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中点箝位型三电平变换器系统安全工作区的刻画及应用

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电力自动化设备 2019年第12期39卷 1-6,48页

作者：涂春鸣龙柳肖标余雪萍柴鸣湖南大学国家电能变换与控制工程技术研究中心

为了提高中点箝位型三电平变换器的可靠性,基于器件的安全工作区,综合考虑了变换器的拓扑结构、直流母线杂散参数、控制系统的延迟以及温度等因素,推导出了变换器系统安全工作区(SSOA)的数学模型。定量分析了结温和风速对SSOA边界的影响... 详细信息

为了提高中点箝位型三电平变换器的可靠性,基于器件的安全工作区,综合考虑了变换器的拓扑结构、直流母线杂散参数、控制系统的延迟以及温度等因素,推导出了变换器系统安全工作区(SSOA)的数学模型。定量分析了结温和风速对SSOA边界的影响,并分别刻画了结温和风速影响下SSOA的三维立体图形。应用该方法对55 kW/380 V的变换器样机进行保护设计,通过实验验证了基于SSOA所设定的保护边界的有效性,表明SSOA可以保障变换器的可靠稳定运行,提高变换器的可持续运行能力。

关键词：中点箝位型三电平变换器系统安全工作区数学模型结温风速保护设计

严重不平衡负载下盘式对转永磁同步电机的双转子直接转矩控制研究

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电工技术学报 2019年第22期34卷 4678-4686页

作者：罗德荣苏欣贺锐智黄守道湖南大学国家电能变换与控制工程技术研究中心

采用滑模速度控制器的动态主从控制法对盘式对转永磁同步电机进行控制时,其控制性能存在两个问题:①负载突变量较大时转子鲁棒性较差;②严重不平衡负载下从转子存在较大的转速脉动。针对以上问题,该文提出了双转子直接转矩控制与负载转... 详细信息

采用滑模速度控制器的动态主从控制法对盘式对转永磁同步电机进行控制时,其控制性能存在两个问题:①负载突变量较大时转子鲁棒性较差;②严重不平衡负载下从转子存在较大的转速脉动。针对以上问题,该文提出了双转子直接转矩控制与负载转矩补偿相结合的控制策略。该策略对两转子进行直接转矩控制,同时采用负载转矩观测器对两转子的负载转矩进行观测并前馈补偿于控制系统中。实验结果表明,与采用滑模速度控制器的动态主从控制法相比,该文提出的方法提高了转子负载突变量较大时系统的鲁棒性,且在严重不平衡负载状态下,该电机的两转子能在基本无脉动的条件下同步跟随给定转速。

关键词：对转永磁同步电机不平衡负载直接转矩控制负载转矩观测器

弱电网下考虑锁相环影响的三相并网系统相角补偿控制方法

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中国电机工程学报 2018年第20期38卷 6099-6109页

作者：杨苓陈燕东陈智勇罗安周乐明周小平伍文华谢志为国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学)

在多可再生能源发电主导的弱电网中,锁相环的带宽较大时,其引入负阻尼的频率范围也较大,导致系统的稳定性降低。减小锁相环的带宽可以提高系统的稳定性,但会对系统的动态性产生不利的影响。为此,提出一种考虑锁相环影响的三相并网系统... 详细信息

在多可再生能源发电主导的弱电网中,锁相环的带宽较大时,其引入负阻尼的频率范围也较大,导致系统的稳定性降低。减小锁相环的带宽可以提高系统的稳定性,但会对系统的动态性产生不利的影响。为此,提出一种考虑锁相环影响的三相并网系统相角补偿控制方法。该方法通过公共耦合点电压前馈来改变并网逆变器的输出导纳,维持了并网逆变器的输出导纳在系统截止频率处幅值基本不变,并增大系统的相角裕度,解决因锁相环带宽较大引起的系统不稳定问题,并保证了系统的动态响应速度。实验结果验证所提方法的有效性。

关键词：弱电网三相LCL型并网逆变器小扰动导纳建模锁相环相角补偿稳定性

弱电网下锁相环对三相LCL型并网逆变器小扰动建模影响及稳定性分析

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中国电机工程学报 2018年第13期38卷 3792-3804页

作者：杨苓陈燕东周乐明陈智勇周小平伍文华黄旭程谢志为罗安国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学)

在弱电网中,由于锁相环（phase locked loop,PLL）的PI控制器的动态性能,三相LCL型并网逆变器在小扰动情况下控制dq坐标系和系统dq坐标系不再重合,给系统建模与稳定性分析带来困难。为此,提出一种基于导纳模型的三相LCL型并网逆变器小... 详细信息

在弱电网中,由于锁相环（phase locked loop,PLL）的PI控制器的动态性能,三相LCL型并网逆变器在小扰动情况下控制dq坐标系和系统dq坐标系不再重合,给系统建模与稳定性分析带来困难。为此,提出一种基于导纳模型的三相LCL型并网逆变器小扰动建模方法。首先,通过旋转矩阵,将系统dq坐标系下参数变换到控制dq坐标系,建立双dq坐标系之间的交互关系,解决了考虑PLL影响的三相LCL型并网逆变器建模难题。其次,深入研究并网逆变器的输出导纳特性。然后,分析PLL、电网阻抗和LCL滤波器参数在系统dq坐标系下对系统稳定性的影响。随着PLL带宽和电网阻抗的增大,系统由稳定变为不稳定。当系统处于稳态时,有源阻尼系数越大,系统的相角裕度越大,表明系统稳定性提高。逆变器侧电感的变化,对系统稳定性的影响很小。滤波电容和网侧电感的增大,导致系统的相角裕度减小,系统稳定性降低。最后,仿真和实验验证了理论分析的正确性。

关键词：可再生能源发电弱电网三相LCL型并网逆变器小扰动导纳建模锁相环

考虑损耗优化的多电平铁路功率调节器的混合环流注入策略

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中国电机工程学报 2019年第24期39卷 7311-7324页

作者：岳雨霏徐千鸣郭鹏马伏军国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学)

铁路功率调节器(railwaypowerconditioner,RPC)主要承担电气化铁路牵引系统的有功转移和无功、负序补偿。在V/v牵引系统中,多电平铁路功率调节器(multilevel railway power conditioner,MRPC)需补偿无功维持电网电压平衡,此时造成MRPC... 详细信息

铁路功率调节器(railwaypowerconditioner,RPC)主要承担电气化铁路牵引系统的有功转移和无功、负序补偿。在V/v牵引系统中,多电平铁路功率调节器(multilevel railway power conditioner,MRPC)需补偿无功维持电网电压平衡,此时造成MRPC链节功率不平衡,导致链节间电容电压的发散。为抑制电压发散,需注入环流电压和电流。传统注入方案仅注入直流或交流分量,未考虑MRPC功率损耗等性能。针对应用于V/v牵引系统的MRPC,分析其等效电路模型和链节功率不平衡原因;建立MRPC功率损耗模型,提出优化MRPC功率损耗的混合环流注入策略,并以损耗优化为目标,对环流的幅值和初相角进行优化设计。通过仿真对所提出的混合环流注入策略与传统方案进行对比,验证所提方案的正确性和有效性。

关键词：多电平铁路功率调节器无功补偿功率损耗链节电流绝对平均值混合环流注入策略

海岛VSC-HVDC输电系统直流阻抗建模、振荡分析与抑制方法

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中国电机工程学报 2018年第15期38卷 4359-4368页

作者：伍文华陈燕东罗安周乐明周小平杨苓黄旭程国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学)

在向海岛无源网络供电的VSC-HVDC输电系统中,由于逆变站的恒功率特性,以及整流站与逆变站间直流侧阻抗交互的影响,易使VSC-HVDC输电系统的直流侧发生振荡甚至失稳。对此,该文针对整流站提出了一种虚拟阻感性阻抗稳定性控制方法,能有效抑... 详细信息

在向海岛无源网络供电的VSC-HVDC输电系统中,由于逆变站的恒功率特性,以及整流站与逆变站间直流侧阻抗交互的影响,易使VSC-HVDC输电系统的直流侧发生振荡甚至失稳。对此,该文针对整流站提出了一种虚拟阻感性阻抗稳定性控制方法,能有效抑制VSC-HVDC输电系统的直流侧振荡,且不影响逆变站向海岛负荷供电的动态性能。基于所提控制方法,建立了海岛VSC-HVDC输电系统的小信号直流阻抗模型,其包括整流站输出阻抗模型、直流电缆阻抗模型和逆变站的输入阻抗模型。根据Nyquist判据和伯德图揭示了整流站采用传统虚拟电阻稳定性控制在抑制VSC-HVDC输电系统直流侧振荡失效的根本原因：即整流站的等效输出阻抗在电压控制带宽外恶化成负阻性,削弱了系统阻尼。所提振荡抑制方法通过阻感性阻抗的相角超前特性能校正整流站的等效输出阻抗为正阻性,可有效改善系统的稳定性。最后,仿真和实验验证了该文的分析和所提控制方法的有效性。

关键词：虚拟阻感性阻抗阻抗稳定性判据 VSC-HVDC输电系统直流阻抗建模振荡抑制

弱电网下多逆变器并网系统的全局高频振荡抑制方法

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电工技术学报 2020年第4期35卷 885-895页

作者：谢志为陈燕东伍文华王翔宇王自力国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学)

该文提出一种弱电网下多逆变器并网系统的全局高频振荡抑制方法,通过引入公共耦合点(PCC)电压全局变量和并网电流高频分量到逆变器控制环节,可实现多逆变器系统的高频振荡抑制。首先,引入PCC电压的前馈构造出并联逆变器在PCC处的虚拟电... 详细信息

该文提出一种弱电网下多逆变器并网系统的全局高频振荡抑制方法,通过引入公共耦合点(PCC)电压全局变量和并网电流高频分量到逆变器控制环节,可实现多逆变器系统的高频振荡抑制。首先,引入PCC电压的前馈构造出并联逆变器在PCC处的虚拟电阻,抑制逆变器谐波电压与电网背景谐波电压引起阻抗网络的谐波谐振;其次,引入并网电流高频分量反馈构造出并联在逆变器输出滤波电容两端的虚拟阻抗,增加逆变器自身阻尼,抑制多逆变器并联谐振。仿真和实验验证了所提高频振荡抑制方法的有效性。

关键词： LCL滤波器谐振多逆变器并联有源阻尼

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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

基于准PR控制的虚拟同步逆变器故障冲击电流快速抑制方法研究

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中国电机工程学报 2018年第16期38卷 4768-4776页

作者：沈霞黄文帅智康国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学)

传统的虚拟同步逆变器大多采用脱网运行来应对电网故障瞬时产生的大电流冲击,没有考虑到对逆变器本身及公共电网的危害。因此,研究一种适用于虚拟同步逆变器瞬时冲击电流的抑制方法极为重要。该文首先分析虚拟同步逆变器的基本特性,结... 详细信息

传统的虚拟同步逆变器大多采用脱网运行来应对电网故障瞬时产生的大电流冲击,没有考虑到对逆变器本身及公共电网的危害。因此,研究一种适用于虚拟同步逆变器瞬时冲击电流的抑制方法极为重要。该文首先分析虚拟同步逆变器的基本特性,结果表明,由于逆变器输出基波电势不能突变,当电网故障瞬间势必在逆变器输出端口产生一个很大的冲击电流,严重威胁电力电子器件的安全可靠运行及公共电网的稳定性。基于此,提出一种抑制虚拟同步逆变器冲击电流的新方法,即在故障瞬间切换为准比例谐振控制,故障结束后平滑反切回虚拟同步控制。该方法在维持逆变器不脱网的前提下,既可以快速抑制瞬时冲击电流,又可以支持并网点电压。仿真与实验验证所提方法的正确性与有效性。

关键词：虚拟同步逆变器冲击电流模式切换准比例谐振控制