柔性直流输电系统三端口混合参数建模及其稳定性分析

模块化多电平换流器(MMC)与系统网络之间的交互是诱发振荡的主要原因,然而现有MMC单侧阻抗/导纳建模方法往往没有计及对端换流站的动态过程,因此该文重点通过建立可以考虑交直流耦合的换流器三端口混合参数模型实现整个双端柔直系统的稳定性分析。首先,该文基于谐波状态空间法推导考虑桥臂间谐波动态交互过程的MMC换流器交直流端口功率守恒方程,并据此建立换流器的三端口混合参数模型;其次,基于所建立的三端口混合参数模型和广义奈奎斯特判据,对MMC互联系统的稳定性进行分析,因该方法可避免计算开环传递函数右半平面零极点的数量,与传统单侧阻抗稳定性分析方法相比,可实现系统稳定性的准确判断;再次,推导了特征值相位关于三端口混合参数元素的灵敏度计算公式,揭示了系统振荡的诱因,进一步结合控制参数灵敏度分析,实现了一种用于改善互联系统直流侧稳定性的直流电流前馈附加阻尼控制策略;最后,结合时域仿真算例验证了稳定性分析和改善措施的有效性。

三端口直流变换器的光储实验平台设计

针对光储实验平台硬件封闭、占地空间大的问题,开发了一套基于项目驱动、模块化的三端口直流变换器实验平台。首先构建基于三端口直流变换器的实验平台,其次设计光伏、储能及负载的功率变换拓扑,然后建立变换器控制系统并研究控制策略;设计主电路电感、电容参数及系统电路,进行控制系统软件设计;最后完成软硬件实验平台测试与分析。实验结果表明,三端口直流变换器负载电压调整率小于2%,系统效率高于94%,光伏侧实现最大功率点跟踪(MPPT),蓄电池实现稳定充放电功能。

九边形模块化多电平变换器的解耦模型与控制策略

九边形模块化多电平变换器(N-MMC)是一种具备多端口、低频性、高可靠性等特点的AC-AC变换器,在海上风电领域应用前景广阔。但是,九边形变换器存在不同频率的电气分量强耦合的问题。为此,该文提出了一种九边形变换器的解耦方法。首先,根据九边形变换器的拓扑结构,分析了其桥臂电压、电流的关系,建立了九边形变换器的解耦模型;然后,在此基础上推导了PI控制策略和非线性的无源控制(PBC)策略;最后,在Matlab仿真平台和RT-Lab半物理平台上进行了多种工况的仿真和实验验证,对比了解耦后采用PBC控制、PI控制、未解耦直接采用准比例谐振(QPR)控制的效果,验证了所提解耦模型与PBC控制的可行性与优越性。

适用于多端直流输电系统的模块化多端口直流潮流控制器

针对多端直流输电系统潮流控制技术问题,提出了一种模块化多端口直流潮流控制器(MM-DPFC)。与现有DPFC相比,其在保留无需配备外部电源、输电线路功率双向可控以及多端口输出等优势的基础上,保证了DPFC各端口输出电压可基于本地进行独立控制,避免了传统多端口DPFC对输电系统主换流站直流输出电压调节的依赖,增强了其控制方式的灵活性与系统的可靠性。同时,其采用标准模块化设计,易于实现后期的端口拓展与系统冗余。文中首先详细分析了该控制器的拓扑结构与工作原理;然后,设计了相应的控制策略,保证了控制器的有效运行;最后,通过仿真与实验对其进行了多种工况下的验证。

机械加工中LabVIEW测试系统的设计与应用

针对机械加工中手工测量方式劳动量大、效率低的问题,设计了一套基于计算机的多功能自动化测试平台。测试系统采用高性能的硬件配置和图形化编程语言LabVIEW作为软件开发平台。简要介绍了系统组成及硬件结构,重点讨论了LabVIEW的软件设计,分析了系统设计特点,并给出了实现方法。多次试验表明,测试系统运行稳定可靠,可以有效地实现多种信号的实时采集、数据分析与处理、数据存储以及历史数据查询、统计、报表打印等功能;系统自动化程度高,有效提高了检测效率。

便携式无人机外场测试软件设计与实现

针对传统无人机飞控综合测试系统(ITF)结构复杂、体积庞大,只适用于在实验室里做仿真实验的现实情况,设计并实现了一套便携式无人机外场测试系统;介绍了该系统软件部分的设计与实现,包括底层RTX实时环境下的驱动函数设计和上层CVI的人机交互界面开发;详细叙述了测试软件的运行流程和模块化的软件设计思路,同时结合实际提出了一种多串口的数据管理模式;结果表明,该软件在无人机外场测试环境下运行稳定,各功能模块工作正常,为无人机安全试飞提供了保障。

部分能量输入的三端口六边形MMC功率分析及环流控制

大容量多端口变换器可代替原有多个分立变换器,具有高功率密度、高变换效率、体积重量小和成本低等优势,可应用于电力系统互连、可再生能源汇集、多电机驱动等场景。在两端口六边形模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)结构基础上,通过在3个桥臂的H桥单元中引入有源前端,将这种六边形MMC扩展成一个无高压直流环节的三端口AC/AC/AC结构。根据桥臂功率分析,各个桥臂的功率分布存在差异,通过环流和中性点偏移电压实现功率平衡。通过对变换器进行建模,发现环流和中性点偏移电压存在关系,并基于此提出一种通过中性点偏移电压控制环流进而实现桥臂功率平衡的控制方法。在RT-LAB实时仿真平台上验证了所提结构能够实现桥臂功率平衡和双异步电机驱动。

多功能自动控制技术实训平台设计与应用

介绍了自行设计的多功能自动控制实训教学平台,包括主体与操作面板.主体内设置有PC机、自控原理实验系统、变频调速系统、温度(或压力)闭环控制系统、伺服电机控制系统.各系统的部件均独立固定在各自的模块上,且各个模块的控制信号线引至操作面板形成快速接线口.该平台易于模块组合多项自动控制实训内容,适用于电工技师自动控制与传感器技术模块的实操和考工,以及自动化专业技能实训.

计及多端口直流潮流控制器的直流电网潮流计算

基于含模块化多电平换流器的多端口直流潮流控制器(MDCPFC)的工作原理,提出了一种计及MDCPFC的直流电网潮流计算方法。该方法将加装的MDCPFC用安装支路端点的节点注入功率的修正量来表示,使得运算简便,从而提高了运算效率。以舟山五端柔性直流工程为例,通过对比加装MDCPFC直流电网的潮流计算结果与PSAT软件计算结果以及加装2个直流潮流控制器的计算结果,验证MDCPFC的控制效果更好。

适用于多端口模块化多电平交直流变换器的分段变步长模型预测控制策略

传统模型预测控制存在计算量大及权重因子整定困难等问题,并且对于多端口模块化多电平交直流混合变换器(multi-port modular multilevel AC/DC hybrid converter, MP-M2ADHC)适用性不足。首先利用桥臂内电势等效原理分析了MP-M2ADHC的交直流耦合特性及内部功率平衡约束,并提出了分段变步长模型预测控制(piecewise variable step-size model predictive control, PVS-MPC)策略。通过多个寻优环节,在不同时间尺度下寻求最佳开关状态使得系统预测值与期望值的误差最小,实现了对多个控制目标单独控制。为满足预测模型精确离散化需求,进一步提出采用改进欧拉法对系统反馈值进行优化与校正,从而显著提高预测精度。最后,通过对变换器不同模式下功率双向传输的时域仿真,从输出电流跟踪、环流抑制及谐波含量等方面与传统模型预测控制进行对比,验证了所提控制策略与优化校正策略的可行性和有效性。

基于混合子模块与全桥臂电感的三端口模块化多电平变流器:简化建模与电网互联控制策略

含有交直流端口的多端口变流器是未来电网中交直流环节互联的关键设备。目前,高压多端口变流器通常以模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)或DAB为基础级联扩展构成,存在体积庞大、拓扑复杂、控制难度高等问题。鉴于此,通过对含不同类型子模块的MMC桥臂进行有机组合,提出一种基于混合子模块与全桥臂电感的三端口模块化多电平变流器(three port modular multilevel converter,TP-MMC)。该TP-MMC具有2个交流端口和1个直流端口,从而无需多个拓扑的级联,有效实现2个交流系统与1个直流系统之间的能量流动。在此基础上,进一步提出适用于该TP-MMC的分区最近电平逼近调制方法;建立相应的数学模型,分析各端口基本工作模式,并根据不同的平衡端口设定,提出相应的端口解耦控制策略;计算装置环流的必要成分,提出相应的环流抑制策略。仿真结果验证了所述TP-MMC拓扑及其调制和控制策略的有效性。

基于岗位能力的港口物流模块化教学设计探讨——以钦州学院为例

北部湾地区港口物流人才及岗位需求主要有港口物流规划与设计、港口物流研发与管理、港口物流运维与服务三个层面。基于岗位能力的港口物流模块化教学设计应遵循实用性、系统性、弹性、可持续性的原则;设计内容包括港口物流供需调查、信息管理、运输管理、仓储及配送管理、企业物流管理、国际航运物流管理、与电商协同管理和软件操作;对学生的考核采用"定性+定量"的全面考核方式,由平时表现、实训、作业、理论考试等结合评价,并以定量方式呈现综合评价效果。

引入物联网概念的实验室仪器开放管理模型

实验室仪器开放管理模型源于实验技术人员对仪器管理方法和制度的归纳和总结。该模型从物联网的角度出发,整合了仪器、电源、门禁和监控等端口控制系统。在拓展电源、门禁的环境感知功能的基础上,实现消防系统集中控制,增强人员与仪器的安全系数;控制系统与预约计费服务互联,具有开放透明的自组织服务,可动态分配用户端口访问权限、提供个性化的应用服务空间;并利用财务、固资、人事学籍、课件资源等第三方软件平台的开放接口获取数据,动态维护用户、仪器库相关信息,有效重组和拓展了模型的架构与功能。从而降低系统开发和维护成本,提高资源利用率,构建模块化、人性化和智能化的实验室仪器开放管理平台。

面向10 kV/20 kV混合配电网的五端口电力电子变压器

针对传统电力电子变压器(power electronic transformer,PET)在10 kV/20 kV混合配电网中存在如缺少高压直流端口、可扩展性差和功率子模块个数较多等问题,以减少功率子模块个数并提升PET高压侧直流电压利用率为目标,并结合三相四桥臂模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)和三相六桥臂MMC的优势,提出一种新型的面向10 kV/20 kV混合配电网的五端口PET。该PET的优势在于:在实现将10 kV和20 kV电压等级互联的同时,可提供高压和低压直流端口,从而实现分布式能源的灵活接入;此外,可减少系统所需的功率子模块个数,提升高压侧直流母线电压利用率。最后,在MATLAB/Simulink中搭建五端口PET的仿真模型,仿真结果验证了所提PET拓扑结构和控制策略的可行性。

双端口子模块MMC电磁暂态通用等效建模方法

针对一种新型并联全桥子模块构成的模块化多电平换流器（paralleled full bridge sub-module MMC,PFB-MMC）拓扑,提出一种适用于任意新型双端口MMC的电磁暂态通用等效建模方法。传统单端口子模块MMC的等效算法要求全部子模块流过相同的桥臂电流,这对双端口MMC不再适用。针对这一问题,适用于双端口MMC的迭代求解算法被提出。MMC桥臂中全部子模块的内部节点和模块间的互联节点均被迭代消去,整个桥臂在电磁暂态解算器中被等效成仅含4个外部节点,尽管在这一过程中求解的步骤有所增加,但依然能够完整保留各桥臂全部的内部信息。对降阶导纳矩阵进行求解后,即可完成之前被等效消去的节点信息例如电容电压、连接节点电流的更新。因此,该文提出的建模方法,能够在精确仿真系统内、外部动态特性的同时,大幅提高其电磁暂态仿真速度。在PSCAD/EMTDC环境中验证所提出模型的精度和加速比。

一种板间高速通信方式LINK口的设计与实现

针对TI最新的DSP芯片TMS320C641X,提出并实现了一种板间通信的方式:LINK口,该LINK口使用了LVDS协议,传输速度可以达到2.4Gbit/s。使用该LINK口可以使TMS320C641X具有强大的并行通信能力,并且可以使TMS320C6400易于构成多DSP系统,组成一维到多维的各种形式处理器网络,使各DSP的拓扑结构可以根据图像处理算法并行化结构的改变而动态在线地改变。

E-House在港口供配电系统中的应用

港口工程具有用电设备多、功率大、供电设施规模庞大且系统复杂的特点。在海外项目中,如果采用传统土建变电所,电气设备安装受土建施工进度制约,且设备在现场安装调试周期较长,对整体施工进度不利。通过对E-House和混凝土变电所在建设周期、质量保障、占地面积、投资等4个方面的比较,得出“E-House方案在海外港口建设中更具优势”的结论。对E-House的电气设计、结构设计、防尘防腐措施等进行阐述,可为类似项目设计提供参考。

基于子模块电压估算的UPFC系统故障诊断方法

模块化多电平变换器(MMC)可实现系统结构和输出品质的有效平衡,成为统一潮流控制(UPFC)系统的核心组成。然而,数目众多的子模块均是MMC拓扑的潜在故障点,故障状态迅速判断和故障子模块精准定位是确保UPFC系统安全稳定运行的首要条件。基于上述原因,在建立MMC拓扑数学模型和分析子模块故障后内部状态变化的基础上,提出一种基于子模块端口电压估算(SPVE)的UPFC系统故障诊断方法,参考系统类线性模型建立扩展卡尔曼滤波(EKF)方程,并以此为基础设计故障诊断系统判别机制与定位环节。最后,基于55 kW测试样机进行SPVE故障诊断技术实验,结果表明所提SPVE方法在辨识准确性和快速性上具备优势。

基于双口RAM、USB和OPC的模块化研究

针对工业控制的实际需要和未来发展趋势,运用模块化设计思想,将双口RAM技术、USB总线和中间件OPC技术完美结合在一起,研究和实现了3个通用模块,可以方便地集成在以计算机、嵌入式技术、总线技术和组态软件为组合的复杂多CPU工控系统中,具有成本低廉、可靠性高、通用性好和实时性强等优点,已在实际系统中得到成功应用。

用模函数分配端口的GSM短消息堵塞解决方法

介绍了GSM短消息的收发过程和传输时延。对GSM Modem与计算机串口相连,接入GSM网的短消息收发堵塞进行了分析。提出用模函数分配增加的端口数解决GSM Modem的短消息收发堵塞的方法和算法程序。分析表明,增加端口数能提高短消息的收发速度,要根据应用的不同要求和性价比,来选择合适的端口数。给出人工增雨的应用实例,短消息发送和接收框图。实际应用表明,该方法具有很好的性价比,能满足固定或低速车载移动终端传输GPS定位数据和其他短消息文件的要求。