理,提出三闭环结构的改进平均电流均流法,建立双向DC-DC并联运行储能系统模型,结果表明改进平均电流均流法比传统方法动态响应快,并可保证直流母线侧电压稳定在理想值。

采用耦合电抗器的兆瓦级永磁直驱风电变流器仿真研究

提出一种采用耦合电抗器的独立直流母线型永磁直驱风电变流器,分析其去耦等效电路和高阻抗环流路径,阐明耦合电抗器抑制环流的根本机理,并分别建立机侧变换器和网侧变换器的数学模型,根据所得模型分别设计控制策略,实现了永磁直驱风电变流器的并联运行,抑制了环流,解决了环流引起的不均流、波形畸变等问题,提高了系统的可靠性和效率。最后,对一组采用耦合电抗器的1.5 MW永磁直驱风电变流器进行了仿真验证,结果证明上述分析及控制策略的正确性。

永磁直驱风电机组的机侧多整流器并联运行控制研究

永磁直驱风电机组的容量通常达到了兆瓦级,采用并联型结构是主要的扩容方式。传统的风电变流器机侧整流器具有独立的直流母线,虽具有控制简单的优点,但也存在成本高、体积增加等问题。针对这个问题,提出了一种新型的永磁直驱风电机组机侧多整流器共直流母线并联运行控制策略。该控制策略的控制目的是抑制共直流母线的整流器模块之间由于不同步造成的环流,因此首先对具有公共直流母线的多整流器运行的直流环路和零序电流动态进行了建模和分析,设计了独立的电流控制器,并通过同步载波移相配合生成了多簇脉冲调制信号给不同的整流器模块,但相互的控制器使用了同一个转子位置观测器,从而实现了每个模块的电流同步和均衡,并匹配了最优的总发电机转矩。最后,为了验证控制策略的有效性,基于1.5 MW的永磁直驱风电机组试验平台进行了试验研究。试验结果表明,在新型控制策略下,变流器机侧多整流器模块能正常运行,并具有较优的性能。

直流脉冲发电机组的两机并联运行分析

直流脉冲发电机组是一种利用飞轮储能的脉冲电源。为了使该发电机组的应用范围更加广泛,本文研究了两机组并联运行时的运行状态。本文首先分析了在两机组参数一致的情况下,脉冲发电系统输出恒定负载电流时的励磁电压的变化规律、机组可持续输出恒定电流的最大时间、飞轮机组最低角速度。进而分析了系统在励磁回路参数、飞轮初始角速度、飞轮系统转动惯量不一致时,系统维持恒定的负载电流条件。并搭建了相应的数学仿真模型,验证了理论的正确性。

共同移相角控制下电流源型并联变换器均流分析

并联变换器适用于低压、大功率场合,其可靠工作的关键是解决均流问题,因此,通常需要添加均流控制环,控制系统较复杂。该文将共同移相角控制方法应用到电流源型并联变换器中,无需均流控制环而实现各模块均流,简化控制。首先运用静态工作点方程讨论电路各核心参数对稳态均流的影响;然后运用小信号模型分析电路在各参数不一致时的动态均流特性,得出参数的微小不一致性对模块均流的影响很小;最后搭建一台输出功率为400 W的实验样机,实验结果验证了控制策略的有效性和理论分析的正确性。

广东南澳多端柔性直流输电系统调度运行策略探讨

分析了广东南澳多端柔性直流输电系统的运行模式、功率控制原理、调度运行控制原则和调度运行指标,针对不同的功率控制模式给出实用性的调度运行控制策略,指出多端柔性直流输电系统的调度运行需兼顾考虑安全性、优质性和经济性指标。

航空静止直-直变换器并联运行建模研究

在高压直流供电体制下,航空静止直-直变换器起着十分重要的电压转换作用,小型化、模块化是其发展的主要方向。现有对直-直变换器并联运行研究的方法都是不基于模型的,为其控制和补偿环节的设计带来一定的局限性。针对此问题,提出了基于控制系统传递函数模型的多直-直变换器系统并联运行建模研究。在单台变换器模型的基础上,根据线性系统相关理论,建立了多直-直变换器并联系统的模型。通过对并联系统均流环节和变换器环节的详细分析,研究了模型各部分参数对系统并联特性的影响,为后续对变换器并联运行的控制及误差分析提供了模型基础。

直流系统设计点滴体会

结合工程实例,阐述直流系统设计应按规程要求,设置在线绝缘监测装置,回路设计避免采用断路器和熔断器混合保护方式,针对具体工程需进行短路电流计算。直流双电源和充电机应分列运行,电缆截面选择须按允许压降条件组织校验,普通交联聚乙烯型电缆不宜在直流输电系统中选用。

直流电炉安全运行及煤气回收并网设计

根据直流电弧炉操作要点及煤气特性,研发、选择适宜的DC炉微正压操作工艺及煤气并网回收工艺,设置负压回流系统确保DC炉单炉安全高效生产,并利用安全回收系统达到多炉生产煤气并网回收的目标。