Model Predictive Control Circuit of the Current Source Matrix Converter

In this paper, a new predictive control strategy for current source matrix converter (CSMC) is presented. Proposed predictive control strategy allows for creating output voltages with boost type voltage transfer ratio and desired frequency. The description of predictive control circuit of the CSMC is presented. Furthermore the simulation test results to confirm functionality of the proposed control strategy and converter properties under this strategy are shown.

三相电流型AC／DC变流器的最优控制

分析了电流型AC/DC变流器交流侧产生暂态振荡的原因,提出了电流型AC/DC变流器的线性二次型(LQ)最优控制策略,并给出了实验验证。结果表明,将LQ控制应用到电流型AC/DC变流器中,能够实现变流器网侧的单位功率因数和直流侧的恒流源特性。

发展迅速的AC直接驱动LED光源技术

综述ACLED的发展,从技术的角度对ACLED的结构、原理、应用技术作出分析,ACLED灯具与其它光源灯具的优势比较,说明其强大生命力。

面向低压大容量直流供电的混合型AC/DC接口变流器解耦控制

为解决传统基于电流源型整流器(currentsourcerectifier,CSR)的两级式高降压比电力电子变换设备中存在的多控制目标之间的耦合问题,在所提出的相控电流源型整流器和输入串联输出并联LLC-DC/DC变换器相结合的混合型拓扑结构基础上,通过建立考虑系统直流环节电感电容的小信号模型,提出了一种在较低自由度下可同时实现交流侧功率因数和输出直流电压调节的解耦控制方法。通过绘制系统的根轨迹,分析了系统解耦前后控制参数对系统稳定性的影响。最后,通过RT-Lab半实物仿真验证了所提方法的有效性。

兼顾直流电压安全与无功支撑的柔性直流输电故障穿越控制

受端电网三相故障下柔性直流输电(VSC-HVDC)的直流电压骤升,可能引发过电压闭锁并威胁电网稳定。现有基于卸荷的VSC-HVDC故障穿越方法大多以直流电压为投切条件,未计及受端换流站交流母线电压和无功功率对直流电压安全的影响,可能因投切条件不合理或受端换流站无功功率过大引发卸荷非必要投入,对交直流系统造成额外冲击并增加能量损失。为此,该文建立了受端换流站功率可行域,以刻画受端电网故障下受端换流站的功率控制能力;分析发现了受端换流站功率可行域的缩减特征,进而提出避免直流电压越限的受端电网故障极限切除时间的概念和计算方法;通过解析引发直流电压越限的门槛电压,提出基于最大限度避免直流电压越限的协调控制点的VSC-HVDC故障穿越控制方法。算例表明,所提方法在受端强电网或VSCHVDC卸荷风险较高的场景中,能够兼顾VSC-HVDC的直流电压安全和对受端电网的无功功率支撑,在最大限度避免卸荷投入的同时,尽可能地为受端电网提供无功功率。

一种体现构网型控制特征的柔性直流机电暂态改进建模方法

总结柔性直流采用构网型控制呈现的新特性并提出相应的机电暂态建模方法。通过分析,提出构网型控制替代跟网型控制给柔性直流带来的主要变化是:电压源支撑,故障穿越切换措施以及电流限幅方法。相对应的,构网控制型柔性直流机电暂态模型是对跟网控制型柔性直流模型的改进,包括将换流器与交流网络的接口由传统的一个交流仿真步长内的平均功率改为平均电压;增加故障穿越措施切换逻辑以及增加基于用户自定义的电流限幅措施。通过交直流间接口方法仿真对比,以及机电、电磁暂态模型故障模拟验证所提模型的有效性。该模型能高精度模拟构网控制型柔性直流在交流电网中的动态行为,具有良好的应用价值。

混合直流系统中直流侧故障暂态电流的解析表达与故障特性的研究

由基于线性换流器高压直流输电系统(LCC-HVDC)和基于电压源换流器高压直流输电系统(VSC-HVDC)共同构成的混合直流输电系统,其故障特性与传统直流输电系统不同。针对此问题,对混合直流输电系统中直流侧故障暂态电流特性进行了研究。首先建立了送端电网采用LCC型换流站、受端电网采用VSC型换流站的两端混合直流输电系统,利用拉普拉斯变换定理推导了直流侧故障时的等效电路,解析了LCC侧和VSC侧直流故障电流简易表达式。其次,在简易表达式的基础上,充分考虑送端LCC侧换流站的触发角动态变化过程和受端VSC侧换流站交流电流的馈入,进一步解析了两侧精确的故障电流表达式。然后,从故障电流幅值、谐波等方面对比分析了三种高压直流系统中直流侧故障电流的变化特征。最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提故障电流解析表达式的正确性。

基于母线电流传感器的相电流重构方法

针对使用三相电压源型逆变器的直流母线电流传感器信息,重构电机相电流方法中存在非可测量区域的问题,在分析相电流重构基本原则和现有脉冲宽度调制(PWM)信号修整方法的基础上,提出了通过平移桥臂开关状态波形来修整PWM信号的方法,该方法不增加功率器件的开关损耗,且满足非零电压空间矢量最小作用时间的要求。应用空间电压矢量分析方法证明了修整后的PWM信号在一个开关周期内不改变参考电压的幅值及相位,从而保证了电机相电流具有低的谐波畸变率。以交流永磁电机驱动系统为例进行了实验研究,结果表明采用该方法在稳态和瞬态的情况下都能够精确重构电机相电流。

单级式半桥电流源高频链逆变拓扑研究分析

提出了一种新型的实现隔离DC/AC变换的结构拓扑———单级式半桥电流源高频链逆变电路拓扑 ,介绍了它的工作原理 ,给出了参数设计及器件选择准则。该电路结构简单 ,可靠性高 ,实验样机结果证明该电路在不同性质负载下能够可靠的工作 ,电气性能优良 ,效率较高 。

弱交流电网条件下VSC-HVDC改进矢量控制方法

当电压源换流器型直流输电(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)联接弱交流电网输送功率接近交流电网静态稳定极限时,经典矢量控制方法无法保证换流器稳定运行。文中分析VSC联接于弱交流电网时的潮流特性,研究经典矢量控制外环在弱交流电网条件下的特性,通过基于小信号模型的极点分析研究导致换流器无法稳定运行的原因,基于VSC联接于弱交流电网时的失稳机理提出一种改进矢量控制方法,在矢量控制外环增加前馈支路,增加暂态无功响应速度,提高弱交流电网条件下VSC在输送功率接近交流电网静态稳定极限时的稳定性。最后,基于小信号建模的极点分析和时域仿真结果验证改进矢量控制方法的有效性。

推挽式单级电流源高频链逆变拓扑研究

提出了一种新型的适用于低压输入的实现隔离DC/AC变换的结构拓扑——推挽式单级推挽电流源高频链逆变电路拓扑,介绍了它的工作原理,给出了参数设计及器件选择准则。研制的48VDC输入220V/50Hz输出500VA的实验样机证明了该电路的可行性,并表明了该电路具有结构简洁、可靠性高、电气性能优及效率较高的特点,是低压输入逆变器的一种理想拓扑。

基于遗传算法的优化控制在VSC-HVDC中的应用

基于电压源型的新型高压直流输电系统具有广阔的应用前景,这种新型的直流输电技术和传统直流输电相比,有许多优点。本文在建立有新型高压直流输电系统的交直流混合系统模型基础上,提出一种利用新型高压直流输电系统潮流快速调节能力综合稳定交直流系统的控制方式,以发电机和交流系统有关参量组成新的性能指标。利用遗传算法对控制器参数进行寻优,形成一种新型的优化控制策略。仿真结果证明,遗传算法能有效地对新型高压直流输电系统控制参数进行优化,且系统响应特性较参数优化前有较明显改善。

基于双PWM变换器的交流电子负载研究

为节省能源和简化电源设备测试的投入,研究了一种结构简单、可测试交流电能装置各种电特性并将试验电能回馈至电网的交流电子负载。根据其主电路的两级AC/DC/AC变换结构,分析了起传递能量桥梁作用的直流母线电容工作和谐波产生机理,提出了将两级PWM变换器分开控制的方案即前级变换器采用固定开关频率的单P环直接电流控制,后级变换器采用三角波调制的经典电压外环和电流内环的双闭环结构。基于32位定点TMS320F2812DSP控制器设计控制系统,实现了上述设计方案并应用于小功率交流电子负载实验样机。实验论证表明,该方案控制简单易行,可以实现对单相测试电源的阻抗特性精确模拟,同时完成功率因数接近于1的有源逆变,将测试电源电能回馈电网。

交流电网不平衡情况下电压源换相直流输电系统的控制策略

推导了交流电网不平衡情况下电压源换相高压直流输电系统(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)电磁暂态模型,提出了适用于该场合的抑制直流电压二次波动的控制策略。通过分析αβ坐标与dq+和dq-坐标之间的变换关系,得出结论:在正序旋转坐标下正序分量为直流量,负序分量是频率为100Hz的交流量;而在负序旋转坐标下负序分量为直流量,正序分量是频率为100Hz的交流量。通过简化交、直流侧电路,建立考虑换相电抗器损耗的交流系统不平衡情况下VSC-HVDC系统电磁暂态数学模型。为了抑制发生不平衡故障时直流电压的二次波动给VSC阀和直流电容器产生额外应力等问题,设计基于正、负序旋转坐标系的双电流内环控制器和直流电压外环控制器。仿真结果证明所提出的数学模型正确、可靠,所提出的控制策略能够有效地抑制直流电压二次波动。

大型风电场经VSC-HVDC交直流并联系统并网的运行控制策略

基于电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)的直流系统存在与交流线路并联运行的情况。交直流系统之间相互切换的运行工况复杂,且切换过程存在切换依据难以确定、切换冲击大以及通信延时等问题。为解决该问题,在分析VSC-HVDC工作原理、数学模型及其控制策略的基础上,提出了一种大型风电场经VSC-HVDC交直流并联系统并网的运行控制策略,该策略在不改变换流站控制方式的情况下,可实现交直流并联系统运行方式的无缝切换。基于MATLAB/Simulink仿真软件,建立了系统仿真模型,对交直流并联系统稳态运行及动态切换过程进行了仿真分析。仿真结果表明,所提出的控制策略能够较好地实现交直流并联系统有功功率的精确分配和运行方式的无缝切换,算法简单,可靠性高。

含多端柔性直流互联的交直流电力系统静态安全分析

含电压源换流器的多端直流系统在工作原理及控制方式上与常规直流系统存在本质区别,现有静态安全分析无法直接对含多端柔性直流的交直流系统分析计算。文中以传统交流电网静态安全分析为基础,首先,提出了多端柔性直流混联系统的交直流静态安全分析计算框架,阐述了功能实现方法及采用的关键技术。然后,在预想故障计算中考虑了交直流电网运行条件变化情况,保证计算结果与实际电网运行状态一致,提高了静态安全分析计算的准确性。最后,通过构建含四端柔性直流的交直流混联系统仿真模型,验证了算法的有效性和实用性。

含VSC-HVDC的交直流混合发输电系统可靠性评估

建立了含柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流混合发输电系统的可靠性分析模型,该模型既考虑了VSC-HVDC的稳态功率特性,还计及了发输电网络的故障率和输电线路的有功限制,采用非序惯蒙特卡罗仿真实现;在满足系统安全约束的前提条件下,对系统进行模拟调度,重点评价了与发输电网络连接的VSC-HVDC对电网可靠性的影响,给出系统和节点的风险指标,为VSC-HVDC规划和运行提供参考依据,最后算例分析证明了该算法的可行性和合理性。

车载电池阻抗测量用正弦电流源控制与设计

电池的电化学阻抗反映了电池内部的电化学过程,与电池的温度、荷电状态和老化状态等变化相关。为了能够测量电池的交流阻抗,设计了车载正弦电流源。通过锂离子电池的交流阻抗实验确定了所设计电流源的输出电流频率范围,并且与车载充电机共用H桥单元以降低系统成本、体积;建立了系统状态空间平均方程并分析了闭环系统的输出特性,提出了输出电流瞬时值内环和输出电流幅值外环综合控制方法;通过Simulink仿真和原理样机验证,表明提出的控制方法具有较好控制效果。

多端柔性直流输电系统小信号建模

小信号模型是动态系统稳定性分析及控制器设计的基础。通过理论分析和推导,对现有多端柔性直流输电系统小信号模型存在的不足之处加以修正和完善。首先根据换流站所连交流系统类型,灵活选择同步旋转坐标系,以避免交流系统短路容量引起的误差;然后根据换流器PWM调制原理,分析暂态情况下换流器交直流侧耦合机理并对换流器线性化方程加以完善,分别构建控制器和直流网络的线性化方程;最后形成适用于多种应用场景混合及任意拓扑结构的多端柔性直流输电系统通用小信号模型。通过电磁暂态模型与小信号模型的仿真对比,验证了该小信号模型较现有模型具备更好的准确性,对多端柔性直流输电系统稳定性分析、耦合机理研究及控制器设计具有很好的参考价值。

精密交直流电表校验装置研制

从仪表校验通用技术要求入手,研制了交直流多功能标准表、直流恒流电流源、直流恒压电压源及仪表程控校验软件。研制出以交直流多功能标准表为标准,高稳定交直流功率源为辅助电源的精密交直流电表校验装置。实现了对模拟式、数字式各型电参量仪表的自动或半自动校验。已形成系列等级装置并广泛应用。本文重点阐述交直流多功能表高精度、多功能测量原理;直流电源大功率、高稳定度输出的电路特点和性能。介绍了装置的功能和达到的技术指标。