柔性直流输电用子模块电容器电容值在线获取方法

针对柔性直流输电系统中模块化多电平换流器(MMC)子模块电容器常常会老化失效,威胁系统安全的问题,以监测MMC子模块电容器状态为目标,提出了一种采用自适应滤波器的柔性直流输电用子模块电容器电容值的在线获取方法。首先,利用实时反馈到控制系统的子模块电压和桥臂电流信息,基于离散化处理后的电容器电压、电流以及电容值的关系,实时计算得到电容器电容值;然后,引入自适应滤波技术滤除计算结果的噪声,得到最终电容值的计算结果。利用Simulink仿真平台和阀段试验平台实测数据对所提计算方法进行了验证。验证结果表明,最终的电容值计算结果始终稳定在真值附近,当电压电流测量的不确定度小于1%时,可以保证计算结果误差小于0.5%,能够满足子模块电容器状态监测的需求。     

链式STATCOM直流电压预测与专家控制

从功率平衡的角度分析了链式STATCOM直流侧电容电压波动,建立电容电压波动模型,基于该模型提出了一种积分复位预测方法,可准确预测直流侧电容电压波动.将电压波动预测结果从电容电压检测值中分离,得到电容电压的直流分量进行反馈控制,有效降低了有功电流指令中的三倍频谐波分量.为改善无功突变时系统的动态性能,对电压波动预测结果进行限幅,引入专家PI控制进行电容电压调节.在Powersim仿真环境下搭建了链式STATCOM仿真模型,验证了所提电压波动预测方法的准确性,对比了专家PI控制与传统PI控制的仿真结果,验证了所提控制方法对暂态电容过电压的抑制效果.     

电容串联的实验研究

通过测量直流状态下串联电容上的电压所出现的实验现象,从理论上分析和解释上述现象存在的原因,以及电压表内阻对测量串联电容上电压的影响,说明电容器在直流状态下的串联分压值是不能通过电压表直接测试．     

变压器式可控电抗器在线状态的控制方案

针对目前广泛采用的变压器式可控电抗器控制方案对电抗器本体参数的依赖较大以及未考虑如何有效控制逆变器直流侧电容电压这两个问题,提出了一种新型控制方案。该方案采用了基波分量的提取算法,通过对原边基波电压和基波电流的在线检测,实时、准确地测量当前状态下电抗器的电抗值。该控制方案根据当前状态电抗器的电抗值控制副边绕组电流的幅值,根据逆变器直流侧的电容电压和电抗器原边绕组电压的相位控制副边电流相位,不依赖于电抗器本体的参数。实验结果表明该方案不仅能有效、精确地控制电抗器的电抗值,同时还能有效地控制其逆变器直流侧的电容电压,为电抗器的高性能运行提供了条件;仿真证明该方案的正确性和有效性。     

采用卡尔曼滤波算法的模块化多电平换流器电容值在线估计方法

为预防模块化多电平换流器中子模块电容器老化失效而引发系统安全问题,提出一种模块化多电平换流器子模块电容器电容值在线估计方法.首先,采用卡尔曼滤波滤除传感器采集桥臂信息存在的测量噪声;然后,利用传感器监测桥臂电流和子模块电压信息并对其进行离散化处理,建立电容、电压及电流的数学模型,实时估计子模块电容值的情况;最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建8电平系统进行仿真验证.结果表明,所提出的方法稳态时估计误差在1%以内,能够实现在线估计,有利于预测性防护,提高系统的可靠性.     

基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器

单相PWM整流器直流侧含有2倍基波频率的纹波电能,输出电压随负载变化周期波动.传统方法采用无源滤波的方式,通过在直流侧添加大电容滤除低频谐波电流.但这种电容体积较大,不利于设计高能量密度的变换器.本文利用有功功率解耦的方法,利用直流电容存储纹波电能.可稳定输出电压,减小电容值.然后对控制策略进行研究,使用电压电流双闭环控制方法,实现系统快速响应和稳定特性.该方法通过仿真得到验证.     

基于IUPF算法与可变参数电池模型的SOC估计方法

针对常用电池模型参数固定和适用范围有限的问题,建立受温度和SOC影响的可变参数的Thevenin模型,并利用实验设计(DOE)方法和最小二乘法对模型参数进行辨识.针对系统噪声较大时影响算法估计精度的问题,提出了一种改进的无迹卡尔曼粒子滤波(IUPF)算法.将系统状态噪声和量测噪声两者同时引入到采样点中,对其进行对称采样处理,同时将其引入到算法计算过程中以保证算法的精度.在可变参数Thevenin模型基础上采用的IUPF算法,在保证模型适用范围的同时减小了噪声对系统估计精度的影响.实验及仿真结果表明,基于IUPF算法与可变参数电池模型的SOC估计方法在解决现有电池模型适用范围有限、保证模型精度的同时,在多个温度下对SOC有较高的估算精度.尤其在系统状态噪声、量测噪声影响较大时,算法估算精度有了明显提高,且对由模型参数所带来的扰动具有良好的鲁棒性.     

基于混合储能系统的双馈风力发电系统直流电压控制策略

风电系统故障及其处理过程中,双馈电机双变流器间会产生不平衡有功功率,导致直流母线电压变化引发电容击穿.基于变流器和直流电容的模型提出混合储能装置中超级电容器和蓄电池的协调控制策略,依据经验模态分解法提取直流侧功率幅值变化的高、低频分量控制DC/DC变换器,进一步计算了混合储能装置的容量约束方法,并通过MATLAB搭建模型验证上述策略.仿真结果表明:该方法能减少故障期间电机直流侧不平衡功率,稳定直流侧电压,提高系统的高-低电压穿越能力.该方法易于工程实现,可为风电机组配备故障全程穿越控制技术提供参考.     

输出过采样闭环系统辨识方法中最优过采样率的选择

提出了一种基于输出过采样技术的线性离散时间闭环系统辨识方法 ,通过对输出端施加过采样 ,将原闭环系统模型转化为过采样模型 .对于输出端白噪声、有色噪声干扰 ,分别利用最小二乘辨识算法和误差预报算法辨识出过采样模型 ,进而计算出原闭环系统的模型参数 .辨识结果中模型参数的估计误差服从均值为0的正态分布 ,方差由过采样率决定 ,据此推导出了使参数估计误差最小化的最优过采样率的计算方法 .该方法实现简单 ,运算量小 ,估计精度高 .仿真实验表明 ,当信噪比大于 15dB时 ,该方法的估计精度可达98% ;当过采样率为 15～ 2 0时 ,算法具有最优的辨识精度     

以MMC接口互联的交直流混合微电网协同预充电控制

研究了交直流混合型微电网中MMC的启动预充电控制策略,讨论了联网以及孤岛运行模式下子模块电容电压的建立过程.联网运行模式下采用交流子网充电;孤岛运行模式下,根据黑启动电源的分布情况以及储能单元的荷电状态来选择预充电方式.通过MATLAB/Simulink仿真对不同运行工况的预充电策略加以验证,结果表明该预充电控制策略保证了系统不同运行方式下电容电压的稳定,实时性较好,充电速度较快.     

离散傅里叶变换在异步电机参数辨识中的应用

矢量控制系统中需要用到的参数较多,能否获得良好的调速性能往往取决于电机参数的准确性。由此,对一种采用离散傅里叶变换的参数辨识方法进行了研究。通过空间电压矢量算法实现相应的电压激励的产生,并注入电机,根据电机等效特性辨识出电机参数。为了提高定子电阻的辨识精度,利用最小二乘法对传统的直流实验进行优化。针对单相交流实验和空载实验中,检测电压和电流信号可能出现的干扰信号,利用离散傅里叶变换的方法以减少误差,实现对电机的电流幅值、电压幅值及其功率因数的测量,进而准确辨识电机定转子电阻、定转子漏感和互感。为了对辨识参数的准确性进行验证,将所辨识参数在异步电机矢量控制系统进行应用。实验结果表明:所辨识的参数具有较高的准确性。本辨识方法模型简单,易于实现,具有广阔的应用前景。     

级联型STATCOM直流侧电容电压平衡

在链式STATCOM装置中,直流侧电容相互独立,支撑每个H桥直流侧电压。电容电压的恒定是保证静止无功补偿装置安全稳定运行的前提条件。本文针对静止无功发生器直流侧电容电压的不稳定问题,提出了一种基于载波移相调制的直流侧电容电压平衡控制方法,该方法通过采用PI调节与基于直流电源能量交换相结合的直流侧电容电压的平衡控制方法,有效地提高了STATCOM装置的稳定性。仿真结果验证了所提直流侧电容电压平衡控制策略的有效性与可行性。     

静电激励纳米梁超谐共振电容控制

为研究静电激励纳米梁非线性振动的超谐共振控制问题,以Euler-Bernoulli梁为模型,提出一种非线性振动电容控制方法。纳米梁平行板电容器形成于纳米梁与平行极板间,其电容值随纳米梁的振动而变化,电容式传感器根据电容变化提取振动信号、产生控制电压。控制电压作为控制信号输入控制器控制纳米梁的非线性振动。应用多尺度法求得系统超谐共振的幅频响应方程,分析了振动方程解的稳定性,以及交流激励电压幅值、阻尼、反馈增益参数对系统振动稳定性及振幅的影响规律。应用数值分析方法得到纳米梁振动稳定性与纳米梁参数之间的关系,求得振动响应的稳定解。结果显示:当无量纲阻尼由0.017 5增大至0.020 3或是激励电压幅值减小至1.8 V时,最大振幅分别衰减40%和50%左右;增大阻尼和反馈增益参数能够削弱甚至消除纳米梁超谐振动的非线性特性。该研究结果为控制纳机电系统非线性振动提供了一种新的理论方法。     

一种基于最小绝对值估计的闪变电压的测量

对于电能质量分析来说,测量电压闪变是非常有必要的.本文提出了一种新的测量电力系统电压和闪变电压向量的新方法,即用最小绝对值状态估计算法进行测量.本文主要研究采样数据窗的大小、采样频率以及采样点数对电压幅值和相位估计的影响.     

一种PWM整流器虚拟磁链矢量重构方法

电压型脉宽调制( pulse width modulation,PWM)整流器的虚拟磁链矢量可以由电网电压矢量进行积分得到,实际中常用一阶低通滤波器代替纯积分环节来消除直流偏置误差和抑制高频次谐波干扰,但一阶低通滤波器的引入也会带来电网电压幅值衰减和相移,从而导致虚拟磁链观测不准确. 为消除一阶低通滤波器对虚拟磁链观测的影响,本文提出一种基于矢量重构技术的观测方法,通过分析一阶低通滤波器的幅频特性和相频特性,分别对滤波后的电压矢量幅值和相位进行重构,可实现虚拟磁链幅值和相位的精确估算. 该方法应用于虚拟磁链定向的电压型脉宽调制整流器直接功率控制系统. 仿真和实验结果表明,与传统的一阶低通滤波器策略相比,该方法提高了虚拟磁链的估计精度,有效抑制了直流母线电压动态响应波动,更有利于滤除网侧电流谐波.     

预充电开关投切并联电容器合闸涌流抑制技术

电网中投入并联电容器时会产生合闸涌流,过大合闸涌流会诱发断路器分闸时的重击穿,危害电力系统的稳定运行、缩短用电设备的使用寿命。为此,提出一种预充电开关投切电容器的策略来抑制电容器投入电网时产生的合闸涌流,理论分析了预充电开关投切电容器的工作原理;提出了预充电开关投切电容器的电路模型;借助PSCAD仿真软件对预充电开关投切策略进行仿真验证,并分析了断路器的合闸时间分散性对合闸涌流抑制效果的影响。仿真结果表明,预充电开关投切电容器策略可以有效抑制合闸涌流,在准确合闸时可以将三相涌流分别减小至1.12p.u.、1.73p.u.和1.25p.u.,A相的合闸涌流可降低约70%,采用预充电开关投切电容器也大大缩短了合闸暂态过程持续的时间,证明了预充电开关投切策略的有效性。     

RLS算法在碳基超级电容器参数辨识中的应用

为改善传统碳基超级电容器模型不能同时兼顾简易性和精确性的缺点,提出一种解决碳基超级电容器模型参数辨识问题的新方法.构建一种能充分描述超级电容工作特性的参数辨识电路模型,采用带遗忘因子的最小二乘法(RLS)对电路参数进行辨识,并通过恒流充电实验方法及仿真研究对充电过程的电压和电流进行测量和比较.研究结果表明:该电路模型能克服传统最小二乘法易出现数据饱和的缺点,得到更为精确的模型辨识参数.     

开关电感型Z源三电平逆变器直流链电压间接控制

为了研究开关电感型Z源三电平逆变器的内在特性以及直流链电压的控制策略.文章分析了此逆变器3种不同工作状态,采用小信号建模方法对该逆变器直流侧建模.由于直通零电压的存在,直流链电压为一系列高频方波信号,不易检测,而Z源网络电容电压为非脉动量与直流链电压又有一种线性关系,因此通过控制电容电压来间接控制直流链电压比直接控制直流链电压更简单易行.在详细分析系统小信号模型的基础上,设计了PI控制器,通过控制Z源网络电容电压间接控制直流链电压.仿真结果验证了小信号模型的正确性及控制器的有效性.     

基于低频电压注入的自适应绝缘检测方法研究

本文提供了一种基于低频电压注入的自适应绝缘检测方法,该方法对直流电源系统外加RC回路注入低频电压信号,通过采样电容两端的实时电压值,计算出电动汽车的绝缘阻值,并利用两个电容的电压补偿功能,使得采样电压值不会突变,保证绝缘检测的精度和可靠性,该方法可避免绝缘电阻检测电路本身降低电动汽车绝缘电阻的问题。通过搭建实际电路进行测试,验证了该方法能够准确地检测出绝缘电阻值。     

Sigma-Point卡尔曼滤波用于OFDM载波频偏估计

对于非线性的动态状态空间模型,扩展卡尔曼滤波（EKF）通过泰勒展开拟合系统的状态和观测方程,以获得对状态值的估计,但其存在估值波动大、收敛慢等缺点;而基于Sigma—point点的卡尔曼滤波方法,则是通过确定性采样实现统计特性上的近似,从而获得更为准确的高阶统计特性．为此,建立了正交频分复用（OFDM）载波频偏的动态状态空间模型,并将Sigma．point卡尔曼滤波用于其频偏估计．仿真结果表明,该类方法可以捕捉更为准确的高阶特性,其估值准确、收敛速度快、波动小、对观测噪声大小不敏感．