VSC-HVDC系统风力发电结构分析与控制

针对基于电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC),提出了基于永磁同步风力发电机、不控整流和Boost电路的变速直流风力发电系统结构。首先给出先并后串的新型风电场结构;然后建立最小串联系统的简化模型,用一种基于直流电压电流乘积控制的最大风能跟踪控制算法解析出输出电压和输出功率的关系。仿真结果表明:最小串联系统中的2个机组可以互不影响地独立运行,输出电压按照输出功率的变化而变化,同时2个机组均具有较好的最大风能跟踪精度和速度。

考虑非对称运行和受端分层接入的特高压直流潮流建模

特高压直流(UHVDC)系统运行方式不同,导致潮流建模中两侧约束方程和直流变量不同,需区别对待。在分层接入模式下,逆变侧连接系统参数和运行工况不同的两个交流电网,同一极高低端换流器参数需独立设定。文中建立了含UHVDC的交直流电网潮流模型。区分对称运行和非对称运行方式,基于每种运行方式下系统的对称性,确定独立直流变量,推导变流器等值功率,建立潮流约束方程。分层接入模式下,根据系统容量和两受端电网的传输功率重新划分UHVDC的运行方式,建立其潮流模型。推导不同功率转移方案下直流系统参数的变化,对比其对电网潮流的影响。通过两区域IEEE RTS-96测试系统,验证了所提模型的可行性和正确性。

基于Reflex TM充电策略的锂离子电池充电器设计

为实现动力锂离子电池的高效快速充电,采用非耗散型的Reflex TM充电方法,消除充电过程中的极化现象,在分析改变充电电流参数对充电过程的优化作用基础上,提出一种变流变频充电控制策略.设计双向DC-DC变换器及其控制电路,实现可变流变频的Reflex TM充电策略.通过改变正负脉冲幅值和占空比等实验,验证其可行性和有效性.

模块化多电平直流变压器可变占空比调制策略

模块化多电平直流变压器(M2DC)是直流电网实现母线连接、电压转换、电力传输和电气隔离的关键设备。随着可再生能源的大规模接入,分布式电源和负载的随机性和波动性容易引起直流母线电压波动,造成M2DC高频链(HFL)电压与变压器电压变比之间的不匹配,导致M2DC无功功率增加、电流应力增大和效率降低。在此提出一种可变占空比HFL调制策略,M2DC子模块中开关的调制波导通占空比随着两端直流电压的变化而自适应变化,使得HFL电压始终匹配变压器电压比,由此降低HFL无功功率和电流应力,提高M2DC电能质量和总体效率。通过M2DC样机实验验证了所提高频调制策略的正确性和有效性。

开关减少的新型多电平变换器及其MPC设计

针对低成本、高输出电能质量的电能变换需求,设计了一种开关数量减少的新型多电平变换器及其有限集模型预测控制器(MPC)。新型多电平变换器采用了两级变换,前级直流变换器产生了可变直流电压供后级逆变,从而可产生多电平输出。和传统多电平变换器拓扑相比,在实现多电平输出的同时,大量减少了开关器件数量。前级直流变换器采用模块化设计,通过配置不同子模块数量可得到不同的电平数。考虑到传统的调制策略不适用于此新型多电平变换器,故在对电路工作原理和开关状态分析的基础上,推导了系统预测模型并设计了用于整体控制的有限集MPC。利用构建的样机开展了实验,实验结果验证了新型多电平变换器及其MPC的可行性和输出性能。