介绍了基于直流系统电磁暂态(electro-magnetic transient in DCsystem,EMTDC)建立的直流输电控制系统,该控制系统两侧均有定电压控制器,可通过调整直流电压参考值实现直流系统的降压运行。仿真实验结果表明:该控制系统电流指令追随性好...介绍了基于直流系统电磁暂态(electro-magnetic transient in DCsystem,EMTDC)建立的直流输电控制系统,该控制系统两侧均有定电压控制器,可通过调整直流电压参考值实现直流系统的降压运行。仿真实验结果表明:该控制系统电流指令追随性好,在直流电流下降后的恢复过程中,能有效抑制直流电压和电流的波动;在逆变侧发生单相接地故障时,由于整流侧有最小触发角限制作用,在逆变侧有故障恢复启动功能,因此在故障时能保持较大的熄弧角,在故障恢复过程中有很强的协调能力和控制能力。展开更多
直流潮流控制器是解决环网式直流配电网的线路潮流不完全可控的有效技术手段。然而,现有方法未能充分发掘其在故障限流中的潜力。该文建立了三有源桥串并联潮流控制器(triple active bridge power flow controller,TAB-PFC)的故障模量...直流潮流控制器是解决环网式直流配电网的线路潮流不完全可控的有效技术手段。然而,现有方法未能充分发掘其在故障限流中的潜力。该文建立了三有源桥串并联潮流控制器(triple active bridge power flow controller,TAB-PFC)的故障模量分析模型,提出一种基于TAB-PFC的双极直流配电网主动限流策略。首先阐述了TAB-PFC的限流原理,提出基于TAB-PFC的主动限流控制策略。然后对TAB-PFC不同故障阶段进行建模,并计及极间互感构建含TAB-PFC的双极直流配电网故障模量等效模型。在此基础上,分析不同参数对TAB-PFC的限流能力的影响,为其参数选取提供依据。在MATLAB/Simulink搭建了含TAB-PFC的双极直流配电网模型,验证了所提主动限流策略的有效性及故障等效电路模型和参数分析的正确性。展开更多
匝间短路是无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)的常见故障之一,因此开展短路下电机在线检测非常关键。目前,关于BLDCM匝间短路在线检测的研究鲜见报道,同时BLDCM的机械结构、驱动方式与其他类型电机差异明显,现有的研究成果无法直...匝间短路是无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)的常见故障之一,因此开展短路下电机在线检测非常关键。目前,关于BLDCM匝间短路在线检测的研究鲜见报道,同时BLDCM的机械结构、驱动方式与其他类型电机差异明显,现有的研究成果无法直接适用。为此,该文提出基于零序电压特性的无刷直流电机匝间短路在线检测法,构建新的特征参数指标。首先,建立匝间短路下绕组解析模型,理论推导故障下零序电压基频分量的演变特性;其次,联合三相电流与零序电压基频分量,提出全新的故障相定位参数与故障程度评估参数;最后,为了验证所提方法的有效性,联合Simulink仿真模型与实验平台开展研究,结果表明该方法能有效实现匝间短路的故障检测、故障相定位及故障程度评估。另外,该方法对电机瞬时状态具有鲁棒性,能够实现BLDCM匝间短路的实时检测。展开更多
基于传统半桥子模块(half bridge sub-module,HBSM)的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)无法阻断直流侧短路故障电流,该故障电流降低了MMC高压直流输电系统(MMC based high voltage direct current,MMC-HVDC)的可...基于传统半桥子模块(half bridge sub-module,HBSM)的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)无法阻断直流侧短路故障电流,该故障电流降低了MMC高压直流输电系统(MMC based high voltage direct current,MMC-HVDC)的可靠性。以2个HBSM为基本结构,研究设计一种能够有效阻断直流故障电流的新型旁路型子模块,即二极管钳位型双半桥子模块(diode clamp dual half bridge sub-module,DCDHBSM)。相较于具备直流短路电流阻断能力的其他子模块,所提DCDHBSM所需功率器件较少,运行损耗较低。此外,还设计适用于DCDHBSM的直流故障穿越策略,利用排序算法均衡了故障后的子模块电容电压。MATLAB/Simulink和物理仿真试验结果均证明了装配所提DCDHBSM的MMC在快速阻断直流故障电流及实现故障穿越等方面的有效性。展开更多
直流故障穿越是柔性直流输电(voltage sourced converter based high voltage direct current transmission,VSCHVDC)技术面临的重要问题之一。全桥型模块化多电平换流器(full bridge modular multilevel converter,FBMMC)能够快速清除...直流故障穿越是柔性直流输电(voltage sourced converter based high voltage direct current transmission,VSCHVDC)技术面临的重要问题之一。全桥型模块化多电平换流器(full bridge modular multilevel converter,FBMMC)能够快速清除直流侧故障,是实现直流故障穿越的理想拓扑。该文首先分析现有换流阀闭锁保护策略下电容放电阶段和换流阀闭锁阶段的等效电路,推导电容电压和电流的解析式。针对实际工程中功率模块具有恒功率负载特性,换流站闭锁期间功率模块电容电压逐渐发散并最终导致交流断路器跳闸的问题,提出一种FBMMC-HVDC的故障穿越控制保护策略。在故障穿越期间,换流器处于可控状态,能够避免电容电压发散,无需切断交直流系统连接;在故障清除后能够立即恢复正常运行,具备暂时性和永久性直流故障穿越能力。在PSCAD/EMTDC软件中构建了FBMMC-HVDC仿真模型,对比上述两种保护策略,分析两种策略各自的优缺点。展开更多
提出了一种由集成直流断路器的模块化多电平换流器(modular multilevel converter integrated with DC circuit breaker,IDCB-MMC)和晶闸管换流器组成的混合直流输电系统。在发生直流短路故障时,通过换流器与直流断路器在控制上的配合,I...提出了一种由集成直流断路器的模块化多电平换流器(modular multilevel converter integrated with DC circuit breaker,IDCB-MMC)和晶闸管换流器组成的混合直流输电系统。在发生直流短路故障时,通过换流器与直流断路器在控制上的配合,IDCB-MMC可以将故障电流的能量转移到并联于直流母线间的能量吸收支路中,从而可以避免使用成本高且占地大的电力电子开关支路。晶闸管换流器则可以通过快速转换到逆变状态实现直流故障电流的清除。对1 000 MW/±320 kV的双端混合直流输电系统中的一极进行了仿真研究。仿真结果表明IDCB-MMC可以有效清除直流短路故障电流,实现系统的自动恢复,结果也验证了由IDCB-MMC与晶闸管换流器组成的混合直流输电系统的可行性。展开更多
基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)电网的桥臂电抗器(armreactor,AR)、平波电抗器(current limiting reactor,CLR)在保证系统稳态性能下,与故障限流器(fault current limiter,FCL)合理配合,可有效降低直流断路器的分断电流,...基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)电网的桥臂电抗器(armreactor,AR)、平波电抗器(current limiting reactor,CLR)在保证系统稳态性能下,与故障限流器(fault current limiter,FCL)合理配合,可有效降低直流断路器的分断电流,实现直流短路故障穿越。该文通过对直流短路故障条件下,MMC-HVDC电网系统储能元件及交直流区域的暂态能量流(transient energy flow,TEF)时空分布与直流短路故障电流演化相依关系的分析,提出基于TEF抑制的参数综合优化模型,以交流区域和子模块电容及相邻线路暂态能量流抑制率和抑制效率极大化作为评价目标,以AR、CLR、FCL参数为优化变量。以张北四端直流电网的拓扑结构和单极对地直流故障为例,采用该模型对AR、CLR和FCL进行优化设计。优化结果及分析表明:建立的优化模型可以充分发挥AR、CLR和FCL各自在抑制短路故障电流方面的能力,较好地兼顾了故障电流抑制技术及经济性能指标,降低了限流成本。展开更多
直流双极短路故障是柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统最严重的故障之一。具有桥臂阻尼的半桥型模块化多电平换流器在故障后能加快故障电流的衰减速度,实现系统快速重启动。基于...直流双极短路故障是柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统最严重的故障之一。具有桥臂阻尼的半桥型模块化多电平换流器在故障后能加快故障电流的衰减速度,实现系统快速重启动。基于含桥臂阻尼的HBMMC(half bridge sub-module modular multilevel converter)-HVDC系统建立了一套完整的直流双极短路故障机理分析的解析模型,分别对换流器闭锁前,换流器闭锁后和交流断路器断开后3个阶段的故障机理进行了详细分析,并给出了每个阶段对应的桥臂电流解析表达式。通过此解析模型,可快速准确地计算直流双极短路故障发生后的故障电流及故障衰减时间,为其工程应用提供理论依据。最后,基于Matlab/Simulink仿真软件搭建了含桥臂阻尼的HBMMC-HVDC系统仿真模型,通过仿真验证了该解析模型的可行性与准确性。展开更多
为解决基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电(high voltage direct current,HVDC)故障电流解析计算精度不足的问题,提出一种计及远端站影响的多端MMC-HVDC故障电流改进时域求解法。首先,在分析故障...为解决基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电(high voltage direct current,HVDC)故障电流解析计算精度不足的问题,提出一种计及远端站影响的多端MMC-HVDC故障电流改进时域求解法。首先,在分析故障后子模块电容放电路径的基础上,推导换流站等效电容值等系统参数,建立MMC-HVDC系统故障后网络等效模型。其次,将直流电网各换流站解耦,以故障后各支路电流近似解为初值,逐次修正计及远端站影响的多端MMC-HVDC线路等效电阻及等效电感,得到多端MMC-HVDC系统中各支路的故障电流值。最后,基于RT-LAB仿真平台搭建四端柔性直流电网模型,对故障电流计算值与详细电磁暂态仿真结果进行对比。结果表明,所提故障电流求解方法能够准确、有效地计算出多端MMC-HVDC短路故障后各支路电流值,最大误差小于5%。展开更多
文摘介绍了基于直流系统电磁暂态(electro-magnetic transient in DCsystem,EMTDC)建立的直流输电控制系统,该控制系统两侧均有定电压控制器,可通过调整直流电压参考值实现直流系统的降压运行。仿真实验结果表明:该控制系统电流指令追随性好,在直流电流下降后的恢复过程中,能有效抑制直流电压和电流的波动;在逆变侧发生单相接地故障时,由于整流侧有最小触发角限制作用,在逆变侧有故障恢复启动功能,因此在故障时能保持较大的熄弧角,在故障恢复过程中有很强的协调能力和控制能力。
文摘直流潮流控制器是解决环网式直流配电网的线路潮流不完全可控的有效技术手段。然而,现有方法未能充分发掘其在故障限流中的潜力。该文建立了三有源桥串并联潮流控制器(triple active bridge power flow controller,TAB-PFC)的故障模量分析模型,提出一种基于TAB-PFC的双极直流配电网主动限流策略。首先阐述了TAB-PFC的限流原理,提出基于TAB-PFC的主动限流控制策略。然后对TAB-PFC不同故障阶段进行建模,并计及极间互感构建含TAB-PFC的双极直流配电网故障模量等效模型。在此基础上,分析不同参数对TAB-PFC的限流能力的影响,为其参数选取提供依据。在MATLAB/Simulink搭建了含TAB-PFC的双极直流配电网模型,验证了所提主动限流策略的有效性及故障等效电路模型和参数分析的正确性。
文摘匝间短路是无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)的常见故障之一,因此开展短路下电机在线检测非常关键。目前,关于BLDCM匝间短路在线检测的研究鲜见报道,同时BLDCM的机械结构、驱动方式与其他类型电机差异明显,现有的研究成果无法直接适用。为此,该文提出基于零序电压特性的无刷直流电机匝间短路在线检测法,构建新的特征参数指标。首先,建立匝间短路下绕组解析模型,理论推导故障下零序电压基频分量的演变特性;其次,联合三相电流与零序电压基频分量,提出全新的故障相定位参数与故障程度评估参数;最后,为了验证所提方法的有效性,联合Simulink仿真模型与实验平台开展研究,结果表明该方法能有效实现匝间短路的故障检测、故障相定位及故障程度评估。另外,该方法对电机瞬时状态具有鲁棒性,能够实现BLDCM匝间短路的实时检测。
文摘基于传统半桥子模块(half bridge sub-module,HBSM)的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)无法阻断直流侧短路故障电流,该故障电流降低了MMC高压直流输电系统(MMC based high voltage direct current,MMC-HVDC)的可靠性。以2个HBSM为基本结构,研究设计一种能够有效阻断直流故障电流的新型旁路型子模块,即二极管钳位型双半桥子模块(diode clamp dual half bridge sub-module,DCDHBSM)。相较于具备直流短路电流阻断能力的其他子模块,所提DCDHBSM所需功率器件较少,运行损耗较低。此外,还设计适用于DCDHBSM的直流故障穿越策略,利用排序算法均衡了故障后的子模块电容电压。MATLAB/Simulink和物理仿真试验结果均证明了装配所提DCDHBSM的MMC在快速阻断直流故障电流及实现故障穿越等方面的有效性。
文摘直流故障穿越是柔性直流输电(voltage sourced converter based high voltage direct current transmission,VSCHVDC)技术面临的重要问题之一。全桥型模块化多电平换流器(full bridge modular multilevel converter,FBMMC)能够快速清除直流侧故障,是实现直流故障穿越的理想拓扑。该文首先分析现有换流阀闭锁保护策略下电容放电阶段和换流阀闭锁阶段的等效电路,推导电容电压和电流的解析式。针对实际工程中功率模块具有恒功率负载特性,换流站闭锁期间功率模块电容电压逐渐发散并最终导致交流断路器跳闸的问题,提出一种FBMMC-HVDC的故障穿越控制保护策略。在故障穿越期间,换流器处于可控状态,能够避免电容电压发散,无需切断交直流系统连接;在故障清除后能够立即恢复正常运行,具备暂时性和永久性直流故障穿越能力。在PSCAD/EMTDC软件中构建了FBMMC-HVDC仿真模型,对比上述两种保护策略,分析两种策略各自的优缺点。
文摘基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)电网的桥臂电抗器(armreactor,AR)、平波电抗器(current limiting reactor,CLR)在保证系统稳态性能下,与故障限流器(fault current limiter,FCL)合理配合,可有效降低直流断路器的分断电流,实现直流短路故障穿越。该文通过对直流短路故障条件下,MMC-HVDC电网系统储能元件及交直流区域的暂态能量流(transient energy flow,TEF)时空分布与直流短路故障电流演化相依关系的分析,提出基于TEF抑制的参数综合优化模型,以交流区域和子模块电容及相邻线路暂态能量流抑制率和抑制效率极大化作为评价目标,以AR、CLR、FCL参数为优化变量。以张北四端直流电网的拓扑结构和单极对地直流故障为例,采用该模型对AR、CLR和FCL进行优化设计。优化结果及分析表明:建立的优化模型可以充分发挥AR、CLR和FCL各自在抑制短路故障电流方面的能力,较好地兼顾了故障电流抑制技术及经济性能指标,降低了限流成本。
文摘直流双极短路故障是柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统最严重的故障之一。具有桥臂阻尼的半桥型模块化多电平换流器在故障后能加快故障电流的衰减速度,实现系统快速重启动。基于含桥臂阻尼的HBMMC(half bridge sub-module modular multilevel converter)-HVDC系统建立了一套完整的直流双极短路故障机理分析的解析模型,分别对换流器闭锁前,换流器闭锁后和交流断路器断开后3个阶段的故障机理进行了详细分析,并给出了每个阶段对应的桥臂电流解析表达式。通过此解析模型,可快速准确地计算直流双极短路故障发生后的故障电流及故障衰减时间,为其工程应用提供理论依据。最后,基于Matlab/Simulink仿真软件搭建了含桥臂阻尼的HBMMC-HVDC系统仿真模型,通过仿真验证了该解析模型的可行性与准确性。
文摘为解决基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电(high voltage direct current,HVDC)故障电流解析计算精度不足的问题,提出一种计及远端站影响的多端MMC-HVDC故障电流改进时域求解法。首先,在分析故障后子模块电容放电路径的基础上,推导换流站等效电容值等系统参数,建立MMC-HVDC系统故障后网络等效模型。其次,将直流电网各换流站解耦,以故障后各支路电流近似解为初值,逐次修正计及远端站影响的多端MMC-HVDC线路等效电阻及等效电感,得到多端MMC-HVDC系统中各支路的故障电流值。最后,基于RT-LAB仿真平台搭建四端柔性直流电网模型,对故障电流计算值与详细电磁暂态仿真结果进行对比。结果表明,所提故障电流求解方法能够准确、有效地计算出多端MMC-HVDC短路故障后各支路电流值,最大误差小于5%。
