Dual-Timescale Control for Power Electronic Zigzag Transformer

Power electronic zigzag transformer is an attractive solution for the flexible interconnection of smart distribution networks.It is constituted by slow-response and low-precision thyristor converters and fast-response and high-accuracy voltage source converters.This paper models its primary circuit and addresses its basic operation mechanism.Then a dual-timescale control scheme is investigated to realize the coordinated regulation of both types of converter.A simulation case is established in PSCAD containing interconnected mid-voltage distribution networks.Simulations with poor-and well-matched control timescales are both carried out.And accordingly,the power flow controllability under these conditions is compared.When the shorter control timescale is no more than tenth of the longer one,the power electronic zigzag transformer will operate with satisfying performances.

基于节点功率注入的双芯对称型晶闸管可控移相器机电暂态建模

晶闸管可控移相器(thyristor controlled phase shifting transformer,TCPST)具有快速响应特性,可用于提高系统稳定性。为实现含柔性交流输电系统(flexible AC transmission system,FACTS)设备的大规模电力系统暂态稳定计算,提出了TCPST的机电暂态仿真模型。考虑TCPST的电气部分和控制结构,通过模型等效和等价变换,推导了TCPST节点功率注入模型的数学表达式,并建立计及附加阻尼控制器的档位控制模型。此外,针对TCPST仿真模型中档位离散切换特性所带来的数值振荡问题,提出了利用滤波环节处理注入功率的抑制方案。最后在交直流电力系统计算分析软件中搭建了TCPST的机电暂态模型,并将模型应用到南方电网的算例中。通过算例系统的DSP、BPA和PSCAD仿真计算结果比较,验证了所搭建模型的准确性,且该机电暂态建模方法可为其他FACTS设备的仿真建模提供参考。

基于相角控制法的电流互感器取电电源设计

根据电流互感器的工作原理,建立了电流互感器取电线圈的负载工作模型。理论推导并实验验证了取电线圈输出功率与磁化电流及功率输出导通角θ的关系,在此基础上提出基于相角控制法的电流互感器取电电源设计方法。在可输出功率充足时通过在每个周期内使取电线圈输出功率等于负载消耗的功率,从而使电流互感器取电电源在较大导线电流范围内稳定工作在低热耗状态。最终测试结果表明,电流互感器取电电源在40～1 000A的电流范围内可稳定输出近2.5W的功率。

多绕组变压器负载可控型可调电抗

为使可调电抗器能快速连续调节且不产生谐波,提出一种新的可调电抗原理:使用晶闸管和电压型PWM逆变器作为多绕组变压器二次侧负载,通过对晶闸管的开关控制和对逆变器输出电流的控制实现变压器一次侧等效阻抗的任意调节。晶闸管的开关控制实现可调电抗的粗调,从而晶闸管开关绕组占有可调电抗的主要容量;逆变器输出电流控制实现可调电抗的细调,逆变器输出绕组容量很小,从而降低了成本。实验结果表明该新型可调电抗器具备电感线性连续可调、谐波电流小的优良性能。

有载调压中互斥晶闸管开关组的通断控制

为提高调压速度,提出了有载调压过程中互斥晶闸管开关组的通断控制方法,它采用电流在过零点的瞬间来控制互斥晶闸管开关组的通断以限制有载调压过程中调压绕组过电压。理论分析及仿真验证了该法快速、无电弧、无冲击、平滑调压的可行性。该法还可用于切换感性负载的电源及投入备用电源。

基于大容量SVC的SCOTT变压器电能质量治理方案及应用

针对斯科特变压器由于运量增大、主变压器的两相工况差异大而造成的电压波动大、功率因数低、谐波和负序电流大的问题,提出在变压器55 kV侧接1个大容量晶闸管控制电抗器支路和3个固定电容补偿支路,其中晶闸管控制电抗器支路和2个固定电容补偿支路安装于重载臂,而另一个固定电容补偿支路安装于轻载臂。结合其拓扑结构,提出以负序电流最小为目标的多约束无功功率优化控制数学模型,并对其控制过程进行详细分析。实际应用表明:该装置解决了重载臂的电能质量问题,使电压跌落从30%减少到11%,功率因数由0.76提高到0.98;并显著减少高压侧的负序电流,提高了变压器的效率和利用率。

对偶式潮流调节器

提出了一种潮流控制的新方法。该方法通过调节串联在双回线路上、特殊设计的互感器的电抗 ,来调节线路上的功率。文中分析了基于这种新方法的潮流调节器对线路功率的调节特性 ,以及本身的电流、电压、功率特性。实例计算表明对偶式潮流调节器结构简单 ,经济性好 。

一种新型大型变压器自适应冷却控制装置

提出了大型变压器自适应冷却控制装置的原理和实现方法。对冷却器组数提出了用温度及温度变化率结合变电站及发电厂实际情况和冷却器组累积运行时间进行自动均衡综合控制 ,并对运行冷却器组的各种故障进行自适应保护。现场运行表明 ,该冷却控制装置可靠性高、功能强 。

变压器式可控电抗器绕组电流与触发角的关系

变压器式可控电抗器(CRT)各绕组的电流与其各个控制绕组晶闸管的触发次序及触发角大小关系密切。在根据各个控制绕组触发角的大小规定触发次序后,采用分段线性化的方法,建立了用自、互电感表示的电路方程,通过求解电路方程,得出所有绕组电流瞬时值在任意时段上的矩阵表达式。通过傅里叶分解求得所有绕组基波电流的傅里叶系数与各个控制绕组晶闸管触发角之间的非线性函数关系式的矩阵形式,进而得到其基波电流有效值。分析和算例结果说明,所给出的CRT绕组电流计算公式适用于CRT的所有工作方式;控制绕组逐级短路的工作方式只是一个特例。

基于小波变换的基波无功实时检测

分析了SVC装置现有的无功功率检测方法,提出了一种基于正交小波变换的基波无功功率实时检测方法。该方法用电力系统电压、电流信号离散采集的数据,可方便地对系统功率因数实时检测,能有效地分解和计算含各次谐波和随机干扰的电压、电流信号中的基波分量,从而得到实时的无功功率数据。通过仿真,验证了实时检测方法的有效性。

无弧有载调压变压器方案的研究

本文对三种无弧有载调压变压器的技术方案进行了深入的研究。分析了晶闸管与机械开关相结合的无弧有载分接开关的灭弧机理和灭弧特性 ,论述了晶闸管控制串联调压变压器的工作原理和调压性能。通过物理模拟试验明确了它们不同的灭弧效果和动态响应特性。经过对三种方案的比较 ,提出晶闸管控制串联调压变压器是无弧有载调压的最佳方案。

新型自耦变压器耦合桥式固态限流器及其拓扑改进

变压器耦合桥式固态限流器的体积与成本取决于串联耦合变压器、整流桥和限流电感等限流器各组成部分。为减小串联耦合变压器的体积与成本,提出一种新型自耦变压器耦合桥式固态限流器,详细分析了其工作原理和限流过程。针对整流桥晶闸管无法控制关断从而导致限流电感必须设计得较大的缺点,进一步提出一种基于全控电力电子器件的限流器二次侧改进拓扑结构,缩短故障后整流桥和限流电感承受冲击电流的时间并降低冲击电流幅值和上升率,从而可减小整流桥电力电子器件和限流电感相关参数设计值,进一步降低限流器成本。仿真研究验证了相同限流目标下,相比串联耦合变压器,采用常规非自耦变压器,上述限流器具有更好的经济性。最后,对改进拓扑结构进行样机实验,验证了改进拓扑的有效性。

新型可控无源滤波器的实验研究

提出了一种新型可控无源滤波器,该滤波器利用晶闸管控制的高短路阻抗变压器(TCT)作为可控电抗器,通过改变它的触发角来改变可控电抗器的等效电感,使滤波器在电容变化后重新回到谐振状态,从而实现无源滤波器的自动调谐。本文以单相全控桥整流电路为例进行了实验研究,当电容值变化8.62%时,造成了滤波后进入系统的电流波形严重畸变,3次谐波电流畸变率HRI3达28%。通过调节TCT的触发角大小,HRI3变为1.14%,基本保持正弦波形且正负半周对称。结果表明该可控无源滤波器非常适用于一般电力电子装置的谐波抑制。

晶闸管控制的串联电容补偿回路分析

在介绍晶闸管控制串联电容补偿（ＴＣＳＣ）基本概念的基础上，推导了ＴＣＳＣ回路中电容器、电抗器和晶闸管元件的电压和电流数学表达式，并由此进一步导出了ＴＣＳＣ基波阻抗和晶闸管触发角之间精确的数学关系．文中对现有的ＴＣＳＣ动态行为研究方法也作了定性的讨论和归纳．

南京UPFC工程母联开关接地故障分析

统一潮流控制器(UPFC)作为一种经济、有效的潮流调节手段,在交流电网中的应用日益增多,未来将发挥不可或缺的重要作用。在电网发生故障时,UPFC系统快速、可靠的自身切除能力将直接影响到电网的安全运行。文章介绍了南京UPFC工程的接线结构及接入方式,详细阐述UPFC设备的故障处理策略,针对一次实际母联开关接地故障后UPFC的动作情况进行详细分析,验证了设备故障处理策略的合理性和正确性。

移相变压器的研究现状及工程应用

针对我国特高压网架建设对电网潮流控制提出的新挑战,迫切需要掌握超高压电网潮流控制技术。移相变压器(简称移相变)作为潮流控制的重要手段之一,在欧美及日本得到广泛应用。首先结合目前机械式和晶闸管式移相变在国内外的发展,总结移相变的本体相关技术,以及其对电力系统稳态和暂态的影响;然后分析移相变在国内外工程中的应用,并指出晶闸管式移相变对系统暂态缺乏更为合适的模型和调控策略。

PLC控制的晶闸管整流电源的设计

提出一种直接用集成触发器触发晶闸管、PLC保护整流直流电源并结合工控机监视整流设备的监控保护系统。系统应用计算机技术将控制和监视融为一体,采用PI调节器闭环控制电解电流,同时设计了监视环节对整流直流电源的状况进行监视。

基于最优潮流并计及TCPST的可用输电能力计算

基于最优潮流(OPF)方法,将可用输电能力的计算转化为求解多约束的非线性规划问题,建立了计及晶闸管控制的移相器(TCPST)的ATC计算模型,利用功率注入法将TCPST对电网的控制作用通过对相关节点的等效注入功率来体现,从而使与TCPST关联的节电导纳矩阵由非对称阵变为对称阵,进而大大简化了潮流计算程序。在算法上采用半光滑牛顿算法,IEEE30节点系统的计算结果表明,所提出的模型及算法正确。

基于空间矢量变换的TCR控制装置的仿真与设计

对负载侧进行无功补偿是改善电能质量问题的有效手段。TCR+FC型SVC凭借其稳定的性能,相对低廉的造价成为用户的首选。通过MATLAB中的SIMULINk对基于空间矢量变换的补偿算法进行仿真,在此基础上,设计一种以DSP芯片和CPLD芯片为核心的TCR控制装置,以解决现有SVC存在的响应速度较慢、晶闸管触发脉冲抗干扰性弱等问题。

晶闸管控制变压器式可控高抗本体保护方案

基于晶闸管控制变压器(thysistor controlled transformer,TCT)式可控高抗的本体结构和工作原理,对TCT式可控高抗本体保护配置进行了探讨,包括网侧绕组保护、控制绕组保护以及补偿绕组保护。重点对控制绕组保护进行了研究,分析了控制绕组各类故障的故障特征,结合数字仿真结果,指出了传统电抗器保护应用于TCT式可控高抗控制绕组在应对控制绕组引线单相接地故障、匝间故障和阀短路故障时存在可靠性或灵敏性不足的问题。针对上述问题提出将控制绕组侧电流互感器移至晶闸管阀末端并增设零、负序电流保护。