柔性直流输电系统的换流器拓扑结构

为研究柔性直流输电系统的发展趋势,通过分析不同类型的换流阀拓扑结构,比较它们的优缺点,指出采用包含全桥子模块或箝位双子模块的模块化多电平换流器,是未来柔性直流输电技术的发展方向,     

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MMC的柔性直流输电动模装置节点控制器的设计及其动模实验

为了解决目前模块化多电平换流器动模装置所有子模块均由一个阀级控制器控制从而导致的控制系统复杂、系统成本升高等问题。本文提出了一种在阀级控制器和子模块级控制器间加入节点控制器的方案并在此方案上研制了动模装置。节点控制器的加入降低了主机控制器的硬件要求和光纤通道的使用数量,大大地降低了装置成本。同时,主机控制器与节点控制器之间的通讯采用循环冗余校验算法,增加了大容量数据高速传输的实时性和可靠性。通过对动模装置进行稳态实验和功率阶跃实验,结果表明系统能够正确快速地进行有功类物理量和无功类物理量的追踪控制以及子模块电容电压的稳定。     

基于卡尔曼滤波算法的MMC子模块IGBT在线监测方法

柔性直流输电系统中模块化多电平换流器(MMC)的子模块元件经常会发生老化失效进而威胁系统安全稳定运行.为此,以监测子模块状态为目标,提出一种针对子模块绝缘栅双极型晶体管(IGBT)中的开关管和二极管状态同时监测的方法.首先,基于子模块工作状态和各元件状态参数的关系建立数学模型;然后,通过卡尔曼滤波算法滤除传感器测量噪声,防止噪声对计算结果造成影响;接着通过所建立的数学模型实时监测子模块IGBT和二极管的状态;最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建7电平的直流输电系统进行仿真验证.结果表明,所提出的算法估计误差在0.1%以下,满足实际工程中的在线监测要求,可提高系统的可靠性.     

具备故障电流阻断能力的改进型子模块及特性

实际工程中如何实现直流故障电流的阻断是基于模块化多电平换流器(multilevel modular converter, MMC)的柔性高压直流输电(flexible high voltage DC transmission based on MMC, MMC-HVDC)系统中亟须研究与解决的关键问题之一。在分析已提出的子模块拓扑的基础上,提出一种带有双向开关的钳位双电容子模块(clamp double capacitor bidirectional switch sub-module, CDCBSSM)。该子模块拥有双电容,可以输出3个电平,发生故障时将电容反向串联进故障回路中,利用电容的反向电压在抑制故障电流的同时迫使钳位二极管处于偏置状态从而快速切断故障电流且闭锁后电容电压较为稳定。与其他子模块拓扑相比,该子模块单位电容下所需功率器件的数量最少,具有良好的经济性。在MATLAB仿真平台上对该子模块的故障阻断特性进行验证,仿真结果证实该子模块在阻断直流故障电流方面有效,且各功率器件的电压应力也和理论分析相吻合。     

基于MMC变流器柔性直流输电系统 调制方法与损耗研究

对MMC变流器的拓扑和工作原理进行了分析,并通过求解一个工频周期内开关器件电流的有效值和平均值,得出载波移相调制下MMC变流器损耗的计算公式;通过对换流阀损耗进行分段解析计算,得出最近电平逼近调制下MMC变流器的损耗计算公式.根据损耗与子模块个数的关系,得出2种调制方式下,损耗相等时对应的临界的子模块数.然后分析了各系统参数大小的改变对这个临界子模块数的影响,为工程上选择较优的调制方式提供参考依据.最后通过仿真验证了所得结论.     

柔性控制器MMC子模块最优冗余数量双重协同优化方法

柔性直流系统中模块化多电平换流器(MMC)的子模块故障影响系统正常运行,可靠性和经济性的相互制约是MMC冗余数量配置优化的关键问题之一.对此,建立含冗余子模块MMC可靠性和经济性数学模型的多目标优化函数,提出一种柔性控制器子模块冗余数量双重协同优化方法.该方法结合权重系数和NSGAII多目标优化算法的优势,在冗余数量取...     

柔性直流输电的系统实验

通过分析dq0坐标系下电压源换流器(VSC)模型,获知基于VSC的柔性直流输电系统(FlexibleHVDC)可以通过对d轴电流分量和q轴电流分量的解耦控制,获得有功功率和无功功率的独立控制;并基于此设计了柔性直流输电系统换流站的控制器,利用电网电压的前馈控制获得了对功率传输的灵活、准确调节;实验结果表明了方案的正确性,整个系统具有良好的动静态特性.     

基于残差分析的MMC子模块故障定位

针对采用最近电平逼近调制(NLM)方式的模块化多电平换流器(MMC)系统,提出一种新的子模块故障定位方法。将给定的NLM阶梯波波形作为参考,与MMC输出的故障电压波形进行比较而构成残差,通过残差分析并结合子模块位置信息可以实现故障子模块的快速定位。在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建了9电平MMC逆变器系统,仿真结果验证了该故障定位方法的有效性。     

高压断路器状态在线监测系统研究

高压断路器关系到电力系统的安全运行，对断路器状态进行在线监测有助于提高系统的可靠性．首先给出断路器故障诊断所需监测的项目，根据这些监测项目，提出了一种基于DSP和CPLD的断路器在线监测系统，然后具体分析了断路器各状态参数的检测方法及采用的传感器、DSP、A／D转换器、CPLD、通信接口等系统各环节的工作原理及作用．利用系统中DSP强大的信号处理功能。完成复杂的故障诊断运算，为断路器状态监测提供较好的硬件平台.     

模糊控制器在并联有源滤波器(PAPF)中的应用

通过分析有源滤波器直流电容电压控制的不确定因素，采用模糊控制理论，对PAPF直流电容电压的控制进行了研究，实验结果表明了该方法的有效性，并取得了良好的效果。     

应用牛顿法的高压直流输电系统非特征谐波潮流算法

针对高压直流输电系统非特征谐波潮流算法中非线性方程组具有变量多、维数高的特点,采用牛顿-拉夫逊算法迭代求解,提高了非特征谐波算法的收敛性,推导了换流装置交流侧三相电流和直流侧电压及Y、d换流变压器Δ绕组内零序环流的解析式.根据交、直流网络与换流装置的相互关系,组成换流站母线三相谐波电流平衡方程、直流网络谐波电流平衡方程,形成了修正方程式,以统一基波和特征谐波潮流结果为初值,运用牛顿-拉夫逊算法迭代求解全系统非线性方程组.采用该算法计算了南方电网云广±800 kV特高压直流输电系统非特征谐波潮流,计算结果合理,收敛性良好,证明了所提算法的正确性和有效性.     

电力有源自适应格型滤波器谐波电流检测方法

针对有源滤波器谐波检测实时精度高的要求,将线性神经网络应用于自适应噪声对消技术,采用最小均方(least mean square, LMS)误差算法对神经网络进行训练,通过线性神经网络实现的自适应格型滤波器,每个神经元对输入基波和谐波信号并行协同处理,对电网高次谐波分量进行滤波和预测,较常规滤波器有更好的实时性和鲁棒性.仿真和实验结果分析表明,自适应格型检测算法比常规检测方法有更好的实时性和精度,补偿后5、7次谐波电流含有率明显下降,电力有源滤波器APF投入后补偿效果良好.     

用部分电容法计算和消除相间干扰

提出了一种分析金属氧化物避雷器（ＭＯＡ）相间耦合电流的简化计算模型,并且运用部分电容法算出了不同电压等级下的相间耦合电流,计算结果与实测数据一致,为在线监测ＭＯＡ避雷器减小相间干扰提供了方便可行的办法。     

直流输电系统的控制策略

从直流输电系统的控制方法与调制功能、多馈入直流系统与交直流系统的协调控制方面对高压直流输电系统的研究现状进行了比较全面的综述．指出了现有研究在系统模型、研究对象、协调控制目标、工程应用方面存在的一些突出问题．并基于实际系统的需要以及控制技术和测量手段的最新成果,对高压直流输电系统的控制策略的评估与优化整合、智能控制方法的应用与协调控制的加强等问题．提出了一些新的研究方法．     

识别模型参数的电压源换流器型直流输电线路纵联保护

针对电压源换流器型直流(VSC-HVDC)输电线路主保护耐过渡电阻能力差、后备保护动作速度慢的问题,提出了一种识别模型参数的VSC-HVDC输电线路纵联保护新原理.该原理将区外故障等效为正的电容模型,区内故障等效为负的电容模型.对于电压等级为±60 kV、电缆线路长为300 km的VSC-HVDC仿真模型,发生区外故障时,识别出的线路对地电容约为80μF;发生区内故障时,识别出的并联电容负值约为-1 000μF.通过判别识别出的电容值的正负,即可区分区内和区外故障.结果表明,该原理不受过渡电阻、线路分布电容和控制方式的影响,灵敏度较高,在各种工况下均能在发生故障后10 ms内准确区分区内和区外故障,具有一定的实用价值.     

基于IR2153的高压直流电源电路设计

利用IR2153器件设计半桥驱动逆变高压电源,电路功能全、结构简洁;输出级采取无电感形式的电压输出叠加方式,特别适用于静电除尘场合吸尘电极肥大的工况使用。     

基于Simulink ＆ PSB的高压直流输电系统建模仿真

对高压直流输电系统(HVDC)控制器动态性能的研究是建立在HVDC系统模型之上的.采用Matlab中的PSB工具箱对HVDC系统建模,利用Simulink建立HVDC变参数PID控制器,通过分析和仿真表明,这种建模方法有效,并且与常规PID控制器相比,变参数PID控制器在对HVDC系统的控制上表现出较好的适应性和控制效果.     

基于电压空间矢量的有源滤波器无差拍电流控制方法

零阶保持器和计算时间产生的控制延时,影响有源电力滤波器的动态性能．为提高有源电力滤波器的电流跟踪动态性能,提出了一种基于电压空间矢量的无差拍电流控制方法．该方法利用无差拍电流控制算法确定参考电压矢量,结合电压空间矢量控制方法,可以快速和准确地跟踪参考电流,并可有效抑制系统电压对有源电力滤波器输出性能的影响．仿真和实验证明了该电流控制方法的有效性和可行性．