V2G车网互联的双向AC/DC变换器直流阻抗模型及特性分析

双向AC/DC变换器的控制及直流输出阻抗是电动汽车充电桩并网运行及稳定性分析的关键。首先,提出含直流下垂环节的虚拟同步电机(VSM)控制策略,并利用上层功率指令实现双向AC/DC变换器直流电压的无差调节。然后,建立VSM功率控制环小信号模型,分析有功功率传输、有功功率指令与直流电压间的交互作用及影响。接着,建立双向AC/DC变换器在直流下垂VSM控制策略下的直流输出阻抗模型,详细分析阻尼系数、惯性系数、直流侧电容、传输功率、直流下垂系数等关键参数对直流输出阻抗的影响。最后,通过仿真及阻抗测量验证了所提直流下垂VSM控制策略的有效性和阻抗模型的正确性。

车载AC-DC变换器的模糊无差拍控制策略

针对车载充电机前级AC-DC变换器工作时,网侧电流存在严重畸变以及系统的动态响应性能不足的问题,提出了一种模糊控制和无差拍控制相结合的功率因数校正控制策略。在小信号建模的基础上,对传统PI平均电流控制进行分析,将其电压环改用模糊PI控制,以增强直流侧电压的动态响应性能;将电流环改用无差拍控制,以提高交流侧电流质量、减小谐波损耗。同时对无差拍控制进行了改进,通过预测第k+2时刻采样电流和第k+1时刻参考电流,改善了实际系统的时间延时和相位滞后问题。采用MATLAB/Simulink进行仿真,结果表明该控制策略有效地减小了网侧电流的总谐波失真,并提升了输出侧的动态响应指标。

基于内电势幅值/频率和网络有功/无功电流工作点的变换器并网交流系统小扰动线性化方法

当今电力系统不明机理的振荡问题频发,亟需回归振荡的能量交换本质以认识和分析系统动态过程。系统受扰后设备将根据输入和输出有功/无功功率或电流不平衡调节内电势频率和幅值,进而调节网络中各设备端口有功/无功电流及设备输出功率。在此闭环动态过程中内电势幅值/频率对应的设备储能与有功/无功电流对应的网络储能将在一定水平上彼此交换。因此,系统动态分析的工作点和相应的小扰动数学关系应当基于表征系统储能水平的内电势幅值/频率和有功/无功电流来进行确定和构建。然而,现有研究仍然缺乏对交流系统动态过程能量内涵的认识,目前尚未从能量角度开展认识和分析交流系统动态过程的相关工作。鉴于此,该文旨在提出基于内电势幅值/频率和有功/无功电流工作点的交流电力系统小扰动线性化方法。首先以变换器并网交流系统为例,从系统基本结构及其传输有功/无功的闭环运行原理出发,通过阐述在系统受扰后内电势幅值/频率和有功/无功电流不断迭代更新的闭环动态过程中变换器和网络在一定储能水平上相互交换有功/无功的机制,明确内电势幅值/频率和有功/无功电流的稳态直流量是交流系统的工作点,并澄清其所蕴含的有功/无功存储水平物理内涵。基于内电势幅值/频率和有功/无功电流工作点,该文提出描述变换器/网络的内电势幅值/频率和有功/无功电流间的激励-响应小扰动非线性关系及其线性化的物理认识和相应的线性化方法,然后结合仿真说明系统小扰动线性化关系的适用性,最终阐释小扰动初期交、直流电气量的动态演化行为。

基于小样本学习的精分患者脑电信号分析方法

目前很多机器学习方法都建立在大量数据的需求上,但在实际的生产生活中,有时很难获得大批量的数据.本文提出将小样本学习技术应用于脑电信号分析上,以增强分类精度,提高分析性能.实验通过对采集到的脑电信号进行预处理,再将其通过预训练模型的卷积层和池化层输出的高维特征向量作为输入数据进行特征提取,最后用小样本学习训练模型,实现在数据集规模较小的情况下达到较好的分类或预测效果.该方法结合了卷积神经网络和元学习的思想,通过在少量标记数据上进行训练,实现了对未标记数据的快速适应.实验结果表明,该方法在小样本情况下具有更好的分类精度和泛化能力,相较于传统的机器学习方法,具有更高的应用价值,可以为精神分裂症疾病的诊断提供参考.

断续导电模式单相AC/DC变换器的控制器设计

对一种功率开关置于整流器桥臂内部的可升降压型单相AC/DC变换器,建立其平均模型、小信号模型,采用合适的电压补偿器,得到系统的控制结构。通过合理的参数选择,使得控制系统具有较大裕量的开环幅频与相频特性。对采用该控制结构和电气参数的单相AC-DC变换器进行仿真分析和结果验证。

交流微电网直流互联变流器系统多阻抗优化控制

为了实现系统功率双向传输控制、有功无功解耦控制、故障隔离等目标,2个交流微电网通过背靠背结构的电压源型变流器(VSC)进行直流互联。在功率双向流动系统中,定功率控制模式下变流器作为功率负载时,其直流或交流端口阻抗会呈负阻抗特性,进而减小系统阻尼,容易让系统失去稳定。针对该问题,提出一种多阻抗优化控制方法,不仅将该变流器直流和交流端口的负阻抗优化为正阻抗,还对定直流电压模式下的变流器直流端口阻抗进行优化,减小两侧阻抗的相位差,多角度增强系统的稳定性。首先,对系统的结构和控制进行了简单介绍。其次,对优化前两侧变流器多个端口阻抗的特性进行分析。然后,分析了多阻抗优化控制的工作机理,并得到优化后的端口阻抗模型。依据最小环路比和奈奎斯特稳定判据,对比分析了优化前后系统的稳定性。结果表明:提出的多阻抗优化控制方法能对系统中多个端口阻抗进行优化,不仅可以将原交、直流侧的阻抗特性从负优化为正,还可以减小直流侧阻抗间的相位差,使系统保持更大的稳定裕度。最后通过Matlab/Simulink仿真对所提控制方法的有效性进行了验证。

计及交直流耦合作用的并网VSC小扰动稳定性分析

针对忽略交直流耦合动态而造成并网电压源换流器小扰动稳定分析失准的问题,本文具体分析了交直流耦合作用对其稳定性的影响。首先,建立了电压源换流器交直流阻抗模型,并给出扫频测量方法验证了其准确性;然后,构建了电压源换流器交直流并网系统的广义源荷模型,利用广义奈氏判据对其进行稳定性评估;最后,具体分析了传统交流阻抗与所提交直流阻抗的判稳区别,以及直流侧动态、无功功率传输对于系统稳定边界的影响。所得结果表明了计及交直流耦合特性对于电压源换流器并网稳定边界准确刻画的必要性。

基于虚拟惯性的交直流配电网电压稳定性研究

针对交直流混合配电网中直流系统惯性低、直流母线电压极易受到扰动影响的问题,该文提出了一种综合考虑直流电压变化量及变化率灵活虚拟惯性控制策略,在系统受到负荷突变、光伏出力突变等扰动时能够灵活地调节换流器侧虚拟惯性的大小来为交直流混合配电网提供惯性支撑,从而提升系统的电压稳定性。构建了交直流混合配电网的小信号模型,通过根轨迹分析揭示了自适应参数对于虚拟惯性大小及系统电压稳定性的影响,得到自适应参数的取值范围。当自适应参数超过临界值时,系统出现失稳现象。通过改造的IEEE 33节点系统仿真验证了该文所提控制策略的准确性。

Small-signal stability analysis of photovoltaic generation connected to weak AC grid

A small-signal model of photovoltaic(PV)generation connected to weak AC grid is established based on a detailed model of the structure and connection of a PV generation system. An eigenvalue analysis is then employed to study the stability of PV generation for different grid strengths and control parameters in a phaselocked loop(PLL) controller in the voltage source converter. The transfer function of the power control loop in the dq rotation frame is developed to reveal the influence mechanism of PLL gains on the small-signal stability of PV generation. The results can be summarized as follows:(1)oscillation phenomena at a frequency of about 5 Hz may occur when the grid strength is low;(2) the tuning control parameters of the PLL have a noticeable effect on the damping characteristics of the system, and larger proportional gain can improve the system damping;(3)within a frequency range of 4-5 Hz,the PLL controller has positive feedback on the power loop of PV generation. A virtual inductance control strategy is proposed to improve the operational stability of PV generation. Finally, a simulation model of PV generation connected to weak AC grid is built in PSCAD/EMTDC and the simulation results are used to validate the analysis.

多馈入交直流混联系统小干扰稳定研究综述

我国电源与负荷的分布特点使多直流馈入交流系统成为我国电网发展的显著特征。多回大容量直流输电增强了电网传输能力,也使小干扰稳定问题具有新特点。随着电网复杂程度提高,多馈入交直流电力系统面临的小干扰稳定问题更加严峻,亟待进行具体的理论分析。介绍了多馈入交直流系统的典型结构和特点,回顾了多直流馈入交流系统动态交互作用机理及其小干扰下的稳定问题,总结了这一领域的研究方法及成果。最后,对多馈入交直流系统未来发展趋势及所面临的挑战进行了讨论,结果可为相关研究工作提供参考。

三级型电力电子变压器等效建模及小信号稳定性分析

电力电子变压器(power electronics transformer,PET)作为交直流混合配电网的核心设备,其稳定性是交直流混合电网安全运行的关键指标。该文针对典型三级型电力电子变压器,分别建立了三级型PET整流级、隔离级和逆变级的小信号模型,验证了电磁模型和所建立的小信号模型准确性;基于特征值分析法对三级型PET稳定性进行分析,研究PET控制系统参数变化时特征值轨迹变化规律,结合特征值分析对系统控制参数进行了校正;最后,搭建仿真系统分析了负荷突增以及负荷不平衡两种工况下PET的动态特性,验证了特征值分析结果的正确性。

基于小交流信号的低压配电网中分布式光伏辅助调压控制策略

随着国内光伏产业不断发展,低压配电网中接入的分布式光伏电源的容量逐渐增多,当光照充足时配电网可能出现严重的过电压问题。分析了配电网中出现过电压现象的原因,针对配网的特点提出一种针对分布式光伏电源的辅助调压控制策略,旨在保证每台光伏电源的经济效益的同时充分发挥每台光伏电源的调压能力。所提出的控制策略在无功调节的基础上削减部分有功功率来调节电压,利用最大功率估计的方式实现光伏电源有功功率的削减控制,并通过向电网注入小交流信号来实现光伏电源间的通信和协调配合。最后算例结果验证了所提策略的有效性。

高温SiC MESFET特性模拟研究

在建立SiC材料和器件的有关模型基础上 ,运用二维器件模拟器MEDICI在 2 0 0～ 70 0K温度范围内 ,对 4H SiCMESFET的直流和交流小信号特性进行了模拟与分析 .将模拟所得到的高温特性典型参数与实验值进行比较分析 ,得到较满意的结果 .

链式静止同步补偿器动态模型建模方法

链式结构静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)装置具有可分相控制、易于实现模块化设计、可靠性高、谐波特性好、无需多重化变压器、无需器件串联等显著优点,可改善系统暂态稳定,提高系统动态性能,改善用户电能质量,受到普遍重视。链式结构STATCOM的数学模型是研究相应控制策略及装置特性的基础。从单相H桥链节模型入手,研究单相链式STATCOM的动态模型建模方法,分别建立开关周期平均模型和小信号交流模型。通过仿真验证了所建模型的合理性,为装置级控制策略的研究奠定了理论基础。

共振隧穿二极管交流小信号模型的建立

建立了用于电路模拟的共振隧穿二极管交流小信号模型 ,并利用 PSPICE电路模拟软件着重模拟分析了其交流特性及其微带振荡器的特性 ,模拟结果与实验数据吻合得较好 。

船舶光柴储交流微电网系统小信号的稳定性研究

针对容量有限、光储单元容量较低的中小功率船舶光柴储交流微电网系统的稳定性问题,提出基于光储逆变器的船舶光柴储交流微电网多级控制策略。建立由柴油发电机组模型、光储系统模型以及与网侧功率模型构成的船舶光柴储微电网系统的小信号模型,分析系统内控制参数对状态矩阵特征值的影响,获得船舶光柴储微电网系统的暂态稳定性,确定稳定域内控制器参数的选择范围。最终获得船舶电网电压和频率的仿真结果,为船舶光柴储微电网系统的稳定运行和控制参数的设计提供重要的理论基础。

多光伏发电单元并联接入弱交流系统的稳定性分析

围绕弱交流系统下多光伏发电单元并联运行的稳定性问题,建立了两个光伏发电单元并联小信号模型,分析电网强度、各光伏发电单元运行工况以及各逆变器锁相环控制器参数对其运行稳定性的影响,揭示各光伏发电单元的运行耦合机制。同时,提出了一种基于虚拟端电压的光伏发电运行控制策略,等效地减小电网阻抗,提高多光伏发电单元并联接入弱交流系统的运行稳定性。研究结果表明:随着各光伏阵列输出功率的增加和电网强度的降低,多光伏发电单元易发生振荡现象;一定范围内增加各逆变器锁相环控制器比例系数(暂不考虑积分系数的影响),可增强系统阻尼,易于提高系统的稳定性;相比于单个光伏发电单元接入弱交流系统,多光伏发电单元间功率环路存在耦合项,易受光伏发电单元运行工况与锁相环控制器比例系数的影响,不利于系统稳定运行。基于时域仿真算例验证了理论分析的有效性和控制策略的可行性。

电力电子多馈入电力系统的广义短路比

随着新能源、无功补偿等电力电子设备的大量接入,交流系统相对变弱,分析电力电子多馈入电力系统潜在的失稳、精确度量交流系统电压支撑能力十分重要。文中首先推导了单馈入系统短路比与小干扰稳定性特征方程的显示关系式,建立了单馈入系统短路比与其小干扰稳定间的联系。其次,在一定假设条件下,证明了n馈入系统的动态可由n个独立的单馈入系统表征,从而实现多馈入系统稳定性向单馈入系统稳定性的解耦和简化。最后,提出可用于度量交流系统的强度的广义短路比概念(generalized short circuit ratio,g SCR)。所提出的广义短路比是一个与系统振荡频率无关的静态变量,但反应的是多馈入系统的小干扰稳定裕度,并且在单馈入和多馈入系统下可实现物理意义和数学形式的统一。仿真算例表明了g SCR定义的合理性和有效性。

混合型MMC接入弱交流电网稳定性分析及控制参数优化

针对桥臂由半桥子模块和全桥子模块级联构成的混合型模块化多电平换流器(MMC),首先研究了混合型MMC输电系统小信号建模方法。以一个两端系统为例,基于根轨迹分析,分析了不同控制模式的混合型MMC接入弱交流电网时小干扰稳定性约束下的最大有功功率,并基于参与因子及模式分析得到了不稳定模态的典型参与变量和振荡频率,且进行电磁暂态仿真验证。基于控制参数灵敏度及动态特性影响分析,得到有利于增强小干扰稳定性和提升最大有功传输能力的控制参数优化策略。研究表明:弱电网接入下,混合型MMC逆变运行时失稳主要与q轴控制相关,需减小内环比例控制系数和降低前馈交流电流、电压滤波截止频率;整流运行时失稳主要与d轴控制相关,需增大外环比例控制系数。

基于小交流信号注入的接口变换器二次控制方法

在交直流混合微网中,双向接口变换器是连接交流子网和直流子网的桥梁,对系统的安全稳定运行和功率的合理分配起着举足轻重的作用。目前,双向下垂控制方法广泛用于双向接口变换器的控制中,它是通过检测直流母线侧电压和交流母线侧频率来反映直流子网和交流子网的功率需求,进而控制功率的流动。然而,这种方法会使变换器输出的电压和频率存在偏差。在实际中,每个变换器的参数和输出阻抗也不会完全相同,这也会造成功率在并联变换器之间难以精确分配。为了解决以上问题,在双向下垂控制的基础上,提出了小交流信号注入的新型二次控制方法。在该方法中,小交流信号在并联的各变换器之间如同一种通信信号,其频率与接口变换器输出基波电压的下垂偏置成下垂关系,可以使变换器输出的电压和频率恢复到额定值,也可以实现并联变换器之间的功率精确分配。Matlab/Simulink仿真结果验证了所提控制方法的有效性。