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滑模变结构并联变流器零序环流抑制技术

电力系统及其自动化学报 2013年第4期25卷 91-96,102页

作者：林建新福州大学电气工程与自动化学院福州350108 华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

为解决风力发电系统采用并联脉冲宽度调制变流器并网产生零序环流的问题,提出在常规并联变流器控制基础上增加滑模变结构零序环流控制策略,通过abc/dq0变换提取零序电流并引入到该控制策略中,利用其响应速度快、鲁棒性强、对系统参数变... 详细信息

为解决风力发电系统采用并联脉冲宽度调制变流器并网产生零序环流的问题,提出在常规并联变流器控制基础上增加滑模变结构零序环流控制策略,通过abc/dq0变换提取零序电流并引入到该控制策略中,利用其响应速度快、鲁棒性强、对系统参数变化不敏感的特点实现零序环流抑制。该零序环流控制策略能够有效抑制并联变流器的零序环流;在Matlab/Simulink中建立直驱式风力发电并网系统的仿真平台及控制策略并进行仿真研究,零序环流降低90%以上,验证了采用方法的正确性和有效性。

关键词：风力发电直驱同步发电机滑模控制并联变流器零序环流

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直流微网中可抑制环流的并联变流器控制策略

可再生能源 2017年第1期35卷 72-79页

作者：宁雪姣杨洪耕沙熠陈铁敏四川大学电气信息学院四川成都610065 国网上海市电力公司上海200063

针对传统下垂控制中功率分配和电压调整的矛盾性,结合直流微网的结构特点,提出一种可抑制并联变流器间环流、准确分配负荷功率,同时稳定直流母线电压的改进下垂控制策略。首先,在各变流器输出端引入虚拟电阻,以功率损耗最小为目标确定... 详细信息

针对传统下垂控制中功率分配和电压调整的矛盾性,结合直流微网的结构特点,提出一种可抑制并联变流器间环流、准确分配负荷功率,同时稳定直流母线电压的改进下垂控制策略。首先,在各变流器输出端引入虚拟电阻,以功率损耗最小为目标确定其初始值,根据各变流器输出电压差自适应调整虚拟电阻大小,抑制环流的同时尽可能减小母线压降;其次,在控制器输入端引入电流补偿控制,消除线路电阻对功率分配精度的影响,采用分布式电压补偿控制进一步调整母线电压;最后,利用系统特征方程式分析系统的稳定性,为实际工程中设计变流器控制器提供理论指导。仿真验证了所提控制策略的有效性。

关键词：直流微网并联变流器环流抑制改进下垂控制自适应虚拟电阻

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统一潮流控制器并联变流器的设计与实现

统一潮流控制器并联变流器的设计与实现

作者：刘小园华中科技大学

学位级别：硕士

电力系统向大型互联电网发展,已经成为世界各国现代电力系统发展的共同趋势,而互联的电网形成使得电网结构日益复杂,运行日益繁重。为迎合电力系统发展需要,柔性交流输电(FACTS)技术急速发展。而统一潮流控制器作为最杰出FACTS 设备,它... 详细信息

电力系统向大型互联电网发展,已经成为世界各国现代电力系统发展的共同趋势,而互联的电网形成使得电网结构日益复杂,运行日益繁重。为迎合电力系统发展需要,柔性交流输电(FACTS)技术急速发展。而统一潮流控制器作为最杰出FACTS 设备,它控制潮流的能力更强,用途更广。本文首先研究分析UPFC 的基本工作原理和UPFC 的控制功能,并详细论述UPFC的有功和无功独立控制机理。根据UPFC 特性提出整体控制结构,并就UPFC 的多功能特性提出相应的控制模式。确定了统一潮流控制器在不同调节控制方式下所对应的串联注入电压幅值和相位关系。根据并联变流器在UPFC 的作用提出并联变流器的相应控制策略。按并联变流器器在不同开关函数时的拓扑联接关系,建立了并联变流器的原始数学模型。为使并联变流器模型能用于系统分析当中,用平均状态空间法建立了并联变流器的平均状态空间模型,消除了开关函数的不连续跳跃变化。引入坐标变换和空间电压矢量概念,推导出三相系统在各种坐标系之间的转换关系,用坐标变换将并联变流器的三相模型降阶,使得三相交流变量转化为直流量。简单介绍了PWM 技术,给出了连续空间矢量PWM 方式开关矢量选择及作用时间计算公式。在确定的并联变流器控制策略和详细VSR 模型基础上,根据并联变流器控制原理,推导出整个并联变流器控制系统的设计过程,并给出具体参数计算公式。基于三相系统在dq 坐标下的特点,本文采用双闭环控制系统,d 轴是一个电压外环加电流内环,为提高d 轴动态响应采用串联直流侧电压作电流前馈,q 轴是直接电压下垂或间接电流下垂作外环加电流内环,并引入电流状态反馈实现d、q 轴电流的解耦控制。在d 轴定义为三相电压合成矢量时,很容易实现并联变流器的有功和无功独立控制,并且能获得高质量输出电压波形和高功率因数。通过仿真和实验验证系统设计结果正确性。根据UPFC 并联变流器设计指标,详细设计了并联变流器主电路器件参数。通过实验结果验证UPFC 并联变流器能实现其所具有功能。

关键词： UPFC 并联变流器空间矢量SVPWM 双闭环控制下垂调节有功功率无功功率

基于自适应虚拟阻抗的多并联构网型变流器无功功率分配策略

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电力系统自动化 2024年第15期48卷 122-130页

作者：刘沁怡黄伟煌郭铸朱虹熹刘飞综合能源电力装备及系统安全湖北省重点实验室(武汉大学电气与自动化学院) 湖北省武汉市430072 直流输电技术国家重点实验室(中国南方电网科学研究院有限责任公司) 广东省广州市510663

由于变流器出口线路阻抗的不匹配,采用传统下垂控制策略的多并联构网型变流器难以实现无功功率的精确分配。为了提高无功功率分配精度,文中分析了并联变流器的功率分配机理,提出了一种将变流器的无功功率分配误差和输出电压相结合的自... 详细信息

由于变流器出口线路阻抗的不匹配,采用传统下垂控制策略的多并联构网型变流器难以实现无功功率的精确分配。为了提高无功功率分配精度,文中分析了并联变流器的功率分配机理,提出了一种将变流器的无功功率分配误差和输出电压相结合的自适应虚拟阻抗设计方法。基于该方法的无功功率分配策略在实际线路阻抗未知且分布式单元之间无互联通信的工况下,可实现无功功率高精度分配。该策略还可以改善引入虚拟阻抗存在的无功功率分配精度与输出电压跌落之间的矛盾,抑制变流器间的环流。此外,对变流器进行小信号稳定性分析以合理设计控制参数。硬件在环仿真的结果验证了所提控制策略的有效性。

关键词：微电网并联变流器构网型控制功率分配环流抑制虚拟阻抗

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城市轨道交通制动能量回馈用并联变流器控制策略

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控制与信息技术 2019年第2期 44-48,53页

作者：张铁军王剑平黄科元株洲中车时代电气股份有限公司湖南株洲412001 湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

城市轨道车辆产生的制动能量通过多模块并联变流器回馈至交流电网加以再生利用,但存在环流和谐波等问题。文章针对城市轨道制动能量回馈用多模块并联变流器的工况条件,设计了一种基于载波移相并联方式的双闭环控制策略,其外环控制直流... 详细信息

城市轨道车辆产生的制动能量通过多模块并联变流器回馈至交流电网加以再生利用,但存在环流和谐波等问题。文章针对城市轨道制动能量回馈用多模块并联变流器的工况条件,设计了一种基于载波移相并联方式的双闭环控制策略,其外环控制直流母线电压,内环控制功率,能将直流母线能量迅速回馈至电网,提高了变流器的动态响应速度;通过调节变零矢量的分配时间,改进空间矢量调制方式,能够减小模块间的环流,提升变流器使用容量;最后运用载波移相的脉冲触发方式,减少了变流器并网电流的谐波。仿真结果表明,所提出的控制策略具有动态响应速度快、谐波率低、环流小等优点,符合城市轨道制动能量回馈用并联变流器的工况要求。

关键词：制动能量回馈并联变流器载波移相变零矢量调制

并联变流器变压器侧高频谐波抑制与移相角计算

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中国测试 2020年第10期46卷 118-123页

作者：陈素霞李娜娜黄全振郭新军黄明明河南工程学院计算机学院河南郑州451191 河南牧业经济学院信息工程学院河南郑州451191 河南工程学院电气信息学院河南郑州451191

通过多绕组变压器并联变流器的拓扑具有电气隔离以及大功率输出的优点,在中高压变频器和电力电子变压器等场合得到广泛应用。变流器采用PWM技术导致的高频谐波不仅在变流器中传播,而且会通过多绕组变压器传播至电网侧造成严重的电网高... 详细信息

通过多绕组变压器并联变流器的拓扑具有电气隔离以及大功率输出的优点,在中高压变频器和电力电子变压器等场合得到广泛应用。变流器采用PWM技术导致的高频谐波不仅在变流器中传播,而且会通过多绕组变压器传播至电网侧造成严重的电网高频谐波污染。该文基于多绕组变压器射线形等效电路,采用双重傅里叶级数分析研究高频谐波的传播机理,得出高频谐波在多绕组变压器原副边传播的规律,提出采用载波移相策略抑制经多绕组变压器传播至电网的高频谐波,计算得出载波移相角度需满足的约束条件。最后通过仿真和试验,验证理论分析的准确性和有效性。

关键词：并联变流器双重傅里叶级数高频谐波载波移相

MW级风电变流器独立母线并联系统稳定性分析及控制器设计

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高电压技术 2023年第9期49卷 4022-4031页

作者：李典杨淑英王旭谢震张兴合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

独立直流母线背靠背变流器并联运行不仅存在环流问题,而且相比单机控制而言,机侧变流器的容许带宽受到限制,稳定性降低,导致基于电机定子电压方程的设计方案出现不稳定现象。将并联变流器和电机看作级联系统,建立频域阻抗模型,并借助级... 详细信息

独立直流母线背靠背变流器并联运行不仅存在环流问题,而且相比单机控制而言,机侧变流器的容许带宽受到限制,稳定性降低,导致基于电机定子电压方程的设计方案出现不稳定现象。将并联变流器和电机看作级联系统,建立频域阻抗模型,并借助级联系统稳定性理论对系统稳定性进行了深入分析,从理论上揭示了不稳定现象。传统控制方案将并联驱动系统作为整体进行控制系统设计,影响了并联系统的灵活性。为实现各并联变流器的独立控制,提出了基于变流器输出电感的电流环设计方案。相比传统基于电机定子电压模型的电流控制器设计方案能够较为准确地计算电流环容许带宽边界,提升系统运行稳定性。仿真与实验证明了论文理论分析的正确性和控制系统设计的有效性。

关键词：独立直流母线并联变流器级联系统阻抗模型稳定性独立控制

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并联型风电变流器环流抑制技术的研究

并联型风电变流器环流抑制技术的研究

作者：李洋曲阜师范大学

学位级别：硕士

近年来,随着环境污染问题的日益严峻,风能、太阳能等新型能源产业迅速发展,风力发电技术成为全球发电领域的热门课题。变流器作为风力发电的核心器件,是决定风电系统可靠性的关键,随着发电技术的进步,现今6MW容量风电机组已经开发成熟,... 详细信息

近年来,随着环境污染问题的日益严峻,风能、太阳能等新型能源产业迅速发展,风力发电技术成为全球发电领域的热门课题。变流器作为风力发电的核心器件,是决定风电系统可靠性的关键,随着发电技术的进步,现今6MW容量风电机组已经开发成熟,但相同容量等级的电力电子开关器件却尚未研制成功,仅凭单套变流器难以完成如此大能量的传递和转换,而采用变流器并联的方式能够成倍地提高变流器系统的功率等级,增加风电系统的可靠性和冗余性,因此变流器并联技术成为风电技术研究的热点。但并联型变流器解决大容量能量传递的同时,也引入了并联系统中常见的环流问题。由于每个变流器的参数难以保持一致,在并联变流器间常存在循环电流,环流将引起输出电流谐波含量增加和负载电流不均衡,降低变流器的性能,严重时会损坏变流器,造成经济损失。因此,需要对并联系统中的零序环流进行抑制,保障各变流器间输出电流的一致,提高并联系统的可靠性。基于此背景,本文展开了对变流器并联系统中环流抑制技术的研究。首先,本文介绍了国内外风力发电技术的发展现状及趋势,分析了常用的变流器并联方式及控制方法,对并联变流器系统在坐标系变换的基础上进行了数学分析,推导出零序环流的数学等效模型。其次,分析了载波移相技术对并联系统零序环流的影响,先进行理论推导,后经仿真实验验证,证明载波移相技术能够降低并联系统总电流的谐波含量,但会产生较大的零序环流,导致支路电流谐波含量增加。最后,设计了一款基于PR控制的环流控制器,通过对SVPWM调制波进行零序电压补偿来抑制零序环流,在MATLAB/SIMULINK软件中搭建了并联变流器系统仿真模型,验证了该环流控制器能够在多种情况下有效抑制并联系统零序环流,证明了环流控制器的可行性和有效性。

关键词：风电技术并联变流器载波移相技术 PR控制零序环流抑制

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主从控制变流器电压比例分离控制策略

电力电子技术 2023年第7期57卷 21-23,35页

作者：庄勇王玮唐芬吴学智北京交通大学国家能源主动配电网技术研发中心北京100044

主从控制的并联变流器在发生通信丢包时,若负载突变则会造成主从机不均流甚至过流停机。此处提出一种电压比例分离控制策略,主机电压环采用比例积分(PI)控制,其中比例控制器参数分离为稳态比例项和动态比例项;从机增加电压环控制,采用... 详细信息

主从控制的并联变流器在发生通信丢包时,若负载突变则会造成主从机不均流甚至过流停机。此处提出一种电压比例分离控制策略,主机电压环采用比例积分(PI)控制,其中比例控制器参数分离为稳态比例项和动态比例项;从机增加电压环控制,采用比例控制器且参数与主机动态比例项相同。首先对主从变流器系统进行建模,在此基础上提出电压比例分离控制策略,进一步分析了该策略的均流原理。实验结果表明所提策略能有效解决通信丢包下主从控制变流器的不均流问题,验证了所提策略的正确性和实用性。

关键词：并联变流器主从控制电压比例分离