交直流电场的实用计算与测量研究

未来交直流同塔架设使交直流电场的监测成为评价电力系统对环境影响的重要部分,研究线路周边交直流电场的计算模型、评价标准以及测量系统,对工业生产和人民生活有着重要意义.基于交直流电场强度计算方法及交流电场和直流电场的相互作用表现在表面电位梯度的影响上,提出先对混合电场的直流分量和交流分量分别计算,然后采用叠加模型计算交直流混合电场强度.依据工频交流电场的似稳、低发射特性及直流电场的恒定、微弱零变化特征,分别设计交、直流电场测量元件,并设计交直流电场测量装置,通过试验验证了方法的有效性,为工程实际应用中电场强度测量提供了一套便捷的实现方法.     

交直流混合供电同步发电机稳态性能的仿真

为了考虑磁路饱和和整流绕组因整流元件的开关引起的电流变化对交流绕组电压波形畸变率和直流电压的影响 ,将电机的多回路理论与有限元方法结合建立了交直流混合供电同步发电机的数学模型 ,利用关联变换建立绕组、整流桥与负载间的联接。对发电机不同负载时的稳态性能进行了仿真 ,该法考虑了由于凸极效应、磁路饱和、绕组布置以及定转子齿槽的影响产生的空间谐波磁场的作用。计算结果与实验结果进行了比较证明了数学模型的正确性     

交直流电力集成技术

建立了新型电机的数学模型，为解决关键技术问题提供了理论基础。查明了发电机整流系统特有的低频功率振荡的机理，得出了稳定判据及解决稳定问题的技术措施；通过合理设计，可控制直流电压的浮动范围；综合治理整流过程引起的交流谐波和直流脉动，提高了系统的EMC性能；巧妙地处理了系统的强非线性，从而得出了直流短路和交直流同时短路的冲击电流解析式；提出了根据整流装置输入、输出电压波形进行实时在线故障诊断的原理和方法。在此基础上，将定子3相绕组、12相绕组、整流装置、励磁系统、励磁调节器等集于一体，功研制出性能优良的交直流发电机，能同时提供高品质交直流电源，为独立电力系统的集成化奠定了基础。     

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。     

基于数据驱动的交直流电网分层鲁棒日前优化调度

对于风电并网下基于电压源控制器-高压柔性直流输电(voltage source converter-high voltage direct current transmission, VSC-MTDC)的多区域互联电网日前优化调度问题,提出了基于目标分析级联的分层鲁棒调度模型。为降低风电出力的保守性,采用基于数据驱动的最小体积封闭椭球(minimum volume enclosing ellipsoid, MVEE)多面体集合。为充分发挥VSC-MTDC输电方式的灵活调度能力,以VSC换流站为节点对交直流电网进行分层解构,将跨区域交直流电网的日前调度问题分为高层直流电网多时段联络线协调优化的主问题和低层区域交流电网两阶段鲁棒优化的子问题,并且各个区域交流电网子问题独立并行求解。通过4区域-6节点互联测试网络的仿真求解,证明所提模型有助于风电消纳。     

脉动直流电源对粒子荷电的影响

对于静电除尘,由于所用电压波形不同,除尘效果也各不相同。本文作者对脉动直流电压波形和直流电压波形,在不发生逆电离及发生逆电离情况下粒子的荷电特性进行了此较,得出在电晕功率相同情况下,脉动直流电压波形对粒子的荷电效果优于直流电压波形的结论。     

一种交流转直流电源系统的设计

主要设计了一种交流转直流的电源系统。该电源系统由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路构成,可将220V交流电压转换成为3-12V连续可调的直流电压。在完成各硬件模块设计的同时,使用Proteus软件对电源系统的变压模块、整流模块、滤波模块、稳压模块进行软件仿真,从而实现该系统交直流转换的功能。通过仿真测试,实现了电源系统将220V交流电转换成为3~12V连续可调,最大输出电流为1.2A的直流电,并具有不超过5m V的电压纹波。     

设置扇形边界死区的电压型PWM整流器直接功率控制

利用电压型PWM整流器的数学模型分析了PWM整流器直接功率控制(DPC)的原理,讨论了功率滞环比较器环宽对PWM整流器的影响.为了降低开关频率和减少开关损失,增加功率滞环比较器环宽则引起瞬时有功功率和直流电压波动现象;提出了设置扇形边界死区的控制策略,减少扇形边界误选开关量现象,使瞬时有功功率和直流电压波形趋于平稳.通过Simulink环境下仿真模型的仿真,证明了该策略的可行性.     

神经网络控制器在多端直流输电系统中的作用

提出了神经网络用于多端直流输电系统控制器参数寻优的一种方法.这种直流控制器与传统的PI调节器相比有更好的鲁棒性和自适应学习能力,具有更好的动态性能.控制器采用该策略后,能实现定有功功率控制模式与定直流电压模式之间的自动切换,确保定直流电压控制的换流站故障退出后,仍能实现对直流电压的控制和有功的平衡.通过Matlab仿真实验证明了该控制器对交直流系统稳定有良好的效果.     

一种工作在临界导通模式下的高功率因数的组合型Buck变换器（英文）

提出了一种工作在临界导通模式下的Buck-boost和Buck组合拓扑结构来提高电源功率因数.通过增加一个比较器来判断输入瞬时电压的大小,当其值低于输出直流电压时,转换器由Buck拓扑结构切换到Buck-Boost拓扑结构来消除电流死区.详细的控制策略被分析设计和仿真.同时基于仿真结果,与已有的成果进行了比较.转换器基本的设计参数如下:输入交流电压90-264 V,输出直流电压为80 V,输出功率为80 W.最终仿真结果表明在输入交流电压范围内,转换器达到了96.74%-99.70%的高功率因数.     

电压型PWM整流器直接功率控制系统主电路参数设计

为了解决电压型PWM整流器直接功率控制系统主电路参数设计问题,根据整流器在dq两相同步旋转坐标系中的数学模型建立了其功率控制数学模型. 基于功率控制数学模型,结合整流器直接功率控制系统的特点,推得交流侧电感是由功率、功率滞环比较器环宽及开关平均频率决定的;直流侧直流电压是由交流电压、电感及负载决定的;突加负载时直流侧电容是由直流电压波动、功率、电感及负载决定的. 根据上述影响主电路参数的诸多因素,提出交流侧电感、直流侧电压及直流侧电容的设计方法. 计算机仿真和实验证明了本文提出的设计方法是可行的.     

变压及变压变频电源仿真模块的设计

基于Matlab/Simulink平台,研究了直流变压电源、交流变压电源和交流变压变频电源仿真模块的设计方法。该方法使用受控电压源与自定义非线性的变压及变压变频信号源相结合实现。对直流变压电源信号和交流变压电源信号使用Simulink中已有模块搭建,对交流变压变频电源信号提出了一种将参数存储于矩阵中的S-函数描述方法,并将变压及变压变频信号模型封装为仿真模块,嵌入到Matlab/Simlink平台中,对Simulink的仿真模块库进行了拓展,并通过仿真验证了设计方法的可行性。设计的变压及变压变频电源仿真模块库可为分析电力电子系统的动态行为和性能提供很大的便利,设计思想同样适用于Pspice和Saber等其他电路仿真软件的拓展。     

基于虚拟同步机控制技术的交直流互联电力系统电压稳定控制策略

电压暂降是电力系统正常运行过程中一种不可避免和难以预测的电能质量问题.交直流微电网和交直流配电的发展,使交直流互联方式下交流电网电压稳定问题更加复杂.针对电压暂降治理,提出了一种采用虚拟同步发电机技术的交直流互联方法.根据本文提出的方法,光伏发电和电池储能等直流分布式系统,能自主地参与到对交流电网电压的调节中,从而维持交流母线电压的稳定性.设计并搭建了额定功率为120kVA的仿真平台,对上述控制策略进行了仿真分析和研究,仿真结果验证了所提出控制策略能确保交流母线电压在电网电压暂降早期不会出现较高幅值的跌落,并在电网电压暂降故障排除后较快地恢复其额定幅值.     

三电平变流器直流电压平衡控制方法

为研究三电平变流器直流电压平衡的问题 ,建立了三电平变流器的数学模型 ,详细分析了空间矢量脉宽调制(PWM)的特性和直流环电容电压平衡调节的基本原理 ,提出了一种新型的基于交流电流方向检测的直流电容电压平衡控制方法。该方法通过实时检测三相交流输出电流方向得到方向函数 ,利用该函数选择一个 PWM周期内不同电压矢量作用时间来控制中点电流的方向 ,实现电压平衡。该方法可以使得直流电容电压的平衡不受变流器功率因数过低和功率流向的影响。     

基于扩展Nataf变换的交直流混合系统概率潮流计算方法

随着新型电力系统高比例新能源与高比例电力电子化的“双高”特征日益凸显,交直流混合已成为中国电力系统的典型特征。伴随着可再生能源出力的随机性,交直流混合系统的潮流也表现出随机性。为此,提出一种基于扩展Nataf变换和拉丁超立方采样的交直流混合系统概率潮流计算方法。首先,建立适用于概率潮流计算的交直流混合系统潮流模型。同时,针对Nataf变换无法处理源荷相关系数矩阵非正定的情况,采用一种基于奇异值分解的扩展Nataf变换,并结合拉丁超立方采样进行交直流混合系统的概率潮流计算。此外,针对传统Gram-charlier级数存在节点电压幅值等状态变量概率为负值的情况,提出一种C型Gram-charlier级数以解决该问题。最后,在改进的57节点交直流混合系统中验证了所提方法的有效性。     

单相PWM整流器主电路参数选择探讨

分析并给出了单相PWM整流器交、直流侧滤波参数的选择方法 ,并对功率因数为 1和功率因数不为 1且直流侧电压低于交流侧网压峰值的两种工况进行了仿真 .仿真结果表明参数选择是正确的 ,并且当直流输出电压低于网压峰值时 ,交流电流仍可控 .     

电趋肤效应机理与应用

比较研究了电趋肤效应机理及电趋肤效应的应用问题,讨论了静电趋肤效应和电流趋肤效应（直流电趋肤效应和交流电趋肤效应）,分析了直流电趋肤效应和交流电趋肤效应机理上的差别,分析了高压交流输电和高压直流输电的优缺点.认为静电趋肤效应是由于外电场对处于场中导体内负电荷做功,使之在晶格势场中的能态升高,从而分布在导体的外表面上;直流电载流子在横向电场和磁场共同作用下产生趋肤效应;交流电载流子除了与直流电载流子具有产生趋肤效应相同的原因外,还会受到感应电场的作用,能态升高后产生趋肤效应,因此交流电趋肤效应明显强于直流电趋肤效应.正因为如此,现代发展起来的高压直流输电较高压交流输电更节省电能.     

基于机器学习优化换流站调相机稳态无功的方法

提高换流母线电压的暂态稳定对保障直流输电安全运行具有重要作用。在研究调相机与交流滤波器稳态输出无功协调对换流母线电压暂态稳定性影响的基础上,采用基于多二元表描述的电压暂态稳定裕度指标和支持向量机,提出了基于换流站母线电压和稳态无功协调状态预测母线电压暂态稳定裕度的回归建模方法,进一步利用回归模型,提出了提高换流母线电压暂态稳定裕度和降低系统网损的调相机与交流滤波器稳态无功协调优化方法。最后,利用雅中直流馈入江西电网的电力系统分析综合程序PSASP(power system analysis software package, PSASP)计算分析模型,验证了所提无功协调优化方法提升南昌换流站母线电压暂态稳定性的有效性。仿真结果表明优化方法能够充分挖掘调相机基于动态无功支撑提高换流母线电压对严重故障扰动保持暂态稳定的能力,同时减少交流滤波器的投运数量。     

基于矩阵式变换原理的三相可控整流器

基于三相-三相矩阵式变换器(MC)的拓扑与开关函数矩阵，建立了一种三相可控整流器(三相AC／DCMC)的拓扑和开关函数矩阵．该整流器的最大输出电压幅值可达输入相电压幅值的1．5倍，输出电压极性任意可调，并具有宽范围输出电压调节、正弦输入电流零位移以及电能双向流动等能力，是一种通用的三相可控整流器．其应用场合包括AC／DC电动机传动、直流励磁、有源电力滤波、功率因数校正等许多领域．利用SIMULINK4．1进行仿真研究后，采用开关函数算法和一步换流策略实现了一种三相AC／DCMC带负载系统．仿真与实验结果验证了理论分析的正确性．     

适用于光伏发电系统的混合级联式逆变器

为了适应光伏发电系统中对于高效率逆变器的需要,提出了一种基于MOSFET和IGBT的改进型单相混合级联式逆变器,其由3个H桥逆变器输出串联组成,直流侧相互独立,电压取值满足1:2:4的关系.其中,高压H桥和中压H桥由IGBT构成,而低压H桥由MOSFET构成.上述混合级联式逆变器结构可以在较低的开关频率下实现交流侧多电...