第3讲 电压源型变流器的数学模型
模块化多电平电压源换流器的数学模型
模块化多电平电压源换流器的数学模型
随着电力系统的发展和电力需求的增加,高电压直流(HVDC)传输系统被广泛应用,以解决传统交流输电系统存在的一些问题。
在HVDC系统中,多电平电压源换流器(MMC)是一种非常有效的换流器拓扑结构,能够实现高效能量转换和电压调节。
为了实现对MMC的控制和优化,需要建立一个准确的数学模型来描述其动态特性。
MMC的数学模型通常基于电路等效原理和电压源等模型。
以下是一个简化的MMC数学模型。
首先,MMC的主要组成部分是直流电压源和一组电容和电感组成的分别与直流电压源并联和串联的二极管和开关单元。
根据电路等效原理,可以将MMC模型化简为一个等效的电路网络。
其次,MMC的数学模型需要考虑到其动态特性,包括电压和电流的响应速度、能量损耗和功率因素等。
这需要考虑到电容和电感元件的动态特性以及开关单元的工作方式。
通过适当的参数选择和数学建模,可以准确地描述MMC的动态响应。
最后,MMC的数学模型还需要考虑到控制策略和控制算法。
MMC的控制策略包括电压控制、电流控制和功率控制等,其中电压控制是MMC的关键功能之一。
通过设计合适的控制算法,可以实现MMC的
稳定工作和有效能量转换。
总之,模块化多电平电压源换流器的数学模型是描述其动态特性和控制策略的基础。
通过准确的数学模型,可以实现对MMC系统的控制和优化,提高电力系统的稳定性和效率。
三相电压型变流器的建模及双闭环控制系统设计研究
三相电压型变流器的建模及双闭环控制系统设计探究摘要:随着电力系统的进步,对电能质量的要求也越来越高,而三相电压型变流器在电力系统中的应用越来越广泛。
本文主要对三相电压型变流器进行了建模探究,并设计了一种双闭环控制系统,以提高其性能和稳定性。
一、引言随着电力负载的增加和电力系统对质量要求的提高,电力质量问题已成为电力系统探究的重要方向。
而电力质量问题中,电压波动和谐波问题是较为常见的。
三相电压型变流器作为一种电力质量控制装置,在电力系统中有着广泛的应用。
因此,对其建模和控制算法的探究具有重要意义。
二、三相电压型变流器的建模1. 变流器的基本原理三相电压型变流器主要由整流器和逆变器两部分组成。
通过控制整流器和逆变器的开关管,可以实现直流电源到沟通电源的转换。
2. 整流器的建模整流器的主要功能是将三相沟通电源输出的电能转换为直流电能。
接受p-q理论对整流器进行建模,推导出整流器的电流方程。
3. 逆变器的建模逆变器的主要功能是将直流电能转换为沟通电能。
依据逆变器的输出电流和电压之间的干系,推导出逆变器的电流方程。
三、双闭环控制系统设计1. 控制系统的基本结构双闭环控制系统包括外环控制和内环控制两部分。
外环控制是对输出电流进行控制,内环控制是对输出电压进行控制。
2. 外环控制设计接受PID控制器对输出电流进行控制。
依据变流器的电流方程和控制目标,设计PID控制器的参数,并通过仿真验证其性能和稳定性。
3. 内环控制设计接受PI控制器对输出电压进行控制。
依据逆变器的电流方程和控制目标,设计PI控制器的参数,并通过仿真验证其性能和稳定性。
四、仿真结果及分析通过Matlab/Simulink软件进行仿真试验,对三相电压型变流器进行性能测试。
通过对比不同控制方案下的输出电流和电压波形,以及控制参数的变化,分析双闭环控制系统的性能。
五、结论本文针对三相电压型变流器进行了建模探究,并设计了一种双闭环控制系统。
通过仿真试验验证了控制系统的性能和稳定性。
论述含有电压源换流器的电网潮流计算
论述含有电压源换流器的电网潮流计算摘要:本文针对现有的潮流计算方法存在的不足及缺陷提出了改进统一迭代法的潮流计算算法。
在牛顿法的基础上,从交流系统、VSC部分、直流系统推导其相应的修正方程,提出了适用于含有电压源换流器的电网交直流潮流计算方法,实现了对含有电压源换流器的电网潮流计算。
关键词:电压源换流器;电网;潮流计算1电压源换流器的数学模型含有电压源换流器的电网系统在构成上主要包括交流系统和直流系统。
交直流混合配电系统的基本结构如图1所示。
忽略换流器的电阻和谐波分量时,可得电压源换流器的数学模型,用下述公式表示。
,式中,Us和Uc分别为交流母线线电压和换流变压器输出线电压,λ=Uc/Us;δ为Uc滞后Us的角度;X为等效电抗。
根据上述公式及电力系统功角特性的基本原理可知,含有电压源换流器的电网系统中有功功率的传输及变化主要受δ影响,系统中无功功率的变化及传输特性主要受Uc影响,而Uc由直流电压Ud与PWM控制技术共同决定,设PWM的直流电压利用率为μ(0<μ<1),调制度为M(0<M<1),则,在含有电压源换流器的电网系统中,VSC换流器通常采用IGBT全控型电力电子开关器件,在电压源换流器的三相全桥电路中,通过采用合适的变流器控制策略可以生成六脉冲PWM触发信号,从而实现三相全桥的各相通断控制,在进行电压源变流器PWM控制的过程中主要实现系统PWM调制比M和相位角两个变量的控制。
通过PWM调制比M和相位角两个变量的精确控制可以实现含有电压源换流器的电网系统有功功率及无功功率的独立调节。
根据公式(1)、(2)可知,通过PWM相位角输出大小的控制可以实现系统输出的有功功率的大小调制;同理,通过PWM调制比M控制可以实现系统输出的无功功率大小控制。
因此,通过PWM调制比M和相位角两个变量的精确控制可以实现含有电压源换流器的电网系统的无功功率和有功功率的灵活及独立控制。
在含有电压源换流器的电网系统中,直流系统电压能否保持稳定将严重影响交直流系统输出变量的稳定性,即在含有电压源换流器的电网系统的运行过程中,流入直流系统的有功功率、直流系统的有功功率输出及直流系统的有功功率损耗三者之间必须达到时刻平衡状态。
第二章电力系统各元件的数学模型
试验时小绕组不过负荷,存在归算问题,归算到SN
2) 对于(100/50/100)
2
Pk (12)
P' k (12)
IN 0.5IN
P 4 ' k (12)
2
Pk ( 23)
P' k (23)
IN 0.5IN
P 4 ' k ( 23 )
3) 对于(100/100/50)
2
Pk (13)
P' k (13)
§2.3 电力线路的参数和数学模型
§2.3 电力线路的参数和数学模型
§2.3 电力线路的参数和数学模型
§2.3 电力线路的参数和数学模型
§2.3 电力线路的参数和数学模型
§2.3 电力线路的参数和数学模型
一次整循环换位:
A B
C
换位的目的:为了减 少三相参数的不平衡
§2.3 电力线路的参数和数学模型
Xd
§2.1 发电机的数学模型
受限条件
定子绕组: IN为限—S园弧
转子绕组: Eqn ife 励磁电流为限—F园弧 Xd
原动机出力:额定有功功率—BC直线
其它约束: 静稳、进相导致漏磁引起温升—T弧
进相运行时受定 子端部发热限制 受原动机出力限制
定子绕组不超 过额定电流
励磁绕组不超 过额定电流 留稳定储备
2、由短路电压百分比求XT(制造商已归算,直接用)
U U U U 1 k1(%) 2
k(12) (%) k(13) (%) (%) k(23)
XT1
Uk
1(%
)U2 N
100SN
U U U U 1 k2 (%) 2
k(12) (%) k(23) (%) (%) k(13)
三相pwm整流器工作原理及数学模型研究毕业论文
三相pwm整流器工作原理及数学模型研究毕业论文目录摘要.......................................................................................... 错误!未定义书签。
Abstract ................................................................................... 错误!未定义书签。
绪论.......................................................................................... 错误!未定义书签。
1 三相电压源型PWM整流器工作原理及数学模型 (2)1.1 PWM整流器工作原理 (2)1.1.1 PWM整流电路基本特性 (2)1.1.2 PWM整流电路工作原理 (2)1.2 PWM整流电路基本特性 (5)2 三相VSR控制策略及控制系统设计 (7)2.1 VSR的电流控制方法 (7)2.1.1 间接电流控制和直接电流控制的比较 (7)2.1.2 三相VSR在dq坐标系下的直接电流控制 (8)2.2 三相VSR控制系统的设计 (9)2.2.1 电流内环控制系统设计.................. 错误!未定义书签。
2.2.2 电压外环控制系统设计 (11)2.3 三相VSR的仿真 (12)3 硬件设计 (17)3.1 主电路的设计 (17)3.1.1 主功率开关器件的选择 (17)3.1.2 交流侧电感的设计 (18)3.1.3 直流侧电容的设计 (19)3.2 基于DSP的控制电路硬件设计 (20)3.2.1 TMS320F2407芯片的介绍 (20)3.2.2 IGBT驱动电路........................... 错误!未定义书签。
第3讲 电压源型变流器的数学模型
第3讲电压源型变流器的数学模型电力电子变换器是以电力电子器件为基础、采用一定的电路结构形式对电能进行变换的系统或装置,其显著特点是能够对电能进行灵活、准确、连续的控制。
因此,现代大容量风电机组大多引入了电力电子变换器以改善机组的运行性能。
目前,应用于风力发电中的电力电子变换器主要是基于全控型电力电子器件的交直交电压源型变流器,本节主要介绍电压源型变流器的数学模型。
3.1 三相电压源型变流器的工作原理图1给出了三相电压源型变流器的原理结构:直流侧并联一个单极性的直流电压源或支撑电容,直流电源或支撑电容的容量足够大,能在持续充/放电和器件换相过程中保持电压不会发生很大的变化。
为讨论方便,在本章中假定直流电容电压恒定,并且直流电流是双向流动的,从而实现电能的双向交换。
交流侧通过一定的接口电感与交流系统(电网或负载)相连,串联电感的作用是在交流电压源内阻抗较小的情况下,防止直流侧电容发生短路而快速向容性负载放电,损坏器件和装置。
接口电感可以是分立的电抗器,也可以是连接变压器的漏抗。
由于电压型变流器中电压的极性不变,而直流电流是双向的,因此所采用的可关断器件组(开关阀)只需阻断正向电压而无需阻断反向电压,同时应具备双向电流导通能力。
图中可关断器件V1和一个等容量的二极管VD1反并联构成电压型变流器的开关阀,同理,V2、VD2,…,V6、VD6也分别构成了5个开关阀。
可关断器件V1~V6一般有三个端子:两个端子联结在主电路中流通主电路电流,而第三端为控制端。
可关断器件V1~V6的导通或者关断是通过在其控制端和一个主电路端子之间施加一定的控制信号来控制的。
为防止直流侧电压源短路,同一支路上的上、下桥臂不能同时导通。
可关断器件导通后,联结在主电路中的两个端子之间的阻抗非常小,相当于短路;可关断器件关断后,联结在主电路中的两个端子之间的阻抗非常大,相当于开路,即可关断器件相当于可控理想开关。
下面以A相输出控制为例,分析电压源型变流器的工作原理:当可关断器件V1开通、V2处于关断状态时,正向直流端和交流侧A相连,相对于直流侧电源假想中点的交流输出电压跳变为Udc/2。
永磁直驱风电系统电压源型变流技术
永磁直驱风电系统电压源型变流技术①李 燕1,梁 英2(1.湖南科技大学信息与电气工程学院,湘潭411201;2.湖南大学电气与信息工程学院,长沙410082)摘要:为了电压源型变流器能在风电系统中的得到良好的应用效果,建立了电压源型变流器的数学模型,将其应用于永磁直驱风力发电系统中,在数学模型的基础上提出空间矢量脉宽调制的双闭环变流控制方案,双闭环采用是速度外环和电流内环控制。
在Matlab/Simulink中对该种控制方案进行建模仿真,仿真结果表明,通过对变流器的控制能实现最大风能俘获功能,使发电机能向电网稳定输送功率,其电能频率与电网能频率能保持一致,并实现了单位功率因数传递电能。
关键词:风力发电;变流技术;电压源变换器;变速恒频;空间矢量脉宽调制中图分类号:TM464 文献标志码:A 文章编号:100328930(2010)0120065206Voltage Source Converter T echnology in Permanent2MagnetDirectly Driven Wind Pow er SystemL I Yan1,L IAN G Y ing2(1.College of Information and Elect rical Engineering,Hunan Universityof Science and Technology,Xiangtan411201,China;2.College of Elect rical Engineering and Information,Hunan University,Changsha410082,China)Abstract:For the application of voltage source converter(VSC)in wind power system,a mathematical model of voltage source converter was established in the paper.It is applied in permanent magnet direct2driven wind power system,and a double closed2loop control strategy of space vector pulse width modulation is presented, which including speed outer2loop and current inner2loop.Simulation of the proposed VSC was made using Mt2 lab/Simulink,and the simulation results demonstrated the system can capture the maximum wind energy with the proposed VSC,at this time transmit energy keep s the frequency consistent with the electricity grid,and a2 chieves unity power factor in power transmission.K ey w ords:wind power generations;current converter technology;voltage source converter;variable speed constant frequency;space vector pulse width modulation 随着能源消费的迅速增长、生态环境的日益恶化,世界各国都在积极寻找一种可持续发展且无污染的新能源[1]。
第一章第三次课 电源模型等效互换及叠加定理
I1 I2
+ E1 –
R1 I3
R2 R3
+ =+ – E2 E1–
R1
I´3
R2 R3
+
R1 R3
R2 +
I3 –E1
(a) 原电路
(b) E1 单独作用
(c) E2单独作用
同理: I2 I2 I2 I3 I3 I3
注意事项:
a. 叠加原理只适用于线性电路。 b. 线性电路的电流或电压均可用叠加原理计算,
R2 R3
R1
R2
+
R3
E2
_
所以
I1 I1 I1 (6.16 2.16)A 4.0 A
I
2
I
2
I
2
(9.36
3.36
)
A
6.0
A
I3 I3 I3 (2.80 7.20) A 10.0 A
[例 2] 求图示电路中 5 电阻的电压 U 及功率 P。
1.9 电源的两种模型及其等效变换
1.9.1 电压源模型
I
电压源是由电动势 E和内阻 R0 串联的电源的电路模型。
U UO=E
理想电压源 电压源
O
I
E
IS R0
电压源模型的外特性
+
+
E -
U
RL
R0 –
电压源模型
由上图电路可得: U = E – IR0
若 R0 = 0 理想电压源 : U E
若 R0 << RL ,U E , 可近似认为是理想电压源。
三相电压型PWM整流器的数学模型和主电路设计
V0 . 2 No. 13 1
J n. 2 0 a 02
三 相 电压 型 P WM 整 流 器 的 数 学 模 型 和 主 电 路 设 计
史伟伟 蒋 全 胡敏 强 唐 国庆 蒋 平
( 东南大学电气工程 系, 南京 2O 9) 1O6
摘 要 : 出 了一套 主 电路设 计方 法 . 提 首先利用 状 态 空间平均 法建 立 了三相 P S WM V R的数 学模 型, 并在 此基础 之 上进 一 建 立 了三相 P WM S 的等效 电路模 型 ; 后根 据 上述 模 型 分 别对 VR 然 三相 P WM V R 的交流侧 和直 流 侧 进 行 了理 论 分 析 ; 后 着 重 分 析 讨 论 了交 流 电感 、 流 电 S 最 直 压 、 流 电客 等参数 的选 择 . 直 这对 三相 P WM S V R的主 电路设 计 有着理论 指 导作 用 . 关键词 :三相 电压 型 P WM 整 流嚣 ;功 率 电路 ;矢量 控制 P ⅣM;数 学模 型
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第3 2卷 第 1 期 20 0 2年 1 月
东 南大 学 学 报 ( 自然科学版)
J U N L O OU H A T U WE S Y (  ̄ r dec dtr O R A F S T E S N R ] T N a S n ̄E io1 l i )
U b e eli e d sg f i i uto - h s MW S e b n l a t t e i o n cr i f p a e P cl o h n ma c 3 V R. Ke o d : yw rs tr e v a e o tg o r W M ci e ; man i u t s a e v co - a e S WM : h e — h s v l e ,U e P a  ̄ c e f r t r i i cr i; p c - e trb s d P c ra h ̄ aia o e n te lt l d I c r o
电力系统各元件的特性和数学模型
变压器需要承受一定的机械应力,包括自身的重量、运输 过程中的振动以及运行时的电磁力等。因此,变压器需要 有足够的机械强度和稳定性。
数学模型
01 02
电路模型
变压器可以用电路模型表示,其中电压和电流的关系由阻抗和导纳表示 。对于多绕组变压器,需要使用复杂的电路模型来描述各绕组之间的耦 合关系。
。
调相机
主要用于无功补偿和电压调节 ,通过吸收或发出无功功率来
维持电压稳定。
电动机
作为电力系统的负荷,能将电 能转换为机械能。
数学模型
同步发电机
基于电磁场理论和电路理论, 建立电压、电流、功率等变量
的数学关系。
异步发电机
通过分析转子磁场与定子绕组 的相互作用,建立数学模型。
调相机
基于无功功率理论,建立电压 与无功电流之间的数学关系。
05
CATALOGUE
电力电子元件
特性
非线性特性
动态特性
电力电子元件在正常工作状态下表现出非 线性特性,如开关状态下的电压-电流关系 。
电力电子元件的动态特性表现在其工作状 态的快速变化,如开关的快速通断。
时变特性
控制性
由于电力电子元件的工作状态和效率会随 着时间、温度、负载等因素的变化而变化 。
电力系统各元件的 特性和数学模型
contents
目录
• 发电机 • 变压器 • 输电线路 • 配电系统元件 • 电力电子元件
01
CATALOGUE
发电机
特性
01
02
03
04
同步发电机
作为电力系统中的主要电源, 能将机械能转换为电能,具有
稳定的电压和频率输出。
异步发电机
3变压器的数学模型
2
4PS(23)(实
测) 量
2
PS(31)(实测量 )
19
二、三绕组变压器的数学模型
(3)三绕组容量不同
PS (1 2)
P ' S (12) ( S N S2N
)2
PS ( 2 3)
P 'S (23) ( min{
SN S2N
,
S3N
)2 }
PS ( 31)
P 'S (31) ( S N S3N
S 2
S 3
电阻计算如下: RP S1 V N 2 40 .5 0 20 2 01.346
T1 10S2 00 100 10 2 2 0 N
R 0 .6 7 4 R 1 .1 0 7
T 2
T 3
24
例题2
(2)求各绕组电抗
V% 1(V % V % V %1 ).7 57
S1
2 S(12)
S(13)
三绕组变压器中已知最大短路损耗时,各绕组电阻的 计算。
2
本讲内容
双绕组变压器的数学模型 三绕组变压器的数学模型 自耦变压器的数学模型
3
一、双绕组变压器的数学模型
(一)等值电路 1.〝 Τ 〞型等值电路
R1
jX1
jX,2
,
R2
Rm jXm
2.〝一〞型等值电路(忽略励磁导纳)
jXT
RT
4
一、双绕组变压器的数学模型
)2
(4)仅提供最大短路损耗的情况
R(SN) P2S.SmN 2aVxN2 103
R(SN )
SN SN
R(SN )
20
二、三绕组变压器的数学模型
求X1、X2、X3
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。