同相牵引供电系统平衡补偿的最优模型

为消除同相牵引供电系统中的三相不平衡、滤除谐波、补偿无功,讨论了平衡变换的两种最优补偿模型:以波形质量最优为目标的波形畸变最小模型和以获得最佳负载为目标的最佳负载模型.通过仿真分析了系统电压畸变时两种补偿模型的补偿效果.结果表明,波形畸变最小模型使系统只提供负载所需要的基波有功电流,最佳负载模型将不对称的单相负载变成三相(或两相或四相)对称纯阻性负载.在三相系统电压对称无谐波时,两者补偿特性一致;当三相系统电压不对称有谐波时,两者补偿特性有区别.     

电-氢多能互补型微电网的VSG平衡电流控制方法

多能互补型微电网将具有互补性的多种能源集中于同一并网系统,可有效提高微电网的能源利用效率及供电可靠性. 虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）技术,实现分布式电源的友好并网. 然而,在非理想运行情况下,当电网电压出现不平衡时,传统的VSG控制不具备抑制负序电流的能力,将导致微电网三相并网电流不平衡,因此提出一种基于电-氢多能互补型微电网的VSG平衡电流控制方法. 本文搭建了包含光伏及储能系统的电能系统模型,和包含电解槽-氢储能-燃料电池系统的氢能系统模型;分析了VSG的基本原理,通过VSG并网小信号模型的分析,对控制参数进行了设计,提高了系统的稳定裕度;定量分析了不平衡电流的产生原因,通过改进dq坐标系下电流指令计算方法,抑制了负序电流,保证电-氢多能互补型微电网的电能质量. 最后仿真验证了多能互补微电网能量管理策略的有效性,仿真结果证明VSG平衡电流控制方法能在电压不平衡情况下实现并网电流三相平衡,最终将冲击电流由52 A抑制至27 A,并显著减小了功率波动.      

矩阵变换器调制策略的鲁棒性研究

矩阵变换器是一种没有中间直流环节的交一交直接变换器，其输入电压的畸变容易影响到输出电压的质量，输出电流的谐波也会通过变换器反馈到输入电流中来，通过对矩阵变换器间接空间矢量法调制策略的研究，提出了调制策略的实时调整原则，该原则能增强矩阵变换器工作的鲁棒性，使矩阵变换器在输入电压不对称、输入电压有谐波等非理想输入电压下，仍然输出理想的三相对称正弦电压，从而在电网电压不理想的情况下，为矩阵变换器的负载提供理想的电压源。     

电网电压不平衡下MMC-HVDC协调控制策略

针对高压直流输电下的电网电压不平衡问题,传统控制策略采用分开抑制负序电流和功率波动,增加了控制的难度,降低了电网稳定性。针对电网电压不平衡问题,文中首先引入功率调节因子,实现电流与功率的协调控制。进一步将比例降阶矢量谐振控制器(PI-ROVRC)作为电流内环控制,比例-积分控制器对电网电流的直流分量实现无静差控制,ROVRC对电网电流中的交流分量进行无差跟踪控制,从而提高MMC交流侧的电流质量。对电网电压不平衡时交流侧的过流问题进一步探讨,采用修正有功功率指令值的方法,将故障时的电流幅值限制在指定范围内,从而提高系统的动态性与可靠性。最后通过PSCAD/EMTDC仿真平台进行仿真验证,结果表明所提控制策略与仿真相符,证明了所提方案可行性和有效性。     

Vx接线组合式同相供电系统建模与分析

作为新一代牵引供电系统的关键技术,同相供电系统设计需要匹配牵引变压器接线方式,优化电能质量综合补偿策略,降低潮流控制器（PFC）容量及其造价。针对高速和重载铁路推广采用的自耦变压器（AT）供电方式和Vx接线牵引变压器,设计了一种组合式同相供电系统。首先,基于该系统各端口接线角关系,建立了三相电网与单相牵引负荷之间的电气量变换模型;其次,利用三相电压不平衡与无功功率综合补偿理论,将相关电能质量限值为约束条件,给出了组合式同相供电系统各端口补偿电流计算方法,提出了潮流控制器动态跟踪补偿控制方案,与已有补偿方案相比,在达到相同补偿目标时所需补偿容量可以减少10%~58%;最后,通过对多种牵引负荷工况下系统运行特性的仿真模拟,验证了上述补偿模型的正确性和控制策略的有效性。      

带并联电抗器补偿的长距离输电线路的功率损耗

针对两端带并联电抗器补偿的长距离输电线路的功率损耗问题,以长距离输电线路等效电路与并联电抗器无功补偿容量分析为基础,分析了空载时线路电流电压分布.获得了两端安装并联电抗器条件下,传输功率变化时,不同长度的超高压500kV线路功率损耗变化的数值模拟曲线.分析结果表明:随着传输功率的增大,线路的功率损耗相对值随之增大;两并联电抗器的线路间隔长度增大,线路功率损耗相对值也将有所增加.     

电力有源滤波器的关联指令分区控制研究

对电力有源滤波器(APF)采用关联指令分区(CRS)控制方法进行了研究．研究了APF中电流补偿关联指令的构成和计算方法，并对采用CRS控制的APF进行了实验研究．结果表明，APF中的控制关联指令由补偿指令电流和电网电压构成；关联指令控制方法用于APF中，能取得满意的补偿效果．     

基于APF的盾构机无功补偿与谐波抑制研究

在盾构机供电系统中,由于目前采用的补偿方案无法在不同工况模式下对系统进行动态无功补偿及谐波治理.为此,提出了在盾构机供电变压器低压侧装设有源电力滤波器(active power filter,APF)的无功补偿与谐波治理方案.首先,在双闭环控制理论的基础上,引入模糊自适应PI控制器以改善APF直流侧电容电压的稳定效果;其次,利用电压控制器的输出和电网电压产生的基波因子相乘得到指令信号,控制APF进行无功补偿和谐波抑制;最后,在Matlab/Simulink环境下进行了仿真.实验结果表明,提出的方法能在负载变化的情况下有效地滤除系统中的各次谐波并提高功率因数,同时该方法不需要进行谐波电流检测,降低了算法的复杂度,能有效降低硬件成本.     

功率四边形、电流四边形和导纳四边形及应用

为解决功率三角形不能解决的一些问题，例如求含谐波电流的非正弦电路的电气参数问题，根据电工理论提出了由视在功率S、有功功率P、无功功率Q和畸变功率N构成的功率四边形．功率四边形也可看成是由基波功率三角形和谐波功率三角形组成的．由功率四边形进一步确立了非正弦交流电路中的电流四边形和导纳四边形，以及它们和功率四边形的相似关系．以现场实测数据为例，利用四边形理论计算了非正弦交流电路中的畸变功率、谐波畸变角、总谐波电流、畸变导纳、谐波导纳等参数．     

考虑电源谐波的无源补偿网络设计方法

目前三相负载不对称系统无源补偿的研究极少考虑电源背景谐波的影响,这与系统实际状态不符.在分析电源背景谐波对无源补偿效果的影响时发现,当电源含有谐波时,补偿网络的电容元件会放大电容支路的谐波电流,进而导致电源的电流畸变率远大于其电压畸变率.针对此问题,提出了一种考虑电源背景谐波的无源补偿网络设计方法,通过在电容支路串联电抗器实现补偿网络电容支路的参数修正,使电容支路在基波下表现为容性,在各次谐波下表现为感性,进而达到抑制电源电流谐波的放大,且不影响补偿性能指标.仿真和实验验证了无源补偿方法的正确性以及参数修正的有效性和可行性.     

基于三电平电压源变流器的同相牵引供电方案研究

提出了基于二极管箝位型三电平电压源变流器的同相供电综合潮流控制器方案.综合潮流控制器(CPFC)装置主要由两个背靠背的单相二极管箝住型三电平电压源变流器构成,主要用于传递有功功率、补偿无功功率及谐波,使得牵引供电系统相对电力系统而言,是一个三相对称纯阻性网络.分析了三电平电压源变流器的主电路结构,提出了三电平载波PWM电流控制和电容中点电压平衡控制策略.Matlab/Simulink仿真结果,验证了该方案的正确性.     

级联H桥APF的CPS-TPWM调制策略及应用初探

电气化铁路牵引负荷的非线性、不对称和波动性所引起的谐波、三相不对称等,会显著影响牵引供电系统的供电质量,并联电容器组无源补偿或带有复杂降压变压器混合补偿的工程措施,其动态补偿性能较差,且系统构造复杂.基于此,提出将级联H桥多电平单相有源电力滤波器(APF)直接接入牵引供电网,并引入载波相移梯形波脉宽调制(CPS-TPWM)策略,实现系统的补偿控制.通过Matlab/Simulink环境下搭建的27个单元的单相级联H桥APF主电路和控制系统模型,仿真验证了补偿控制方案的可行性和有效性.     

电气化铁路同相储能供电系统能量管理及容量配置策略

为进一步降低电气化铁路对三相电网的负序影响,兼顾牵引变电所节能经济运行,提出了一种电气化铁路同相储能供电系统能量管理策略和容量配置方案.首先,以三相电压不平衡度限值为约束,确定了不同负序超标情况下储能装置启动阈值;而后,建立了储能供电系统负序补偿模型,计算储能装置充放电电流;最后,以牵引变电所实测数据为例,给出储能装置容量配置方案,并计算验证了所提能量管理策略的可行性和正确性.研究结果表明：该同相储能供电系统通过实时控制储能装置充放电,可实现负序满意度补偿、负荷削峰填谷、兼顾再生能量利用,负序补偿度由储能装置放电功率决定,削峰填谷效果和再生能量利用率由储能装置启动阈值和储能容量决定;储能容量一定时,越小阈值,再生制动能量利用率越高.     

同相供电有源补偿的特性与最小容量

为确定最小补偿装置容量,对补偿电流、补偿容量和有源滤波装置容量进行了分析.结果表明:补偿装置容量与负载接入的端口无关,改变负载接入端口只能改变三相补偿电流的分布,不改变补偿装置容量;补偿装置容量与负载容量和功率因数角有关,当功率因数角在0～π范围内变化且完全补偿时,补偿装置容量在1.0～1.2倍负载容量范围内变化;补偿...     

含光伏和混合储能的同相牵引供电系统日前优化调度

既有牵引供电系统中以负序为主的电能质量问题以及电分相环节严重制约了其安全、高效运行，目前理想的解决方案是基于对称补偿理论的同相供电技术. 通过同相补偿装置中的直流母线接入光伏发电系统以及混合储能装置，进一步实现再生回馈能量利用和牵引负荷削峰填谷，提高光伏渗透率. 因此，建立了一种同相牵引供电系统优化运行模型，该模型以同相牵引变电所日运行成本最低为目标，以混合储能装置充放电策略、光伏出力以及潮流控制器功率为决策变量，尤其考虑了电网侧三相电压不平衡度约束；进一步将原始优化模型中非线性约束进行线性化处理，得到混合整数线性规划模型，并利用商业规划求解器CPLEX进行求解. 算例分析结果表明:接入光伏与混合储能装置后日运行成本可节省36.45%，且三相电压不平衡度满足国标上限2%的要求.      

三相级联H桥光伏并网控制研究

级联H桥多电平逆变器由于开关管承受应力较小,且并网电流谐波含量低等优点,使得其在高压大容量光伏并网发电系统中,具有广阔的应用前景。级联H桥多电平逆变器光伏并网发电存在光照强度和温度不均匀、光伏板老化或被遮光等问题,会造成级联H桥逆变器各相输出功率不平衡,从而导致并网电流不对称。文章以基于DC/DC变换器的三相级联H桥光伏并网系统为研究对象,提出了一种零序注入法,通过特定方波减去正序外包络电压得到所需零序分量,使得在各相输入功率不相等的情况下,并网电流仍能与电网电压同相。在MATLAB/Simulink环境下进行仿真研究,结果表明,并网电流谐波含量满足IEEE Std.929-2000标准,能够实现单位功率因数运行。     

DWDM系统传输容量分析

采用波分复用技术和光纤放大器是增加光纤系统传输容量的有效方法。本文对１．５５μｍ波长用普通单模光纤和多级光纤放大器的波分复用系统，由色散补偿光纤补偿单模光纤色散，通过保持光纤放大器的输出功率小于饱和功率来限制光纤放大器的非线性和光纤的非线性效应。对波分复用系统中波道间串话和信噪比进行了分析和计算，得到了在波道间距和光滤波器带宽优化选择时的波道串话和信噪比随复用波道数及级联光纤放大器数的关系曲，并计     

基于ESO的PMSG风力发电系统无源自抗扰控制

为实现直驱式永磁同步风力发电系统在低风速下的最大功率追踪,提高风能的利用率,提出了无源自抗扰转速控制策略.利用基于能量成形、PCHD的原理以及扩张状态观测器(ESO)技术,设计出基于ESO的无源电流控制器,同时通过基于反双曲正弦函数的ESO对系统扰动项进行实时性观测并补偿.针对速度调节器响应速度慢、抗负载能力差的问题,设计了基于反双曲正弦函数的速度控制器并得到期望的定子电流.仿真结果表明,该控制方法能保证系统稳定运行,具有较强的转速跟踪性、抗负载能力以及鲁棒性,同时具有较小的电磁转矩脉动.     

用于光伏并网的组合级联式功率转换系统复合功率控制策略研究

根据光伏电站并网要求,分析了HC-PCS拓扑结构及特点,提出HC-PCS对光伏电站有功与无功综合补偿的复合功率控制策略.该复合控制策略兼顾光伏电站的有功平滑和电压稳定需求来确定HC-PCS的输出电流参考值,对HC-PCS输出有功与无功补偿进行协调控制,同时附加变化率控制,充分利用其快速功率调节特性,并且对电池充放电进行保护.对所提出的控制策略进行了仿真验证,结果表明,基于电池储能的HC-PCS可有效改善光伏电站并网特性,有助于提高光伏电站的低电压穿越能力,并对电网提供一定的动态无功支撑.     

改进型感应电机电压模型磁链观测器设计

针对传统电压模型磁链观测器中引入低通滤波器后,带来幅值相位误差及滤波最佳截止频率选择问题,本文提出了一种高通滤波器和低通滤波器串联,且对电压模型中的电压项和电流项分别积分的改进型电压模型转子磁链观测器.文中分析了该改进型磁链观测器性能提高的原因,推导了高通滤波器和低通滤波器引起的幅值和相位误差补偿算法.仿真和实验验证了补偿算法的有效性,并且新的改进型转子磁链观测器在电机全速范围内具有优良的稳态和动态性能,具有较高的工程实践价值.