电压源型换流器

摘要： 直流电压稳定是多端柔性直流输电(VSC-MTDC)系统控制的关键问题之一。针对传统下垂控制策略参数不易整定、控制精度低、难以应对多种工况等缺点,本文提出一种自适应下垂控制策略,首先结合系统潮流分析结果和换流站功率分配设计下垂系数稳态值,并依据换流站本地电气量引入自适应改变下垂参数的控制律,使下垂系数可根据不同工况进行调节优化,并有效降低暂态过程中的功率振荡。在PSCAD/EMTDC中搭建四端VSC-MTDC模型进行算例验证,仿真结果证明,本文所提改进自适应下垂控制策略能有效提升换流站在不同工况下的性能,提升系统的灵活性和可靠性。

摘要： 随着风电装机容量的不断增加,电力系统对储能等灵活性调节资源的需求增加。而交直流混联电网是实现大规模风电并网、输送和消纳的基础。针对上述背景,提出一种计及直流调节能力的含风电电力系统储能优化配置方法,在促进新能源消纳的同时减少储能投资成本。首先,考虑到风电功率和负荷具有随机性、不确定性等特点,通过场景分析法来处理风电和负荷的随机性。其次,构建输送功率可调节的直流线路模型,并考虑储能配置和运行约束、交流电网约束等约束,建立计及直流调节能力的储能配置多场景随机优化模型。最后,以修改的IEEE14节点系统为例,进行了多个储能配置方案的对比分析,结果表明,所提方法能够提升系统对风电的消纳能力,减少对储能的需求,保证含风电电力系统运行的经济性。

摘要： 基于锁相环(PLL)同步接入弱网的电压源型换流器(WG-VSC)存在由“外环-PLL-弱网”交互主导的低频动态(LFD)稳定问题。为清晰揭示各关键环节及其交互对WG-VSC的LFD影响机理,提出一种等效PLL模型。首先建立了适用于多种典型外环控制模式的WG-VSC的LFD分析的基本模型,该模型包含原PLL环节及耦合了外环、电网强度及VSC运行点信息的“外环-弱网”环节。其次,将“外环-弱网”环节划分为有功侧外环对PLL的影响路径及无功侧外环所引入的对PLL的影响路径,以清晰表征VSC外环与PLL的交互关系。然后,基于LFD主导模态将“外环-弱网”环节简化为一阶环节,并结合原PLL的PI控制环节,得到保持足够LFD分析精度的二阶等效PLL模型,并基于该模型分析和揭示了“外环-PLL-弱网”的交互对WG-VSC的LFD的影响机理。最后,基于详细开关模型的时域仿真结果验证了等效PLL模型的有效性和分析结果的准确性。

摘要： 交直流混合配电网是主动配电网的重要分支,其灵活性运行域研究对实现输-配电网主动交互及高效经济调度具有重要意义。计及光伏、储能及可控负荷的灵活运行特性,文中构建了基于DistFlow潮流模型的交直流混合配电网功率灵活性运行域模型。首先,为降低光伏出力随机性的影响,采用多个典型场景下运行域的交集作为交直流混合配电网的灵活性运行域,并采用椭圆对多个连续时段的交流侧根节点有功功率-无功功率、电压源型换流器(VSC)交互有功功率的运行域进行近似。其次,通过添加外近似多边形顶点约束将模型转化为单层优化模型求解,在最大化椭圆面积的同时保证其分解可行性。最后,采用33节点和93节点交直流混合配电网为算例进行分析,研究了储能、可控负荷、VSC控制方式以及不同光伏渗透率对功率灵活性运行域的影响,采用蒙特卡洛方法验证了椭圆灵活性运行域的分解可行性,并在求解速度和精度上与传统方法进行了对比。

摘要： 如何保障多端柔性直流输配电系统在不同程度扰动下安全稳定运行是柔性直流技术发展所面临的一个挑战.针对这个问题,提出了一种适用于多端柔性直流输配电系统的电压下垂控制方法.该方法在电压-有功功率下垂控制的基础上,利用本地直流电压偏差信息实时调整下垂控制的运行工作点,使得直流电压靠近电压上限时自动往下调整,保障系统在各种扰动下直流电压分布合理,不超过稳定运行范围,具有抗干扰能力强、不依赖通讯的优势.最后,在PSCAD/EMTDC中建立四端柔性直流系统,验证了所提电压下垂控制方法的正确性和有效性.

摘要： 在直流微电网中,下垂控制常被用来实现直流母线电压的稳定和电压源型换流器(VSC)功率的准确分配,已有的下垂控制特性大多基于直流变量,响应速度慢且结构复杂.为此提出了一种基于交流侧电流的Id-V下垂特性,其与单闭环控制VSC结合,系统结构简单、成本低、响应速度快,可以实现直流母线电压的快速稳定,并设计了自适应下垂系数以实现准确的功率分配.建立了传统I-V下垂控制系统和Id-V下垂控制系统的状态空间平均模型,并基于建立的模型绘制特征根轨迹分析系统的小信号稳定性.通过仿真验证了稳定性分析结果的正确性.仿真结果表明Id-V下垂控制系统能够实现准确的功率分配和直流母线电压的稳定,且响应速度相比传统I-V下垂控制系统更快.

摘要： 随着分布式能源、直流负荷、变频负荷及电压敏感负荷的快速发展,直流微网将在未来电网中得到广泛应用.现阶段直流微网的接地设计尚无统一规范,国内各示范工程采用的接地方式也各有所异.本文针对基于两电平电压源型换流器的直流微网,从交直流侧谐波的角度分析了各种接地方式的利弊,推荐交流侧采用换流器LCL滤波器的滤波电容中性点接地方式,直流侧采用直流电容中性点接地方式.实际工程中接地方式的选取需考虑多个方面的因素,因此本文结论不可作为直流微网接地设计的评判标准,但可为设计人员提供参考.

摘要： 当交直流混合配电网发生故障时,可通过合理调用故障区域内的分布式储能系统,配合制定合理的电压源型换流器控制策略,确保重要负荷持续稳定供电.针对交直流混合配电网特殊的网架结构和电气特性,构建了交直流混合配电网负荷恢复模型,所提出的负荷恢复模型以负荷中断时长和电量缺额最小为目标函数,通过嵌入贪婪搜索机制的快速非支配排序的遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行求解,得到故障状态下分布式储能及电压源型换流器的最优控制策略.最后通过算例验证了所提方法的有效性,在配电网发生故障后能够快速形成负荷恢复方案,且系统在故障状态下的充裕度随着储能容量的提升而提高.

摘要： 针对采用牛拉(NR)法计算电力系统交直流系统潮流存在初值选取和计算量大的不足,提出一种用于交直流潮流计算的全纯嵌入方法.该方法首先依据全纯函数构造原理,通过嵌入参数,分别构建全纯交流潮流模型、直流潮流模型及换流站控制模型;然后,基于全纯函数的泰勒级数展开特性,将非线性全纯潮流方程的求解问题,转换为隐式全纯函数的显式化问题;依据同次幂系数相等原则,求取泰勒级数展开项的幂级数系数,完成全纯函数的显式化,进而对嵌入参数赋值,实现交直流潮流的快速求解;最后,通过修改的IEEE 5节点交直流系统、RTS-96交直流系统和波兰电网3012wp交直流测试系统进行分析和验证,结果表明,所提方法不依赖初值便可快速、准确地计算出交直流系统潮流,且鲁棒性强,为大规模交直流电网潮流计算提供了新思路.

摘要： 为评估两电平电压源型换流器(VSC)并网系统的谐振不稳定风险,定义了4个描述两电平VSC负阻性与容性效应的特征指标.首先,基于简化等效电路,通过奈奎斯特稳定判据论证了VSC负电阻引起谐振不稳定的简单机理.然后,通过分析两电平VSC的交流侧扰动响应特性建立其端口阻抗模型.在此基础上,通过简化分析建立VSC端口电阻和端口电抗的宽频近似模型;据此定义了VSC负阻性与容性效应的特征指标,并对其影响因素进行了分析.最后,通过电磁暂态仿真验证了宽频近似模型的准确性和特征指标的有效性.算例分析表明,文中提出的特征指标可以定性评估两电平VSC并网系统的谐振不稳定风险.

摘要： 本文主要研究了基于绝缘栅双极型晶体管IGBT的电压源型换流器在矿井提升控制系统中的应用情况.首先对目前矿井提升机电控调速系统里的交流调速、直流调速、交交变频调速与交直交调速做了对比分析,其次详细介绍了基于电压源型换流器的交直交变频调速系统的结构特点,并且结合淮南矿业集团朱集煤矿矿井提升机的实际数据,设计出更适宜使用电压源型换流器的拓扑结构,并以孔李煤矿为例介绍了交直交系统在报废矿井改造上的应用,为该系统以后的在矿井提升控制方面的大范围应用打下基础.

摘要： 电压源型换流器正常工作时会产生谐波,对电网造成污染.因此,有必要建立其谐波分析模型,分析谐波产生机理和相互作用规律.本文首先分析了单相二极管箝位三电平电压源型换流器时域下的数学模型且建立不同调制方式下开关函数的动态相量,并将单相三电平时域模型转化为动态相量谐波分析模型;然后基于龙格库塔法解得不同调制方式下,交流侧电流和直流侧电压各次谐波含量;接着,通过仿真分析,验证了所提出谐波分析模型的正确性;最后,通过分析单相三电平电压源型换流器的动态相量模型,揭示了交流侧电流和直流侧电压谐波产生的机理和相互影响规律.

摘要： 针对含有光伏和储能电源的微电网系统,构建一种单元式光储联合发电的架构,基于该构架提出可运行于并网及离网两种模式下的联合控制策略.该策略灵活运用了换流器的PQ和V/f控制模式,并结合DC-DC、DC-AC两级控制方式,在充分发挥光伏发电最大效益的同时,合理地运用储能调控作用保持微电网良好的电压和频率稳定性.建立了光伏电源、储能蓄电池、电压源型换流器的模型,并利用Matlab/Simulink构建单元式光储联合微电网仿真与实验平台,对该控制系统在并网和孤岛两种模式下的仿真后得出分析结论,验证了该控制策略的有效性与可行性.

摘要： 以电压源型换流器为核心的轻型直流输电技术(VSC-HVDC),代表着直流输电领域的发展方向.由于VSC阀普遍具有大功率、高电压、强电流的特点,导致在试验环境中很难构建与实际工程相同的全载电路进行试验.因此,为了最大程度的检验换流阀和控制保护设备的性能和可靠性,研制了20级100kW/±1.6kV动模试验样机,并对该试验样机进行了仿真分析,验证了换流阀和控制保护设备设计的合理性和性能的可靠性,为实际工程中换流阀和控制保护设备的研制积累了宝贵的经验.

摘要： 目前,电压源型换流器的高压直流输电系统的换流器多采用两电平结构,换流器的每个桥臂需要若干个串并联的功率开关器件组成,具有输出波形的低次谐波含量高,开关器件的电压应力大,且开关管的串并联不易实现的缺点.本文以一种模块化多电平电压源换流器为研究对象,该换流器结构具有输出波形畸变低,开关器件的电压应力小,等效开关频率高的优点,且模块化结构提高了系统的可靠性.在分析其工作原理的基础上,提出采用载波相移的控制算法对其进行控制.仿真结果验证了该换流器结构的优越性和控制算法的正确性.

摘要： 提出了一种适合海上油气田的基于电压源变流器(VSC)的轻型直流输电(VSC-HVDC)方案.该轻型直流输电系统拓扑结构采用功率单元级联的形式,无需IGBT串联,可靠性更高,且直流电压等级匹配灵活;两端交流系统无需滤波电路.其整流站为基于直接电流控制的PWM单位功率因数整流器,采用定直流电压控制;逆变侧VSC单元采用定交流电压控制策略.通过仿真软件PSCAD/EMTDC对系统和实际控制功能进行建模和仿真,进行了现场试验,并成功投入到现场,验证了所提方案的可行性和可靠性。

摘要： 提出了一种适合海上油气田的基于电压源变流器(VSC)的轻型直流输电(VSC-HVDC)方案.该轻型直流输电系统拓扑结构采用功率单元级联的形式,无需IGBT串联,可靠性更高,且直流电压等级匹配灵活;两端交流系统无需滤波电路.其整流站为基于直接电流控制的PWM单位功率因数整流器,采用定直流电压控制;逆变侧VSC单元采用定交流电压控制策略.通过仿真软件PSCAD/EMTDC对系统和实际控制功能进行建模和仿真,进行了现场试验,并成功投入到现场,验证了所提方案的可行性和可靠性。

摘要： 提出了一种适合海上油气田的基于电压源变流器(VSC)的轻型直流输电(VSC-HVDC)方案.该轻型直流输电系统拓扑结构采用功率单元级联的形式,无需IGBT串联,可靠性更高,且直流电压等级匹配灵活;两端交流系统无需滤波电路.其整流站为基于直接电流控制的PWM单位功率因数整流器,采用定直流电压控制;逆变侧VSC单元采用定交流电压控制策略.通过仿真软件PSCAD/EMTDC对系统和实际控制功能进行建模和仿真,进行了现场试验,并成功投入到现场,验证了所提方案的可行性和可靠性。

摘要： 提出了一种适合海上油气田的基于电压源变流器(VSC)的轻型直流输电(VSC-HVDC)方案.该轻型直流输电系统拓扑结构采用功率单元级联的形式,无需IGBT串联,可靠性更高,且直流电压等级匹配灵活;两端交流系统无需滤波电路.其整流站为基于直接电流控制的PWM单位功率因数整流器,采用定直流电压控制;逆变侧VSC单元采用定交流电压控制策略.通过仿真软件PSCAD/EMTDC对系统和实际控制功能进行建模和仿真,进行了现场试验,并成功投入到现场,验证了所提方案的可行性和可靠性。

摘要： 提出了一种适合海上油气田的基于电压源变流器(VSC)的轻型直流输电(VSC-HVDC)方案.该轻型直流输电系统拓扑结构采用功率单元级联的形式,无需IGBT串联,可靠性更高,且直流电压等级匹配灵活;两端交流系统无需滤波电路.其整流站为基于直接电流控制的PWM单位功率因数整流器,采用定直流电压控制;逆变侧VSC单元采用定交流电压控制策略.通过仿真软件PSCAD/EMTDC对系统和实际控制功能进行建模和仿真,进行了现场试验,并成功投入到现场,验证了所提方案的可行性和可靠性。

摘要： 本发明涉及一种使用添加了至少一个奇次谐波分量的基本参考波形来控制基于单元的电压源换流器的方法、控制装置和计算机程序产品。本发明还涉及这样的电压源换流器。控制装置(12)包括：调整因子确定部件(14)，该调整因子确定部件基于电压源换流器的操作数据(ω1、N、Cc、P，公式I)针对要被添加到基本参考波形的至少一个谐波分量来确定调整因子(δ)；以及控制部件(18)，该控制部件：确定至少一个奇次谐波分量，将以调整因子进行了相位偏移的奇次谐波分量添加到基本参考波形，且使用具有所添加的谐波分量的基本参考波形来控制(CTRL)电压源换流器。

摘要： 在高电压直流(HVDC)电力传输网络的领域中，一种控制电压源换流器(10)的方法，所述电压源换流器(10)包括对应于所述换流器的相应相(A、B、C)的至少一个换流器分支(12A，12B，12C)，其中所述或每一换流器分支(12A，12B，12C)在第一与第二DC端子(14，16)之间延伸且包括被AC端子(18A，18B，18C)分隔开的第一与第二分支部分(12A+，12A‑，12B+，12B‑，12C+，12C‑)，且所述分支部分(12A+，12A‑，12B+，12B‑，12C+，12C‑)中的每一个包括可操作以提供步进可变电压源的链节换流器(20A+，20A‑，20B+，20B‑，20C+，20C‑)，所述方法包括以下步骤：(a)针对所述或每一换流器分支(12A，12B，12C)获得所述对应换流器分支(12A，12B，12C)需要跟踪的相应AC电流需求相波形(I

摘要： 本申请涉及一种电压源换流器单元的在线投入方法，所述电压源换流器单元包括电压源换流器以及并联连接于所述电压源换流器的直流侧的旁路开关，其中所述电压源换流器单元在线投入之前，所述旁路开关处于闭合状态，所述方法包括：在所述电压源换流器的直流电压参考值上叠加谐波电压量；当流过所述旁路开关的电流出现满足预定要求的过零点时，断开所述旁路开关。

摘要： 本实用新型涉及电压源换流器模块和换流器。该电压源换流器模块(1)，包括电荷存储器(14)和与该电荷存储器相连的、具有集电极(8k)、栅极(8g)和发射极(8e)的半导体开关(8)，其中半导体开关(8)的集电极‑发射极线路接入到在换流器模块(1)的第一和第二交流电流接头(2,4)之间的电流路径(16)，其中能够经由旁路开关(20)连接交流电流接头(2,4)，在故障情况下应当最小化损坏并且允许多级换流器继续运行，而不必为此使用极其快速的旁路开关。为此，半导体开关(8)的集电极(8k)和栅极(8g)通过电路装置(22)连接，该电路装置构造为，使得其在高于预定的电压阈值时导通。

摘要： 一种电压源型换流器定直流电压控制器参数的计算方法，所述电压源型换流器等值模型包括三相等效电源电压、电网等效电阻、电网等效电感与电压源型换流器，其特征在于，所述方法包括如下步骤：I、建立电压源型换流器的简化等效模型；II、建立所述等效模型的电磁暂态模型；III、求所述电压源型换流器的有功功率小干扰线性化模型；IV、建立所述电压源型换流器小干扰线性化戴维南等效模型；V、建立电压源型换流器定直流电压控制器的等效直流系统模型和等效直流系统小干扰模型；VI、计算电压源型换流器定直流电压控制器的参数；本发明建立电压源型换流器定直流电压控制器的等效直流系统小干扰模型，降低了系统阶数，提高了控制器参数的精度。

摘要： 本发明公开了弱电网连接下电压源型换流器电压前馈环节作用分析方法，根据弱电网连接下的电压源型换流器典型拓扑建立数学模型；将数学模型线性化，得到弱电网连接条件下的电压源型换流器的小信号数学模型；将小信号数学模型进行化简，得到能够表征电流环电流扰动与其输出电压扰动之间影响的单输入单输出的解析传递函数，即将电压前馈环节对电压源型换流器控制稳定性的影响直接表达为单独的开环传递函数；根据得到的开环传递函数，分析电网电压前馈环节对弱网连接下电压源型换流器稳定影响并可用于指导并网换流器控制设计。方法简单实用，对于保证准确分析与评估电压前馈环节对电压源型换流器并网稳定性的影响由重大意义。

摘要： 本发明公开了一种电压源型换流器子模块单元及其组成的模块化多电平换流器，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和分别与各开关管反向并联的二极管，还包括第一直流支撑电容、第二直流支撑电容、旁路开关和二次控制保护单元；第一开关管与第二开关管串联后与第一直流支撑电容并联；第四开关管、第五开关管串联后与第二直流支撑电容并联；第三开关管上串联一个二极管后与第一直流支撑电容并联；二次控制保护单元分别与第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和旁路开关相连。本发明在直流系统发生直流短路故障时，通过自身开关管闭锁迅速切断故障电流回路，实现对换流站设备的保护。

摘要： 一种电压源型换流器定直流电压控制器参数的计算方法，所述电压源型换流器等值模型包括三相等效电源电压、电网等效电阻、电网等效电感与电压源型换流器，其特征在于，所述方法包括如下步骤：I、建立电压源型换流器的简化等效模型；II、建立所述等效模型的电磁暂态模型；III、求所述电压源型换流器的有功功率小干扰线性化模型；IV、建立所述电压源型换流器小干扰线性化戴维南等效模型；V、建立电压源型换流器定直流电压控制器的等效直流系统模型和等效直流系统小干扰模型；VI、计算电压源型换流器定直流电压控制器的参数；本发明建立电压源型换流器定直流电压控制器的等效直流系统小干扰模型，降低了系统阶数，提高了控制器参数的精度。

摘要： 本发明公开了一种电压源型换流器接入弱电网时的直流电压鲁棒控制方法及系统。其中，该方法包括:根据电压源型换流器接入弱电网系统的外环直流电压控制器以及被控对象除外环有功控制部分外的数学模型，确定电压源型换流器接入弱电网时的直流电压参考值输入与直流电压参考值输出的被控对象传递函数模型；根据前置滤波以及所述外环有功功率控制器，确定二自由度鲁棒优化控制器，并确定二自由度鲁棒优化控制器的约束条件；遍历二自由度鲁棒优化控制器的约束条件，对被控对象传递函数模型进行控制。从而，可提高光伏发电、直驱风机、柔性直流输电等电压源型换流器装备接入弱交流电网时的稳定性，提高其安全稳定运行能力，创造明显的经济效益。

摘要： 本发明公开了弱电网连接下电压源型换流器电压前馈环节作用分析方法，根据弱电网连接下的电压源型换流器典型拓扑建立数学模型；将数学模型线性化，得到弱电网连接条件下的电压源型换流器的小信号数学模型；将小信号数学模型进行化简，得到能够表征电流环电流扰动与其输出电压扰动之间影响的单输入单输出的解析传递函数，即将电压前馈环节对电压源型换流器控制稳定性的影响直接表达为单独的开环传递函数；根据得到的开环传递函数，分析电网电压前馈环节对弱网连接下电压源型换流器稳定影响并可用于指导并网换流器控制设计。方法简单实用，对于保证准确分析与评估电压前馈环节对电压源型换流器并网稳定性的影响由重大意义。