摘要：研究目的:川藏铁路沿途环境既特殊又复杂,对供电系统的性能要求非常高。本文提出基于静止功率变换器的贯通式柔性牵引供电系统方案,以达到适应川藏铁路特点和需求的目的。研究结论:(1)从系统设计、运行方式、核心变流器拓扑、控制保护构架和功能方面给出了贯通式柔性牵引供电系统设计方案,能够克服长大坡度过分相、牵引负荷功率极端变化导致的电压损失高和短时峰值功率大等问题,具有高可靠性、高电能质量等优势;(2)以在建的北京大兴机场线贯通式柔性牵引供电系统为工程实例,说明了所提方案的有效性;(3)本研究结论可为川藏铁路等重要特殊场景的牵引供电系统设计提供参考。

摘要：针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的底层控制策略,研究载波移相调制(carrier phase-shift modulation,CPSM)方法及相应的直流电容电压平衡控制策略。首先,以桥臂为单位设计CPSM策略,推导出保证桥臂输出特性不变的约束条件;其次,从理论上分析控制子模块直流电容电压的原理,揭示出桥臂的能量自然平衡状态,进一步提出电容电压的附加平衡控制。在10 kVA实验室样机上进行的稳态和动态实验,验证了所提控制策略的有效性。CPSM结合电容电压附加平衡控制方法,可以使各子模块的开关频率确定,不引起额外的开关损耗,并能够避免计算量过大的问题。

摘要：为了实现模块化多电平换流器装置的主回路分析和参数设计,建立模块化多电平换流器稳态运行特性的准确解析分析方法十分必要。文章基于开关函数分析方法建立了子模块各电气量之间耦合关系,可以直接得到换流器的主要电气量解析表达式,计算过程相对比较简单。事先计算出二倍频环流分量的幅值和相位,并在后续计算过程中考虑二倍频环流的影响,使计算结果更为准确。通过将解析计算结果分别与仿真和物理试验结果进行对比,验证了所提方法的有效性和准确度。

摘要：基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性直流输电系统(flexible high voltage DC transmission based on MMC,MMC-HVDC),在可再生能源的远距离电力输送方面富有潜力。直流线路故障是MMC-HVDC必须解决的关键问题。提出一种具有直流故障穿越能力的MMC改进拓扑。该拓扑基于二极管嵌位式双子模块,利用子模块电容电压来抑制直流故障的二极管续流效应,关断故障电流通路,从而迅速地清除故障电流。对于瞬时性直流故障,由于故障清除过程中无需断开交流断路器,MMC还能够快速重启、恢复供电。这种改进拓扑附加功率器件的额定电压仅为常规功率器件的一半,额外成本较低。达到同等电压等级,所需子模块数目仅为常规设计的一半,降低了脉冲控制的设计难度和硬件成本。基于PSCAD仿真平台的结果验证了文中所提拓扑和保护方法的有效性。

摘要：城市轨道交通直流牵引供电系统是一个低电压大电流系统,受制于开关器件的通流能力,两电平变流器的单台容量难以满足需求。由全桥子模块和半桥子模块组成的混合型模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)可用于调制比大于1的系统中,利用全桥子模块的负电平输出能力,可以提高交流电压或降低直流电压。针对可用于城市轨道交通直流牵引供电系统的混合型MMC,提出一种全桥子模块比例的设计方法,满足高调制比稳态运行的需求和直流故障清除能力的需求,选取了常见的1500 V地铁系统作为算例,选取3组参数,在PSCAD软件中搭建仿真模型,验证了设计方法的正确性。

摘要：近年来,柔性直流牵引供电系统由于能够灵活控制电压,提高再生能量利用率,越来越受重视。钢轨电位是柔性直流牵引供电系统设计的重要依据和安全稳定运行的重要指标。由于全控变流器和协同控制的引入,柔直系统钢轨电位分布特性与传统系统有显著差异,并且在钢轨电位计算精度和速度方面提出更高要求,有必要研究柔直系统钢轨电位的高效建模计算方法。文中提出一种接触网与回流网解耦的两阶段潮流计算法,提高柔直系统潮流计算的效率,并基于此分析钢轨电位的时空分布特性,发现钢轨电位的重要影响因素为柔直系统的端口电压,为钢轨电位实时抑制控制策略提供一定理论基础。

摘要：在风能资源丰富地区的居民区中建设小型风力发电系统能够代替电网,独立为小区公共用电设施供电。首先介绍小型风力发电系统的基本原理和设计步骤,然后结合泉州市某小区实际情况,设计规划了一个由8台风机组成的小型风力发电系统,计算了该系统的经济效益和环保效益,分析了该设计对居民生活造成的影响及解决方法。该设计节能、环保、经济,为将来小区建设提供了新思路。

摘要：直流断路器(DC circuit breaker,DCCB)成本是制约高压柔性直流系统发展的重要因素之一。为降低直流系统对断路器的要求,文中首先介绍模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)主动限流控制策略,提出状态空间平均模型下的直流短路电流时域解,分析采用主动控制方案改变电容放电状态占空比优化DCCB参数的可行性。提出考虑MMC主动限流控制的混合式DCCB参数的计算方法,分析占空比对DCCB的最大关断电流、机械开关时间、金属氧化物避雷器(metaloxide surge arrester,MOA)吸收能量的影响,设计DCCB的选型优化流程,降低DCCB的成本。最后,通过仿真和实验验证理论分析的合理性。

摘要：柔性直流牵引供电系统是城轨交通牵引供电技术的重要发展方向,而潮流计算是对其进行分析和设计的重要依据。柔直牵引供电系统的潮流分布直接受到系统级控制的影响,因此需要在潮流计算中计及系统级控制。本文基于高斯迭代法,研究了柔直牵引供电系统的建模问题,设计了能可靠收敛的潮流算法,解决了在柔直牵引供电系统潮流计算中考虑系统级控制问题。最后结合北京地铁16号线的实际情况,验证了算法的有效性,并对系统的经济技术特性进行了分析和比较。