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五次谐波法与改进型锁相环结合的配电网故障选线

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云南电力技术 2018年第1期46卷 95-99页

作者：张峥杨爽费腾东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012 云南电网有限责任公司曲靖供电局云南曲靖655000

随着用户侧非线性负荷的增加,系统正常运行时线路中的谐波分量增加,故障时难以精确识别故障线路的零序电流谐波分量,使得以往利用滤波器进行五次谐波分析法的精度降低。为了解决这个问题,将应用于风电并网发电的锁相环经改进后用于小电... 详细信息

随着用户侧非线性负荷的增加,系统正常运行时线路中的谐波分量增加,故障时难以精确识别故障线路的零序电流谐波分量,使得以往利用滤波器进行五次谐波分析法的精度降低。为了解决这个问题,将应用于风电并网发电的锁相环经改进后用于小电流接地系统故障选线,对故障信号进行处理,通过比较各条线路波形相位与幅值的不同来确定故障线路,获得了很好的效果。以10 kV架空线-电缆混合线路为例,建立锁相环的小信号模型,利用改进型锁相环将波形中的五次谐波进行锁定,并用Simulink进行仿真验证,仿真结果证明了理论分析的正确性。

关键词：小电流接地系统架空线-电缆混合线路五次谐波改进锁相环故障选线

基于滑模观测器及无差拍电流预测控制的永磁同步电机无位置传感器控制研究

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基于滑模观测器及无差拍电流预测控制的永磁同步电机无位置传感器...

作者：吴迪西安理工大学

学位级别：硕士

交流电机作为能量交换的载体,电机控制性能影响能量转换效率,在高精度永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服控制系统中通过安装位置传感器来获取电机转子位置。当电机工作在有振动、粉尘、潮湿等环境中时,这种环... 详细信息

交流电机作为能量交换的载体,电机控制性能影响能量转换效率,在高精度永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服控制系统中通过安装位置传感器来获取电机转子位置。当电机工作在有振动、粉尘、潮湿等环境中时,这种环境会使传感器灵敏度下降。故本文研究PMSM无位置传感器控制策略,主要研究内容为:(1)论述矢量控制策略及电压空间矢量脉宽调制技术,建立PMSM数学模型,对电机中高速和低速运行时无位置传感器控制策略分别进行研究。中高速时针对传统滑模观测器(Sliding mode observer,SMO)法抖振大、动态性能差等问题,研究自适应滑模观测器(Adaptive sliding mode observer,ASMO),引入非奇异快速终端滑模面(Non-singular Fast Terminal Sliding Mode Surface,NFTSMS),在短时间内让电流误差迅速收敛到零;在指数趋近律中引入滑模增益自调整律和新的滑模函数来替换传统开关函数,在降低滑模抖振的同时加快系统收敛速度。研究改进锁相环旨在解决观测反电动势中低次谐波干扰、反转时传统锁相环(Phase-locked loop,PLL)有位置误差等问题,对锁相环鉴相器和环路滤波器进行改进,消除电机反转时传统PLL产生的位置误差;在锁相环中引入二阶广义积分器(Second-order generalized integrator,SOGI),滤除反电动势低次谐波,从而提高位置估计精度。(2)电机低速运行时,针对传统脉振高频注入法使用低通滤波器引起相位延迟、位置误差函数中存在二次谐波,影响低速位置估计精度的问题,研究改进脉振高频注入法,使用二阶广义积分器来滤除二次谐波并替换数字滤波器,来提高低速时位置估计精度。其次使用加权平均法实现电机低速到中高速无传感器控制平滑切换。(3)传统矢量控制电流环采用PI控制,但PI控制应用在非线性的PMSM系统上,系统动态性能较差。本文研究无差拍电流预测控制(Deadbeat predictive current control,DPCC)替换PI控制,来改善电流回路的动态响应。然而电机参数失配时,会降低无差拍电流预测控制电流跟踪性能,故本文在无差拍电流预测控制中引入积分滑模控制,使电流误差在积分滑模面上运动并收敛至零,对无差拍电流预测控制输出的控制电压进行补偿,提高电流环鲁棒性。(4)为证明所研究控制算法的有效性,先在MATLAB上搭建仿真模型,进行仿真验证。仿真结果表明所研究自适应滑模观测器、改进脉振高频注入法及改进无差拍电流预测控制等算法有效性。然后阐述TMS320F28335为控制芯片的PMSM实验平台的硬件工作原理,并编写软件控制程序对自适应滑模观测器算法进行实验验证,实验结果表明:相比传统方法,500r/min时转速跟踪误差由±10r/min降至±0.5r/min;800r/min时转速跟踪误差由±10r/min降至±1r/min。本文所研究自适应滑模观测器算法位置估计精度更高。

关键词：永磁同步电机自适应滑模观测器改进锁相环脉振高频注入法无差拍电流预测控制

一种基于锁相环的电压凹陷特征量检测方法研究

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电力自动化设备 2008年第2期28卷 57-60页

作者：吕干云汪晓东程浩忠浙江师范大学数理信息学院浙江金华321004 上海交通大学电气工程系上海200030

提出了一种基于某改进锁相环的电压凹陷特征量检测方法,可较简单地实现电压凹陷3大特征量(起止时刻、电压幅值、相位跳变)的有效检测。该锁相环为一闭环的相位反馈控制系统,能实时跟踪输入的基波瞬时相位和瞬时幅值。然后由瞬时幅值可... 详细信息

提出了一种基于某改进锁相环的电压凹陷特征量检测方法,可较简单地实现电压凹陷3大特征量(起止时刻、电压幅值、相位跳变)的有效检测。该锁相环为一闭环的相位反馈控制系统,能实时跟踪输入的基波瞬时相位和瞬时幅值。然后由瞬时幅值可检测出电压的幅值下跌以及对应的起始时刻、结束时刻,而根据瞬时相位则可得到相位跳变,从而实现起止时刻、下降幅值、相位跳变等3大电压凹陷特征量的检测。该法结果直观、实时性较好,且内部完成相位自适应跟踪,不需要另外的系统频率测量,实现简单。仿真结果证明了方法的有效性。

关键词：电压凹陷改进锁相环检测特征量

基于阻抗法的并网逆变器小信号稳定功率极限分析与提高

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电力系统保护与控制 2022年第18期50卷 18-28页

作者：王金龙赵浩然王鹏罗嘉孙开宁山东大学电气工程学院山东济南250061 国网新疆电力有限公司新疆乌鲁木齐830063

随着可再生能源发电在电网中所占比重不断增加,由并网逆变器引发的电力系统小信号稳定性问题日益凸显。为了明确并网逆变器系统运行的功率裕量,增强系统的小信号稳定性,采用阻抗法对并网逆变器的小信号稳定功率极限进行研究。根据广义... 详细信息

随着可再生能源发电在电网中所占比重不断增加,由并网逆变器引发的电力系统小信号稳定性问题日益凸显。为了明确并网逆变器系统运行的功率裕量,增强系统的小信号稳定性,采用阻抗法对并网逆变器的小信号稳定功率极限进行研究。根据广义奈奎斯特稳定判据的边界条件定量计算了并网逆变器的小信号稳定功率极限。结果表明,该功率极限小于静态稳定功率极限,随着电网短路比的减小而减小,随着锁相环带宽的增大而减小。提出了一种改进锁相环结构,从控制的角度等效增大电网短路比,从而提高并网逆变器的小信号稳定功率极限。最后,通过阻抗分析和系统仿真验证了改进锁相环对于提高小信号稳定功率极限的有效性。

关键词：并网逆变器小信号稳定功率极限阻抗法改进锁相环

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组合式三相逆变器同步控制方法

农业工程学报 2015年第5期31卷 146-151页

作者：郑志曜孙钦斐王江波杨仁刚中国农业大学信息与电气工程学院北京100083

为实现组合式三相逆变器输出电压的同步控制,该文以三台单相储能逆变器Y/△连接为例,对其离网模式及离并网预同步过程时的同步控制方法进行研究。该文在离网模式下采用基于CAN(controller area network)总线通信的基准时间同步与相位调... 详细信息

为实现组合式三相逆变器输出电压的同步控制,该文以三台单相储能逆变器Y/△连接为例,对其离网模式及离并网预同步过程时的同步控制方法进行研究。该文在离网模式下采用基于CAN(controller area network)总线通信的基准时间同步与相位调整同步的主从同步控制方法;在此基础上,针对离并网预同步过程,该文提出了一种基于改进的二阶广义积分锁相环的频率调整同步控制方法,引入了逻辑判断控制器,实现了三相逆变器电压输出相位差时刻满足120°,保证了离网模式及离并网预同步过程时输出电压的同步,为离并网无冲击切换打下基础。最后,实际试验验证了该方法的可靠性和实用性。

关键词：拓扑电储能组合式三相逆变器同步控制离网模式离并网预同步 CAN总线改进锁相环

交直流配电网交流侧非对称故障情况下直流侧电压波动特性分析与控制

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电力建设 2021年第11期42卷 90-99页

作者：王卫宫成曹文远董楠刘慧珍韩民晓国网北京市电力公司北京市100031 华北电力大学电气与电子工程学院北京市102206

直流配电网以其高效消纳直流电能的优势,成为未来分布式电源并网的重要方式。但是交流配电网发生非对称故障会引起与其互联的直流配电网电压波动,从而危害直流配电系统的正常运行。为此,首先,分析了交流配电网发生单相接地故障情况下有... 详细信息

直流配电网以其高效消纳直流电能的优势,成为未来分布式电源并网的重要方式。但是交流配电网发生非对称故障会引起与其互联的直流配电网电压波动,从而危害直流配电系统的正常运行。为此,首先,分析了交流配电网发生单相接地故障情况下有功功率和直流电压波动的特性,推导给出了滤波电感上瞬时有功功率的表达式,并指出了滤波电感上的瞬时有功功率是导致直流电压波动的重要原因。其次,提出了一种改进锁相环对正序电压的相位进行跟踪,所提方法仅对传统锁相环的补偿器进行重新设计,原理清晰,易于实现。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了典型的双端交直流配电系统仿真模型,验证了理论分析正确性及所提控制方法的有效性。

关键词：交直流配电网非对称故障故障传播机理直流电压波动改进锁相环

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一种改进的静止无功补偿系统设计

重庆大学学报（自然科学版） 2017年第6期40卷 47-53页

作者：姜建国王梦谦东北石油大学电气信息工程学院黑龙江大庆163318

以静止无功发生器工作原理为基础,在d-q坐标系下结合对称分量法思想分别对系统a相电压的正、负序分量进行锁相,进而求解出负载电流在正、负相序下的有功及无功电流值,避免了传统锁相环技术下由于三相电压不对称所造成的锁相角度误差问题... 详细信息

以静止无功发生器工作原理为基础,在d-q坐标系下结合对称分量法思想分别对系统a相电压的正、负序分量进行锁相,进而求解出负载电流在正、负相序下的有功及无功电流值,避免了传统锁相环技术下由于三相电压不对称所造成的锁相角度误差问题;采用积分滤波法来代替传统的低通滤波方式进行直流信号提取,当系统三相不对称时,首先需要对各相电流逐一化简,然后进行积分滤波处理,降低了系统的固有延时。最后,按照上述改进方案在MATLAB环境下搭建无功补偿系统仿真模型,通过对基波电流提取实验的分析及无功补偿效果实验验证得出:改进的静止无功补偿系统能够完成对无功电流实时检测,系统检测延时时间小于0.02s,较传统检测模型延迟时间下降60%;当系统加入静止无功补偿电路后,其功率因数可在一个电源周期内提高到95%以上。

关键词：无功电流改进锁相环 MATLAB仿真功率因数

基于DSP的直流微网双模式无缝切换控制策略研究

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基于DSP的直流微网双模式无缝切换控制策略研究

作者：胡路苹东南大学

学位级别：硕士

随着分布式新能源的发展,近年来微电网成为研究热点,其中直流微网因为没有频率相位等参数,只有母线电压这一指标,可靠性显著增强。如何实现直流微网孤岛和并网之间的无缝切换是本文研究的重点。本文首先研究了光伏发电模型,蓄电池和超... 详细信息

随着分布式新能源的发展,近年来微电网成为研究热点,其中直流微网因为没有频率相位等参数,只有母线电压这一指标,可靠性显著增强。如何实现直流微网孤岛和并网之间的无缝切换是本文研究的重点。本文首先研究了光伏发电模型,蓄电池和超级电容器,网侧三相变换器工作原理及数学模型,并对其电力电子接口控制方法进行了研究。光伏经过BOOST电路升压后接入母线,结合不同储能特点,采用混合储能,在本文中采用并联结构,此结构可以更加灵活的控制各个储能模块的充放电,其电力电子接口为双向DC/DC。此外,还针对电压型并网换流器的数学模型和控制策略进行了分析。其次,对各模块的控制策略进行了研究,本文中光伏微源根据母线电压,工作在最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)或者恒压模式下。利用超级电容器动态响应速度快、功率密度大的特点,首先进行补偿;利用蓄电池能量密度大的特点,持久补偿,作为超级电容的后备能量。储能在离网下根据母线电压,工作在充放电状态;在并网情况下,充满后停止工作。本文中,交直流接口采用改进的双向Boost-Buck电路和三相变换器相连,双向Boost-Buck电路可减少网侧电压故障对直流侧的影响,同时可以调高直流侧电压,顺利实现逆变,为解决电压环与电流环的耦合,本文引入前馈解耦双闭环控制策略。本文加入并网预同步模块,防止并网时,电压相位和幅值引起并网电流冲击,改善电能质量。此外,本文加入了被动孤岛检测模块,当检测到孤岛条件时,做出相应的处理,实现并离网无缝切换。最后,通过matlab/simulink仿真及硬件实验验证了所提控制方法的正确性。

关键词：直流微网运行策略改进双向变换器改进锁相环并网运行离网运行无缝切换

双馈风力发电系统在非理想电网条件下的控制策略研究

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双馈风力发电系统在非理想电网条件下的控制策略研究

作者：罗名煜电子科技大学

学位级别：硕士

风力发电是目前利用新能源发电的重要部分之一,其中以基于双馈感应电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)的风力发电系统为主。本文的主要研究内容是双馈风力发电系统在非理想电网条件下的控制策略研究,其中非理想电网条件包括电... 详细信息

风力发电是目前利用新能源发电的重要部分之一,其中以基于双馈感应电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)的风力发电系统为主。本文的主要研究内容是双馈风力发电系统在非理想电网条件下的控制策略研究,其中非理想电网条件包括电网电压骤降,谐波电压以及不平衡电压,主要研究内容和结论如下:(1)分别建立三相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下单质量体风力机,双馈电机和背靠背PWM变流器数学模型,在此基础上,选择定子、转子和网侧变流器输入电流为状态变量,机端电压与转子电压为输入变量,建立全阶双馈风力发电系统矩阵模型;最后分析了双馈风力发电系统功率关系。(2)在PLECS中搭建2MW双馈风电系统并在非理想电网条件下进行仿真分析,结果显示传统矢量控制策略下,当电网电压最大跌落至正常值得20%时,转子电流脉冲将达到正常值的3倍左右,功率脉动与电磁转矩脉动幅值将达到2倍左右;电网电压谐波导致DFIG输出电流畸变,功率、转速以及电磁转矩出现高频振荡,不平衡电压导致DFIG输出电流发生更大的不平衡度,功率、转速以及电磁转矩出现100Hz振荡。(3)针对电网电压骤降,通过设计改进转子侧变流器控制算法与直流Crowbar结合的方式,该方法能够抑制50%左右的转子瞬态过电压,40%左右的瞬态功率脉冲以及电磁转矩脉冲。针对电网电压谐波情况,设计改进锁相环算法在谐波情况下准确快速提取电网电压相位;基于LCL型三相逆变器设计谐波电压补偿算法,通过仿真验证该方法保证了DFIG定子端电压为理想正弦,从根本上消除了电网谐波对DFIG风电机组的影响。针对不平衡电压情况,基于改进锁相环设计各相电压跌落幅值提取算法,并设计了不平衡电压补偿算法平衡双馈电机机端电压,通过仿真分析可以得到,该控制策略可以使机端电压在电网电压不平衡发生后25ms内恢复正常,实现风力发电系统在不平衡电压下的正常运行。(4)设计三相LCL型逆变器实验平台,通过阻性负载验证该实验平台的有效性,在非线性负载条件下研究了谐波控制算法;最后用逆变器模拟了DFIG风电系统转子侧变流器输出特性,通过仿真与实验对比的方式证明了该三相逆变器实验平台能够有效的模拟次同步、超同步稳态过程以及DFIG运行状态转变的变化过程。

关键词：双馈风力发电系统矢量控制改进锁相环谐波补偿控制不平衡补偿控制