基于一体化高频变压器的电力电子变压器拓扑及其控制策略

现有的电力电子变压器(power electronic transformer, PET)拓扑所需高频变压器数目较多,体积大,为了解决该问题,采用一种高功率密度的PET结构,其仅需一台高频变压器可实现PET的高度集成。为保证所提拓扑稳定运行,通过分析模块化多电平变换器子模块电容电压波动机理,提出了模块化多电平变换器在超高调制比下降低子模块电容电压波动的方法;同时,针对模块化多电平直流变换器中桥臂间均压控制存在内移相角与桥臂间交换功率的相关性受功率移相角影响的问题,在考虑控制安全运行域的基础上,提出了桥臂电感的参数设计方法,可以降低该控制的复杂度。并在MALTAB/Simulink中搭建了仿真模型,以此验证了文中所提出的方法可以降低电容电压波动以及全工况下实现电压均衡。

基于环流注入控制的MMC型固态变压器低压直流真双极运行方案

多端口固态变压器(solid state transformer,SST)是多电压等级交直流混合配电网的核心设备。模块化多电平(modular multilevel converter,MMC)型SST可构建中压交流、中压直流和低压直流等端口,其中压直流端口可接入中压直流配电网及构成多区域交流配电网的柔性互联,从而提升区域网络间功率灵活调节能力。对于低压侧,具有不平衡运行能力的真双极直流母线能够满足低压用户对多电压等级、供电可靠及用电安全等需求,而常规的MMC-SST仅能提供单极或伪双极低压直流端口。因此,文中提出一种真双极型MMC-SST拓扑及基于主动环流注入的桥臂电压平衡优化运行方案,该结构同时具备中压交流、中压直流及低压真双极直流等端口。文中的主要工作包括:简述真双极型MMC-SST连接方式,并基于能量平衡原理,探索低压真双极运行工作机理;建立基于环流的动态模型,揭示双极不平衡功率、桥臂电容电压及环流之间的耦合关系;基于环流注入的稳态模型,获得基于主动环流注入的桥臂电压平衡运行方法,并优化注入环流的幅值和相位;提出基于环流主动注入的桥臂电容电压平衡控制策略。最后,搭建2MVA的MMC-SST仿真模型及4.8kVA的MMC-SST实验样机,验证所提拓扑及控制的可行性和有效性。

模块化多电平换流器不平衡环流抑制研究

为抑制三相电压不平衡工况下模块化多电平换流器(MMC)内部三相环流,首先对不平衡工况下的MMC进行功率分析和网络分解;然后提出了通过控制换流器出口侧有功功率恒定将4个MMC序分量网络简化为正序网络和负序网络。接着对负序网络中三相环流的产生机理和动态特性展开分析,并提出了通过正序倍频旋转变换将负序网络三相环流转换为直流分量的方法。最后结合已有文献中关于正序环流特性和抑制控制方法的结论,得到了一种基于双同步旋转坐标变换的MMC不平衡环流抑制控制器设计方法。对61电平MMC的仿真分析,证明了提出的环流抑制控制策略在不平衡工况下既可保证MMC的正常运行,又可以在不增大桥臂限流电抗大小的前提下,有效地抑制内部环流。

基于桥臂电流直接控制的模块化多电平换流器控制策略

提出一种基于桥臂电流直接控制的模块化多电平换流器控制策略,以实现对交流侧电流、直流侧电流以及内部环流的控制。通过理论分析,得到上、下桥臂传输功率与桥臂电流的关系;设计了上、下桥臂独立控制的内外环控制系统,分别对换流器三相桥臂电流进行dq变换,得到上、下桥臂各相电流的指令值;附加桥臂电流环流抑制器,以实现换流器有功、无功控制量闭环控制。在31电平柔性直流输电实验平台上对所提的控制策略进行验证,结果表明其具有精度较高、高效抑制换流器桥臂环流等优点。

基于复合环流与零序电流特征的换流变压器励磁涌流波形相关性识别方法

该文分析了换流变压器空载合闸时产生空投涌流、对称性涌流、和应涌流机理及其基本特征,分析了星角变压器空载合闸时角侧环流与星侧中性点零序电流的内在关系,定义了由星角变压器和星星变压器构成换流变压器组的复合环流与复合零序电流,推导了一组换流变压器的复合环流与复合零序电流在空载合闸涌流和内部接地故障情况下的关系表达式,提出了基于复合环流与复合零序电流波形相关系数的换流变压器励磁涌流识别新方法以及差动保护方案。理论分析和仿真验证表明,新方法可以有效避免换流变压器差动保护在涌流时误动以及空投于故障时拒动的情况,有效提高了换流变压器运行安全性,保障交直流系统可靠运行。

一种双管正激磁集成变换器

双管正激磁集成变换器的高频变压器磁芯双向磁化 ,提高了磁芯利用率。本文研究了导通占空比、开关管导通管压降以及变压器两原边的磁化电感等参数不一致时 ,导致变压器磁芯偏磁问题。磁芯的磁化状态虽受上述参数的不一致影响而出现单向磁化现象 ,但不会出现单向磁饱和 ,双管正激磁集成变换器仍能稳定工作 ,为能否采用平均电流控制模式或电压控制模式提供了理论依据。文中分析了变压器原边环流产生机理 ,提出了一种减小环流的方法 。

模块化多电平换流器主回路参数设计

模块化多电平换流器（MMC）将在电力系统中得到越来越广泛的应用，其主回路参数的设计直接影响系统的投资和运行性能。因此研究了MMC主回路中几种重要元件的参数设计问题，包括连接变压器、桥臂电抗器、子模块电容器、IGBT模块等。基于MMC的基本等值电路，提出了连接变压器阀侧空载额定电压的确定方法，论证了阀侧空载额定线电压的取值范围为直流侧电压的（1．00～1．05）／2倍；引入等容量放电时间常数的概念，发现电容电压波动率与等容量放电时间常数之间的关系基本不随具体工程而变，即具有跨工程的普遍适用性，因而可以一般性地给出子模块的电容参数，还分析了以往工程的对应参数，给出了等容量放电时间常数为40ms的推荐值；基于MMC的解析数学模型考察了4种极端工况下子模块功率器件所承受的电压和电流水平，发现子模块功率器件的负载水平会随运行工况的改变而发生巨大变化；引入二倍频环流谐振角频率和相单元串联谐振角频率的概念，提出了桥臂电抗器参数的取值原则，并分析了以往工程的对应参数，给出了桥臂电抗器参数普遍适用的推荐值为相单元串联谐振角频率取电网工频角频率。

120t转炉烟气除尘水系统特征及水处理技术的应用

介绍了转炉烟气除尘水浊循环系统工艺特征和水质特点,分析了系统中存在的强结垢倾向及其危害性,采用了具有创新性的水质处理技术。经过实际运行考核,达到了稳定生产、节能降耗、清洁循环水系统运行过程的效果。

炼焦污循环水工艺分析及技术改造

介绍了宝钢炼焦污循环水的工艺流程,运行现状及过程中出现的问题。为实现污水集中处理且达到污水水质标准,对宝钢炼焦污循环水系统进行完善和技术升级改造。改造后取得良好的污水处理效果,达到预期清洁生产要求。

转炉浊循环水系统板框压滤机改造

介绍了安钢100 t转炉浊循环水系统板框压滤机的组成结构特点,以及运行中出现的问题并进行了相应的设备改造。

基于UPFC的柔性倒闸控制器

在电力系统倒闸操作过程中,母联开关直接进行刚性合闸时将会在环形网络中产生较大冲击电流,严重威胁电力系统安全运行。针对这一问题,文中设计了基于UPFC的柔性倒闸控制器。通过分析UPFC的拓扑结构和工作原理,提出适用于母联开关倒闸的控制器拓扑结构,然后设计倒闸控制器并联结构对合闸时电压幅值进行调节,并通过电压相位的调整,设计控制器的串联结构。仿真验证结果显示,柔性倒闸控制器可以使两段母线的端电压向量快速达到一致,实现无环流倒闸操作。

基于准PIR的模块化多电平变流器的环流抑制策略

模块化多电平变换器在运行时出现环流问题。环流会对桥臂子模块电容电压产生一定的影响,使系统在运行过程中损耗增加。针对环流问题,提出了一种基于准比例积分谐振控制器(PIR)的抑制策略,利用了比例积分易于控制的优点,同时加入谐振控制减小二次谐波,在提高系统的稳定性的同时改善了系统的运行特性。对控制策略在PSCAD平台进行仿真,验证了策略的可行性。

模块化多电平矩阵变换器的电容电压平衡策略

模块化多电平矩阵变换器M3C(modular multilevel matrix converter)是一种可以实现直接三相交-交变换的多电平拓扑,在大功率、中高压的电力传输或者电机牵引领域有着广阔的应用前景,但M3C变换器包含9个桥臂,模块数目众多,直接控制困难,传统控制系统的设计方法难以适用。因此,首先从双αβ0解耦变换出发,推导了M3C交流侧解耦模型和直流侧方程,并以此为基础提出了一种改进的电容电压平衡策略,以简化控制器设计,减小控制误差。然后分别给出了总电容电压和桥臂间电容电压平衡的控制方法,着重阐述通过控制环流注入改变桥臂功率的直流项,进而补偿电容电压直流偏置,并推导了环流参考的表达式。最后仿真模型和实验结果均验证了所提方法的有效性。

模块化多电平换流器的环流抑制方法研究

模块化多电平换流器(MMC)在中高压直流输电中得到了广泛的研究和应用。其内部环流的存在是MMC的一种重要现象。在MMC的拓扑结构及其内部环流产生机理的基础上,利用二倍频负序旋转坐标变换,把换流器内部的三相环流分解为两个直流分量,并提出了相应的环流抑制方法。仿真结果证明,利用坐标变换提出的环流抑制控制器可以有效地消除桥臂电流中的环流分量,减小桥臂电流的畸变程度,同时不会对MMC外部输出的交流电压和电流产生负面影响。

转炉除尘浊环水系统的改造

介绍了二钢转炉除尘用水由过去的管网直供直排,改为闭路循环,从而保证除尘循环水水质要求的同时,减轻了公司集中污水处理场的负担,减少了环境污染。

换流变压器受潮后现场干燥工艺及评估方法

某直流输电工程换流变压器长时间停放及运输出现受潮情况,因此现场安装采用了一套针对绝缘油及绝缘件的干燥处理工艺。结果表明这套干燥处理工艺对降低换流变绝缘油及绝缘件中的水含量具有较好的作用。

炼钢转炉浊环水质治理方案浅析

通过对首秦转炉浊环系统两大水质结垢原因——硬度和悬浮物的分析，得出水质结垢主要由于悬浮物较高所致，水中悬浮物的大量存在加速了结垢进程。为此，采取六项治理水质悬浮物的措施，使水质得到显著改善，极大缓解了水质结垢倾向，保证了首秦转炉浊环系统的安全顺稳运行。

一种基于比例-谐振(PR)控制的MMC环流抑制策略

环流是模块化多电平变换器(MMC)的固有属性,其存在让子模块电容电压波动幅度增大,并导致桥臂电流畸变且峰值增加,影响系统的运行特性。传统的基于二倍频负序旋转坐标变换的环流抑制策略控制环节繁琐且有一定局限性。本文分析了一种基于比例-谐振(PR)控制的环流抑制策略,该策略控制环节简洁、适用于任意相数的MMC系统。最后通过Matlab/Simulink平台上的仿真,证明了策略的有效性。

600 MW机组循环水泵变频改造及运行优化

为降低机组在启停和调峰工况时的厂用电率,某发电企业利用机组大修后闲置变频器对全厂循环水系统变频改造,并对凝汽器冷端运行优化。优化后的控制策略解决了该变频器与循环水系统运行方式不兼容问题,同时突破机组单元制循环水系统的限制,实现多机组循环水系统互联运行,并完成了冷端优化。试验结果表明:该优化策略可以保证系统的安全可靠运行,同时在机组启停和调峰运行时,在保证机组经济性的基础上大幅降低厂用电,其控制策略及精确运行方式对于同类型技术改造具有借鉴意义。

基于相位补偿的配电网30°合环环流抑制技术

随着经济社会的发展,对配电网供电可靠性的要求日益增高,研究存在电压相位差的电网合环问题,抑制合环过程中产生的环流,具有重要的应用价值。针对存在30°相位差的35 kV电网合环问题展开研究,使用串联变压器和四象限变流器分别进行静态、动态电压补偿。基于电压矢量叠加原理,设计串联移相变压器以补偿两进线端之间的电压差,与传统全功率移相变压器相比,所需变压器容量减半,使成本大幅降低。同时采用四象限变流器进行电压动态补偿,实现电压和相位的在线精准调节。设计在线合环策略,寻找最佳合环点自动合环,实现在线不停电倒负荷,有效改善电网电能质量及供电稳定性,提高配电网合环过程智能化水平。