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兆瓦级宽频带阻抗测量装置设计及其控制方法

中国电机工程学报 2018年第14期38卷 4096-4106页

作者：伍文华蒲添歌陈燕东罗安周乐明周小平杨苓何志兴国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学)

为了测量新能源发电基地内大型光伏、风力等新能源发电装备的频域阻抗特性,提出了一种兆瓦级宽频带阻抗测量装置设计及其控制方法,该测量装置可接入35kV待测新能源并网发电系统,测量频宽为10Hz～1kHz。首先分析了阻抗测量的基本原理并... 详细信息

为了测量新能源发电基地内大型光伏、风力等新能源发电装备的频域阻抗特性,提出了一种兆瓦级宽频带阻抗测量装置设计及其控制方法,该测量装置可接入35kV待测新能源并网发电系统,测量频宽为10Hz～1kHz。首先分析了阻抗测量的基本原理并推导了待测系统在dq坐标系下的阻抗矩阵计算公式;然后介绍了所提阻抗测量装置的总体设计方案,并重点分析了电压扰动注入单元各部分的设计,包括功率子模块设计、LC输出滤波器设计和耦合变压器设计;电压扰动注入单元采用多功率子模块级联的结构,各功率子模块由三相不可控制整流、高频隔离DC/DC变换器和单相H桥模块先后串联构成;根据兆瓦级宽频带阻抗测量装置高压大容量和宽频带输出的要求,针对电压扰动注入单元提出了一种级联H桥模块调制比固定,通过实时调整高频隔离DC/DC变换器的输出电压来控制扰动注入单元输出电压幅值的控制方法,该方法输出电压畸变率低且控制简单可靠。最后,Psim仿真验证了所提阻抗测量装置设计和控制方法的有效性。

关键词：阻抗测量装置新能源发电基地宽频带阻抗测量级联变换器电压扰动注入

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基于级联H桥变流器的双向功率阻抗测量装置

电力电子技术 2022年第7期56卷 49-53页

作者：赵静波周前王伟淘马俊鹏国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏南京211103 四川大学电气工程学院四川成都610065

新能源并网变流器大规模接入电网诱发了许多宽频振荡事故,并网变流器与电网的阻抗特性不匹配是此类宽频振荡问题的根源。因此需精确实测新能源并网换流器的阻抗特性,以评估新能源接入后的系统稳定性。为此,提出了一种基于单相级联H桥变... 详细信息

新能源并网变流器大规模接入电网诱发了许多宽频振荡事故,并网变流器与电网的阻抗特性不匹配是此类宽频振荡问题的根源。因此需精确实测新能源并网换流器的阻抗特性,以评估新能源接入后的系统稳定性。为此,提出了一种基于单相级联H桥变流器的双向功率流阻抗测量装置,通过所提控制策略,可在子模块无直流电源供电情况下,实现5~2 000 Hz范围内扰动电流的注入,所提控制策略简化了装置拓扑,提高了装置功率密度。通过半实物实验验证该阻抗测量装置获取谐波阻抗的精确性。

关键词：变流器阻抗测量装置双向功率流

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高速列车dq阻抗测量方法及其装置设计

中国电机工程学报 2020年第22期40卷 7230-7239页

作者：肖冬华胡海涛潘鹏宇宋依桐陈司懿西南交通大学电气工程学院四川省成都市611756

高速铁路供电系统常因高速列车和牵引供电网的"阻抗"特性不匹配,出现一系列宽频带振荡和不稳定问题。精确评估二者的阻抗特性是解决此类问题的重要手段。目前牵引供电网阻抗的获取技术已较为成熟,而高速列车阻抗的评估方法尚有不足,且... 详细信息

高速铁路供电系统常因高速列车和牵引供电网的"阻抗"特性不匹配,出现一系列宽频带振荡和不稳定问题。精确评估二者的阻抗特性是解决此类问题的重要手段。目前牵引供电网阻抗的获取技术已较为成熟,而高速列车阻抗的评估方法尚有不足,且缺乏相应的装置。该文首先基于电压扰动串联注入的方式,提出一种新型的高速列车dq阻抗测量方法。该方法通过Hilbert变换和非对称Park变换获取dq坐标系下的响应电压、电流信号,进而计算高速列车的dq阻抗特性。然后相继提出一种基于模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)结构的阻抗测量装置总体设计方案,给出电压扰动单元主电路的设计及其控制方法。最后,利用MATLAB/SIMULINK仿真验证所提基于非对称Park变换的高速列车dq阻抗测量方法及其装置设计的有效性。相比传统的单相系统dq阻抗测量方法,该方法无需重新设计扰动,有效减少扰动注入的次数,简化扰动设计和测量过程,且该装置设计方案可为开发高速列车阻抗测量装置提供重要参考。

关键词：阻抗测量装置高速列车谐波电压扰动模块化多电平变流器非对称Park变换

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新能源发电阻抗特性测量技术及装备研究

新能源发电阻抗特性测量技术及装备研究

作者：蒲添歌湖南大学

学位级别：硕士

为了应对日益严峻的环境污染问题,新能源发电技术开始被广泛应用于实际生活当中。新能源发电作为一种清洁环保、可持续的能量来源,能够在满足能源需求的同时减少对环境的破坏。而新能源并网设备与待连接非理想电网相互耦合,会导致并网... 详细信息

为了应对日益严峻的环境污染问题,新能源发电技术开始被广泛应用于实际生活当中。新能源发电作为一种清洁环保、可持续的能量来源,能够在满足能源需求的同时减少对环境的破坏。而新能源并网设备与待连接非理想电网相互耦合,会导致并网系统产生谐振或不稳定,严重影响电能质量。这一类因为系统互联所导致的系统稳定性问题,采用阻抗稳定性分析方法能够快速、准确的分析出导致系统不稳定的原因以及可能发生谐振的频率范围。为分析新能源发电并网系统的稳定性提供有效地解决途径,本文提出了一种用于新能源发电阻抗特性测量装备的设计方法,该测量装备可直接接入待测新能源发电并网系统,测量频宽为l0Hz-lkHz。(1)本文首先介绍了新能源发电的稳定性分析方法及其阻抗建模现状。比较了不同状态空间模型分析方法对阻抗计算结果的影响,选择状态空间频域阻抗建模的方法来分析并网系统稳定性,该方法能够简单快速的计算得出系统阻抗,且适用于各频域下的阻抗模型分析,能够提高阻抗计算效率。本文考虑了电流控制和带锁相环结构对新能源发电系统的影响,建立了新能源发电装备在dq域下的阻抗模型分析阻抗特性;基于阻抗比稳定性判据,分析了新能源发电的稳定性与阻抗参数之间的关系。研究了新能源发电装备在dq域下宽频带阻抗测量方法;研究了并联扰动电流注入和串联扰动电压注入两种不同扰动注入方式对阻抗测量的影响,最终选取串联注入扰动电压源的注入方式来测量阻抗。(2)提出了阻抗测量装置的总体设计方案,并重点分析了电压扰动注入单元各部分的设计方法,包括功率子模块设计、LC输出滤波器设计和耦合变压器设计;电压扰动注入单元采用多功率子模块级联的结构,各功率子模块由三相不可控整流模块、高频隔离DC/DC变换器和单相H桥模块先后串联构成;根据阻抗测量装置高压大容量和宽频带输出的要求,针对电压扰动注入单元提出了一种级联H桥模块调制比固定,通过实时调整高频隔离DC/DC变换器的输出电压来控制扰动注入单元输出电压幅值的控制方法。该设计方案能够测量出新能源发电过程中宽频带下的阻抗特性,通过比较理想阻抗曲线与实际测量阻抗曲线之间的匹配程度,找出阻抗因素对新能源发电的影响。(3)搭建了低压阻抗测量实验平台。详细叙述了低压阻抗测量实验平台的主电路硬件设计、主要电子元件的选取、主要电路模块的功能;设计了针对该平台中宽频带电压扰动注入单元的控制方法;基于Labview软件设计了阻抗计算程序。实验结果验证了本文提出的阻抗测量与分析方法的正确性。

关键词：阻抗测量装置稳定性判据宽频带阻抗级联变换器电压扰动注入