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双馈风力发电机低电压过渡的相角补偿控制策略

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中国电机工程学报 2009年第21期29卷 62-68页

作者：王伟陈宁朱凌志徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江省哈尔滨市150001 国网电力科学研究院江苏省南京市210003

基于撬棒保护(crowbar)的控制方法是双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)实现低电压过渡(low voltage ride through,LVRT)的主要方式之一。在撬棒保护退出后,故障恢复过渡过程中,转子过电流仍有可能损坏变流器。针对上... 详细信息

基于撬棒保护(crowbar)的控制方法是双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)实现低电压过渡(low voltage ride through,LVRT)的主要方式之一。在撬棒保护退出后,故障恢复过渡过程中,转子过电流仍有可能损坏变流器。针对上述问题,通过双馈电机的动态等效模型构建故障过程系统分析模型,深入分析故障发生和电网电压恢复过程中的机端电压相角跳变机制及其对矢量定向精度的影响。在此基础上,提出相角补偿控制原理,改进现有LVRT控制策略,将控制流程分为正常运行、撬棒保护投入、撬棒保护退出和电网电压恢复4个阶段。在正常运行及撬棒保护退出阶段,采用定子磁链定向控制;在撬棒保护投入阶段,封闭转子侧变流器绝缘栅双极型功率管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)的脉冲,网侧变流器保持正常工作;在电网电压恢复阶段采用相角补偿控制。仿真结果表明,所提控制策略能够有效抑制电网电压恢复过程中的过电流。

关键词：撬棒保护双馈风力发电机低电压过渡相角跳变相角补偿

适用于动态电压恢复器的最小能量柔性切换控制策略

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电工技术学报 2019年第14期34卷 3035-3045页

作者：涂春鸣孙勇郭祺姜飞张丽国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 长沙410082 长沙理工大学电气与信息工程学院长沙410004

动态电压恢复器(DVR)采用最小能量补偿策略可有效减少其有功输出,增大补偿时间。考虑到系统电压跌落往往伴随着相角跳变,以及传统最小能量补偿在电网电压跌落和恢复时也会造成负载电压相角偏移,进而影响敏感负荷的安全运行,提出一种最... 详细信息

动态电压恢复器(DVR)采用最小能量补偿策略可有效减少其有功输出,增大补偿时间。考虑到系统电压跌落往往伴随着相角跳变,以及传统最小能量补偿在电网电压跌落和恢复时也会造成负载电压相角偏移,进而影响敏感负荷的安全运行,提出一种最小能量柔性切换控制策略。该控制策略可保证DVR有效减少有功输出的同时,在电网电压跌落时平滑进入最小能量补偿,而在电网电压恢复时又可平滑退出最小能量补偿,DVR输出电压相角在整个补偿过程中做到平滑过渡,由此可解决负载电压的相角跳变问题。此外,考虑到了DVR输出电压约束时的情形,通过对DVR参考电压的动态调节,使其在补偿的各个时期都不超过DVR输出的极限水平。实验和仿真结果验证了理论分析的正确性。

关键词：动态电压恢复器最小能量补偿相角跳变柔性切换

锁相误差对直驱风机故障穿越特性的影响分析及改进策略

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电网技术 2024年

作者：武志韬郑乐王丹苏晨博刘崇茹新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 国网经济技术研究院有限公司清华大学电机工程与应用电子技术系

风电并网系统发生短路故障后，电网电压相角会受系统网络结构及正序增广电阻的影响而产生跳变，锁相环的锁相误差将导致风机输出无功功率欠发或者超发，进而造成对并网点电压的欠支撑或者过支撑，不利于风机及其接入系统的安全稳定运行... 详细信息

风电并网系统发生短路故障后，电网电压相角会受系统网络结构及正序增广电阻的影响而产生跳变，锁相环的锁相误差将导致风机输出无功功率欠发或者超发，进而造成对并网点电压的欠支撑或者过支撑，不利于风机及其接入系统的安全稳定运行。为此，该文以直驱风机为例，提出一种直驱风机网侧变流器电流指令值补偿控制策略，从而抑制锁相误差对风机故障穿越特性的影响。首先，从变流器不同控制环节带宽大小不同的角度出发，揭示故障发生和故障清除时刻锁相误差对风机故障穿越特性的影响机理，分析不同相角跳变特征下锁相误差对风机故障穿越特性的影响；在此基础上，提出一种电流指令值补偿控制策略，所提控制策略无需改变锁相环的控制结构，且具有良好的鲁棒性；最后，基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建直驱风电并网系统仿真模型，验证不同电压跌落深度、不同控制策略切换延时以及不同故障持续时间下所提控制策略的有效性。

关键词：直驱风机故障穿越特性相角跳变锁相误差电流指令值

基于FPGA的伺服驱动SVPWM过调制算法研究与实现

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基于FPGA的伺服驱动SVPWM过调制算法研究与实现

作者：马锐华中科技大学

学位级别：硕士

随着数控技术的发展与进步,对伺服驱动系统的高速高转矩等性能提出了更高的要求。SVPWM过调制算法可以提高伺服驱动逆变器的输出电压,提高伺服电机的最高转速和输出转矩。本文利用FPGA具有并行运算和快速数据处理的特点,研究并开发了一... 详细信息

随着数控技术的发展与进步,对伺服驱动系统的高速高转矩等性能提出了更高的要求。SVPWM过调制算法可以提高伺服驱动逆变器的输出电压,提高伺服电机的最高转速和输出转矩。本文利用FPGA具有并行运算和快速数据处理的特点,研究并开发了一种基于FPGA的SVPWM过调制算法。对比分析SVPWM过调制Ⅰ区和Ⅱ区的幅值相角修正策略,针对过调制Ⅰ区增大电压幅值而相角保持跟随不变、而过调制Ⅱ区需要修正幅值和相角的实现方案,采用相角跳变方式,避免过调制Ⅱ区相角的复杂换算,易于工程实现。针对过调制算法的实现流程,分析了修正电压幅值和计算参考电压矢量涉及的运算问题。针对过调制算法中存在大量除法、三角函数等高负载运算的问题,结合FPGA编程特点及资源匹配,提出了过调制算法FPGA实现的设计方案。基于等面积法推导了过调制系数与控制角的函数关系,结合控制角与修正电压幅值的函数关系,绘制了过调制系数与修正电压幅值的关系曲线。采用查表法,实现了根据过调制系数直接查表获得修正电压幅值,简化计算。同时,采用CORDIC算法迭代计算,实现无法避免的三角函数运算。通过仿真验证了本文设计的过调制算法的可行性。通过FPGA编程设计了过调制模块,完成对参考电压矢量的预先修正。采用0.0001的步长设计过调制Ⅰ区模块和Ⅱ区模块中关系曲线的离线点并存储,在计算过程中通过偏移地址查表修正幅值相角。为了覆盖[-π,π]整个范围的三角函数运算,在CORDIC迭代基础上采取前置处理和输出处理,并实现参考电压矢量和输出电压分量的计算。通过仿真验证了过调制模块计算的正确性和精度。搭建了实验平台,对本文提出的基于FPGA实现的过调制算法进行了对比实验,结果表明,采用过调制算法伺服电机最高转速可提高7.4%,验证了基于FPGA的过调制算法的有效性。

关键词： SVPWM过调制伺服驱动 FPGA 相角跳变查表法 CORDIC算法

动态电压恢复器平滑启停与能量自恢复控制技术研究

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动态电压恢复器平滑启停与能量自恢复控制技术研究

作者：孙勇湖南大学

学位级别：硕士

随着经济的快速增长和现代化建设的不断推进,电能因清洁方便、实用高效的特点,成为生产生活中最为广泛应用的能源之一。然而,近年来电力系统规模日益扩大,电力电子技术的大量使用与迅速发展,使得电能质量问题日趋严重。其中,电压跌落已... 详细信息

随着经济的快速增长和现代化建设的不断推进,电能因清洁方便、实用高效的特点,成为生产生活中最为广泛应用的能源之一。然而,近年来电力系统规模日益扩大,电力电子技术的大量使用与迅速发展,使得电能质量问题日趋严重。其中,电压跌落已成为最普遍的电能质量问题。另一方面,在高端制造业中敏感负荷的大量应用使得电力用户对电能质量的要求越来越高,尤其对电网电压跌落问题要求更高。动态电压恢复器（DVR）串联在系统与敏感负荷之间,能解决电压跌落、闪变、不对称等多种电能质量问题,成为保证敏感设备正常工作的有效电力设备。然而,电网电压跌落时往往伴随着相角跳变,DVR进行电压跌落补偿的同时还需对相角跳变进行抑制,否则将影响到相位敏感类负荷的正常运行。此外,对于储能型DVR直流侧的能量恢复方式,一般采用额外充电装置,但会相应带来成本增加和体积增大的问题。针对以上问题,本文在DVR稳定运行范围内提出了平滑启停与能量自恢复控制技术以解决相角跳变及储能型DVR的直流侧能量自恢复问题。本文详尽介绍了DVR系统基本原理,并对DVR稳定运行下的输出电压范围进行了详细分析。综合考虑了电网电压跌落深度、负荷波动幅度以及并联变流器带载能力对DVR稳定运行的影响,深入分析其稳定输出边界。通过建立并、串联变流器的等效数学模型,从保持直流侧电压稳定的并联变流器带载能力角度出发,得到了串联变流器的调制比与电网电压幅度、负荷大小、直流侧电压以及变流器电路参数的关系,由此确定了系统定参数下基于直流侧稳定的DVR最大输出能力。考虑到系统电压跌落时往往伴随着相角跳变,以及传统最小能量补偿在电网电压跌落和恢复时刻也会对负载电压造成相角偏移的问题,进而影响敏感负荷的安全运行,本文提出了一种基于最小能量补偿的平滑启停控制策略。该控制策略可以保证DVR有效减少有功功率输出的同时,在电网电压跌落时平滑进入最小能量补偿,而在电网电压恢复时又可平滑退出最小能量补偿,DVR输出电压相角在整个补偿过程中做到平滑过渡,由此可解决负载电压的相角跳变问题。此外,考虑到了DVR稳定运行下输出电压约束时的情形,通过对DVR参考电压的动态调节,使其在补偿的各个时期都不超过DVR输出的极限水平。同时,为了实现储能型DVR直流侧的能量自恢复,本文分析了负载电压和电网电压的相位关系以及系统有功功率的流动情况,提出了基于相角控制的DVR能量自恢复策略。该控制策略可以保证DVR在电网电压正常时进行能量自恢复,从而省去了额外的充电装置,并结合平滑启停控制技术对该控制策略进行优化,以保证负载电压在能量自恢复初期和末期的整个自恢复过程幅值不受影响、相角跳变得到较好地抑制。最后,通过仿真与实验验证了理论分析的正确性与所提控制策略的有效性。

关键词：动态电压恢复器稳定输出边界相角跳变平滑启停能量自恢复

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动态电压恢复器的关键技术研究

动态电压恢复器的关键技术研究

作者：谭俊华中科技大学

学位级别：硕士

动态电压恢复器（DVR）是设计用于保护敏感负载免受电压跌落的影响的装置。DVR在保护敏感负载的装置中性价比很高，它能有效的补偿电压跌落并且它的造价要比UPS等其它保护装置低廉，这是DVR系统能广泛应用于电力系统中的原因。但是由于... 详细信息

动态电压恢复器（DVR）是设计用于保护敏感负载免受电压跌落的影响的装置。DVR在保护敏感负载的装置中性价比很高，它能有效的补偿电压跌落并且它的造价要比UPS等其它保护装置低廉，这是DVR系统能广泛应用于电力系统中的原因。但是由于DVR系统中的直流储能装置和串联耦合变压器的成本十分高昂，这使得DVR系统的造价仍然较高。本文的目的在于提出新的控制方式，通过有效的利用直流母线中的储能和消除变压器中的直流磁链的方式来减小储能元件的容量和变压器的体积从而达到减小DVR系统成本的目的。在新的控制方式下，DVR系统的直流储能的容量与串联变压器的铁心可以设计得更小从而使DVR系统的经济性更好。 DVR系统对于较长时间的电压跌落的补偿能力很大程度上取决于DVR系统储能元件的容量，储能元件一般为超级电容，其价格十分高。为了减小DVR系统的成本，目前提出了很多策略来更好地利用直流母线中的储能。但是这些传统的电压补偿策略有的只是减小了负载电压的畸变，有的只是DVR输出较小的补偿电压可使直流母线可以释放出更多的能量，都的只是用最小的有功功率来补偿电压跌落。本文提出了一种新的优化电压补偿策略，该策略结合了传统策略的优点并且避免了它们的缺点。该策略通过一个10kVA的DVR系统实验验证，能够有效地延长电压补偿时间并且对负载电压造成的畸变很小。换句话说，在同样的负载条件下，应用该补偿策略可以使DVR系统中的储能元件的容量设计得更小。本文提出的优化补偿策略可以同时适用于对称电压跌落与不对称电压跌落。本文将针对传统的电压补偿策略进行分析与比较，然后本文会提出一种新的优化补偿策略并进行理论分析，最后通过实验验证该策略的有效性。 DVR系统中的串联变压器存在着变压器饱和的问题。变压器的饱和会导致DVR系统损坏同时会中断电压补偿过程。为了防止变压器饱和产生励磁涌流，一般的DVR系统会将变压器的铁心设计成额定值的两倍，这样将导致变压器的体积与成本都十分大。现存的抑制励磁涌流的策略在对恶劣的情况下会使DVR的补偿等待时间达到10ms，对负载电压的影响较大。本文提出了一种新的直流磁链消除方法，该方法可以在3.3ms内有效的消除变压器中的直流磁链从而防止励磁涌流的发生。本文对该直流磁链消除方式进行了理论分析并通过在一个10kVA的DVR系统上进行实验验证了该方法的有效性。本文所提出优化补偿策略和直流磁链消除方法可以有效的利用储能元件中的储能并能有效抑制励磁涌流。因此，DVR系统中储能元件的容量和变压器的体积都可减小，从而降低了DVR系统的成本。同时，本文提出的控制策略对负载电压造成的影响很小，因此可以应用于敏感负载的场合。

关键词：动态电压恢复器(DVR) 不对称电压跌落相角跳变锁相环优化控制策略直流磁链变压器饱和磁链预测串联变压器

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状态切换对交流信号的影响及解决方案

电工技术 2011年第11期 3-5页

作者：杨敏李锦辉于琪西门子电力自动化有限公司南京210000

针对传统继电保护测试仪采用绝对相角模式,导致交流信号相角跳变,引起欠量保护误动的问题,分析了误动产生的根源,探讨了故障前状态与故障状态切换过程中交流信号相角跳变的原因,提出了4种解决方案。通过比较,并结合实际测试情况,确定设... 详细信息

针对传统继电保护测试仪采用绝对相角模式,导致交流信号相角跳变,引起欠量保护误动的问题,分析了误动产生的根源,探讨了故障前状态与故障状态切换过程中交流信号相角跳变的原因,提出了4种解决方案。通过比较,并结合实际测试情况,确定设定故障前时间,使故障前状态持续时间为所加交流信号周期整数倍的解决方案。

关键词：继电保护测试欠量保护误动绝对相角相角跳变状态序列故障前状态

基于d-q变换的动态电压恢复器电压跌落检测方法

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南方农机 2015年第11期46卷 94-96页

作者：周春王天阔华电电力科学研究院浙江杭州310030

DVR的功能主要是针对电压跌落的动态补偿,其实现动态补充的前提是必须迅速、准确的实时检测出电压凹陷的特征量。本文首先总结现有的电压跌落检测方法并分析其优缺点,然后重点研究基于瞬时无功功率理论的d-q变换检测法,并对其进行相应的... 详细信息

DVR的功能主要是针对电压跌落的动态补偿,其实现动态补充的前提是必须迅速、准确的实时检测出电压凹陷的特征量。本文首先总结现有的电压跌落检测方法并分析其优缺点,然后重点研究基于瞬时无功功率理论的d-q变换检测法,并对其进行相应的MATLAB仿真研究。采用基波分量法、峰值电压法、小波变换法等会导致检测结果准确度低、实时性差、适应能力不强的特点,而采用基于瞬时无功功率理论dq0变换法能够快速准确地检测出三相对称电压的幅值和相位值,在这几种方法中能较好地满足动态电压恢复器装置对检测结果的要求。

关键词：动态电压恢复器电压跌落 dq0变换相角跳变

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