高压直流换流器动态数字仿真的等值电路法

本文给出了一种高压直流换流器的暂态数学模型——等值电路法(ECM)。这种方法以简单、明晰的方式描述了换流器阀的所有可能的导通模式。通过所给出的换流器数学模型,对单桥和双桥高压直流系统编制了数字仿真程序,并对正常和故障状态进行了仿真计算;其结果表明,此方法是灵活、可靠的,并且计算量小,占用计算机内存少。用本文方法所编制的程序可为高压直流系统的设计、运行和科研提供一种方便、经济可行的计算机动态或暂态分析工具。     

高压直流输电换流器拓扑结构研究

近年来,高压直流(HVDC)输电在电力系统中起着越来越重要的作用。本文对轻型高压直流输电系统中电压源换流器的两种不同的拓扑结构进行了研究。介绍了VSC-HVDC的PWM控制方法,并在Matlab/Simulink环境中对两种结构的电压源换流器进行了仿真,并提出了空间矢量PWM法在高压直流输电系统中的应用。最后给出了仿真结果。     

大型光伏电站直流升压汇集接入系统建模与数字仿真

以大型光伏电站为主要研究对象,针对性地研究其汇集系统.通过分析多种现有光伏电站换流器接线方式的优缺点,提出一种新型的大型光伏电站直流升压汇集系统拓扑;建立基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)技术的高变比DC/DC换流器和DC/AC换流器拓扑,并对大型光伏直流升压汇集接入系统进行建模及数字仿真;基于系统直流侧故障的原理和模型短路故障状态,比较、分析仿真结果,总结出故障特性.研究成果可为直流升压汇集系统新型设计及基于MMC的多类型换流器控制提供参考与借鉴.     

含光伏的环状直流配电网仿真分析

构建合理的直流配电网络是发展直流配电的首要任务,并随着电力电子技术的日趋成熟,直流配电成为可能。本文基于电压源换流器技术,提出了一种含光伏的环状直流配电网,通过采用单极和双极供电的形式,分析了系统的稳态和暂态特性,并通过合理布置直流滤波装置,减小系统的谐波。仿真结果表明,提出的配电网模型及解决谐波的方法是可行的。     

《电力电子技术》课程研究型教学的案例设计与探讨简

以《电力电子技术》课程可控整流和有源逆变电路的教学内容为分析对象,创新教学方法,以高压直流输电（HVDC）为典型的教学案例,讨论了该内容的教学特点和难点,分析了课堂理论与工程实践之间的密切联系.文中从三相桥式整流、有源逆变电路、基于12脉波换流器的HVDC系统原理及控制方法进行分析,采用EMTP软件搭建了整流站、逆变站以及HVDC异步联网的仿真实验平台,克服了传统实验教学依赖硬件装置、互动性差的缺点,为《电力电子技术》课程研究型教学提供了新的思路和方法.     

《电力电子技术》课程研究型教学的案例设计与探讨

以《电力电子技术》课程可控整流和有源逆变电路的教学内容为分析对象,创新教学方法,以高压直流输电(HVDC)为典型的教学案例,讨论了该内容的教学特点和难点,分析了课堂理论与工程实践之间的密切联系。文中从三相桥式整流、有源逆变电路、基于12脉波换流器的HVDC系统原理及控制方法进行分析,采用EMTP软件搭建了整流站、逆变站以及HVDC异步联网的仿真实验平台,克服了传统实验教学依赖硬件装置、互动性差的缺点,为《电力电子技术》课程研究型教学提供了新的思路和方法。     

城轨牵引系统对主变压器降容率的影响分析

以轨道交通集中供电方式为例,分别建立了交、直流2种牵引方式下的12脉波、24脉波整流供电系统模型,研究在不同牵引、整流方式下谐波电流对主变压器降容率的影响。研究结果表明,降容率随直流电阻损耗增大而减小;相比12脉波整流,24脉波整流对主变降容率影响较小;降容率随牵引负荷功率增大而减小。研究结果对轨道交通牵引系统整流器方案选择、牵引方式选择和主变压器容量确定提供了依据。     

适合分布式光伏发电接入的交直流混合低压配电系统的研究

针对传统的交直流混合微网中的能耗大,孤岛检测可能失败等问题。本文提出一种适合分布式光伏发电接入的交直流低压混合配电网,直流电直接给直流家用电器供电,交流电网给交流电器直接供电,这样既能减少能量转换过程中电能的损耗又有良好的经济性。交直流电网之间的连接采用24脉波晶闸管双向换流器,既可以降低损耗,又可以防止孤岛检测失败。光伏最大功率跟踪采用电导增量法,换流器的控制采用恒压控制以维持母线电压稳定,仿真结果证明方案的可行性。     

适用于大规模风电场的MMC-HVDC控制策略研究

风电场柔性直流并网是大规模风力发电的关键问题之一,而模块化多电平换流器(MMC)是风电场柔性直流并网的发展趋势。本文提出一种适用于大型风电场的MMC-HVDC控制策略,通过建立MMC数学模型,将分层控制思想引入到MMC-HVDC控制中,具体划分为系统级控制、换流器控制及模块电压控制3个层次;此外,为了进一步增强系统侧MMC的动态性能,采用反馈线性化方法设计内环电流控制器,提出一种改进的分组式电容电压排序方法,以平衡直流电容电压。基于实际系统的仿真研究验证了本文提出的MMC-HVDC控制策略的正确性与可行性。     

基于电流变化率的多级直流配电馈线保护研究

线路保护技术不完善是目前制约直流配电网发展的重要因素之一。本文提出了一种可用于具有多级馈线的直流配电系统线路保护方案及其整定方法。利用不同故障位置下,直流电容放电电流变化率不同构成了保护判据,并且在时序上将直流故障的发展过程分为了三个阶段,根据每一阶段的等效电路及故障电流的计算结果对保护进行整定。在RT-LAB实验平台上对该线路保护方案做了一系列性能测试。仿真结果表明,所提出的保护方案能够与换流器保护形成配合,分辨故障是否发生在本级线路,保证直流断路器的动作具有选择性,有效地保护直流配电线路。     

12脉波可控整流器的谐波抑制策略

提高12脉波可控整流器谐波抑制能力,提出基于12脉波可控整流器的直流侧谐波抑制策略。该控制策略通过在直流侧附加谐波抑制模块,改善整流器输入电流波形,满足不同负载工况下输入电流谐波抑制要求;根据12脉波整流器交、直流侧电流关系和直流侧理想电流波形,分析并给出谐波抑制模块的输出电压波形,并采用全桥逆变电路调节谐波抑制模块的输出电压。仿真结果表明,该策略能有效抑制整流器输入电流谐波。     

基于交替迭代法的MMC-MTDC交直流混合系统的潮流分析

为解决大规模新型可再生能源的并网和消纳问题,多端柔性交、直流混合输电系统成为近年来研究的热点,且潮流计算分析又是研究其稳定控制及故障分析的基础.对此,建立了基于模块化多电平换流器的多端直流输电系统(MMC-MTDC)的稳态潮流计算数学模型,提出了MMC-MTDC交直流混合系统潮流计算的交替迭代求解法,对交流子系统采用传统的牛顿-拉夫逊计算方法,对直流子系统则采用节点阻抗矩阵形式的Gauss-Seidel方法.最后,在MATLAB软件平台编写交替迭代算法程序,以改进的IEEE 9和IEEE 22节点且包含三端MMC-MTDC的交直流混合系统为例进行仿真计算,结果表明所提出的交替迭代求解法具有收敛速度快、准确性高的优点.     

城市轨道交通混合型能馈式牵引供电装置

24脉波整流器无法回馈列车再生制动能量,从而导致直流母线电压的急剧升高和能量的浪费,而地铁牵引变电站有限的预留空间无法容纳单独的能量反馈装置.为此,本文作者提出了一种混合型能馈式牵引供电装置,该装置由12脉波整流机组和PWM整流器组成,PWM整流器在双向变流的同时还对12脉波整流器进行谐波补偿,该装置兼具了两者的优点:能量双向流动、直流电压可控、谐波含量低、过负荷能力强和设备空间需求小.本文对这种牵引供电装置的工作原理和控制策略进行了分析,并通过仿真和现场实验,对其实际效果进行了验证.     

轻型直流输电系统动态特性的电磁暂态仿真

轻型直流输电系统(HVDC Light)作为一种新型的直流输电技术,采用电压源型换流器,功率开关由绝缘栅双极晶体管组成,克服了传统直流输电系统中的一些缺点,具有良好的应用前景。文章在研究了HVDC Light的工作原理和技术特点后,利用EMTDC仿真软件,着重对HVDC Light在短路情况下的电磁暂态过程进行了仿真;同时对轻型直流输电系统的调节能力、控制策略等进行了详细的分析,为进一步研究轻型直流的实验室装置奠定了基础。     

高压直流输电建模研究

讨论了目前研究交、直流混合电网交直流系统相互作用时在直流建模上存在的模型过度简化及模型选用不恰当的问题;分析了稳定性研究中直流建模的一般方法,指出了简单模型、响应模型和详细模型的基本特征,分析了3种模型的优缺点和适应性.从换相失败的基本机理出发,探讨了引起换相失败的各个因素与换相失败之间的关系.最后在Matlab的Simulink环境中,以一个典型的双桥12脉冲直流系统为例,对交、直流侧发生故障及清除过程进行仿真,得到了详细模型的动态响应曲线.     

基于混合储能的电网友好型分布式电源的控制策略研究

本文提出了一种由间歇式可再生能源发电系统、能量型和功率型混合储能系统组成的分布式电源的控制策略.该控制策略包括直流母线电压控制和交流换流器的电网自适应控制两部分.首先,本文提出了直流侧可再生能源发电及混合储能系统之间的协调控制策略,并利用直流母线电压分区控制和DC/DC变换器多运行模式归一化模型有效地实现了直流母线电压稳定及各种运行模式的平滑切换,优化了锂电池的充放电过程,提高了储能系统的技术和经济性能;其次,提出了基于电压源下垂控制的交流侧换流器的电网自适应控制策略,引入了虚拟阻抗和自同步控制,提高了分布式电源的电网适应性,最后,通过PSCAD/EMTDC的建模仿真,验证了本文控制策略的有效性.     

基于MMC柔性多端直流配电系统的改进协调控制研究

针对模块化多电平变流器多端直流配电系统,提出了一种改进协调控制策略。该控制策略是对下垂控制改进,改进的策略避免了直流网络在功率发生较大程度变化时出现过电压。在此背景下,设计了基于半桥型模块化多电平换流器(Half-bridge Modular Multi level ConverterHBMMC)的四端柔性柔性多端直流配电系统。本文首先分析了模块化多电平换流器的基本原理,然后在此基础上设计了四个模块化多电平换流器的控制和内部环流并在基础上改进了协调控制策略,最后用PSCAD/EMTDC平台搭建了21电平MMC验证仿真模型,最后仿真结果验证了:稳定时,各级控制器间的相互配合使得所构建模型可行性;系统在任意一端换流站故障退出后仍具备稳定运行的能力,可以最大限度地维持直流电压的稳定。     

基于新型换流变压器无源滤波器的设计

针对新型高压直流输电模拟系统12脉波整流器与逆变器产生的谐波,设计了基于新型换流变压器的无源滤波器系统。通过理论推导和分析,确定了系统的谐波成分。在兼顾谐波含量、无功功率补偿量及谐波滤除率的基础上,考虑到投资成本以及滤波效果,确立了滤波器的结构和形式,并给出了设计实例。通过仿真计算,验证了基于新型换流变压器的无源滤波器系统具有良好的滤波性能及无功补偿作用,说明了设计方法的正确性。该方法对实际工程具有指导和参考价值。     

MMC平均值模型在直流电网中的适用性分析

为了弥补原有AVM在仿真直流故障及换流器闭锁等方面精度不足的问题,研究了模块化多电平换流器(MMC)的平均值模型(AVM),在电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)电网中的适用性.本文从MMC换流器拓扑的角度出发,提出了改进的AVM,采用MMC的电磁暂态(EMT)详细模型搭建的4端MMC型直流网络为基准,对比发现AVM有效的前提是MMC精确模型中的电容值足够大,以使得MMC中每个子模块(SM)的电容电压近似恒定.仿真证明:本文所提改进平均值模型能够精确仿真直流故障时换流器闭锁等工况,对MMC建模有着重要的工程指导意义.     

多端DC-AC系统的潮流计算

对于含多端直流输电网络的交直流电力系统,本文提出了一种对交流和直流系统分别采用牛顿法进行顺序迭代潮流计算的数学模型和算法。该算法可以有效地考虑换流器的各种控制方式,同时确定换流变压器分接头的位置。算例表明,本算法的数学模型灵活具有通用性,收敛性好。