国产精品不卡在线,精品国产_亚洲人成在线高清,色亚洲一区,91激情网

直流電網(wǎng)能夠綜合多種能源類型，避免交流電網(wǎng)互聯(lián)出現(xiàn)的同步、諧波等問題，同時(shí)有利于減少中間設(shè)備和能源的多次變換，在直流輸電、配電網(wǎng)及新能源利用等場合體現(xiàn)出諸多優(yōu)勢，因此近年來成為研究的熱點(diǎn)。在船舶電站中，采用直流電網(wǎng)、交流發(fā)電機(jī)可以改變其運(yùn)行轉(zhuǎn)速，有利于提高機(jī)組運(yùn)行效率，引起研究者廣泛關(guān)注。

在諸如船舶直流電網(wǎng)的應(yīng)用中，電能由交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生，并通過整流變換器轉(zhuǎn)換成直流電，對能量轉(zhuǎn)換的效率和可靠性提出了很高要求。整流變換器類型包括二極管整流、晶閘管整流和脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation, PWM）整流。

其中PWM整流能夠?qū)涣鱾?cè)電流進(jìn)行控制，直流側(cè)電壓控制快速靈敏，是一種比較好的整流方案，但也存在開關(guān)器件功耗大，以及直流側(cè)出現(xiàn)短路故障時(shí)將引起與IGBT反并聯(lián)的二極管直通問題，需要通過交流側(cè)連接雙向晶閘管等電路進(jìn)行保護(hù)。同時(shí)，在中壓應(yīng)用中，需要采用模塊化多電平變換器（Modular Multilevel Converter, MMC）、雙有源橋（Dual Active Bridge, DAB）等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，功耗、體積與成本均較高。

采用二極管或者晶閘管整流，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，器件功耗小，有利于提高系統(tǒng)效率，且器件耐流特性優(yōu)于IGBT，但也存在整流后直流電壓波動(dòng)大，需要大容量濾波裝置等問題。

事實(shí)上，通常電壓源型變換器（Voltage Source Converter, VSC）和二極管/晶閘管整流方式，均需要大容量電感/電容濾波，在中高壓場合，裝置體積和成本都很高。采用多脈沖整流電路也可明顯降低直流電壓諧波，但需要額外的大容量的工頻移相變壓器。直流電網(wǎng)中配置大容量電容不僅增加體積，降低設(shè)備可靠性，在直流側(cè)出現(xiàn)短路故障時(shí)還將引起巨大的放電電流，需要保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間更短，增加了故障隔離難度。

為了優(yōu)化整流電路的功耗、體積和成本，同時(shí)兼顧系統(tǒng)的可靠性，集美大學(xué)輪機(jī)工程學(xué)院船舶電氣教研室、桂林理工大學(xué)機(jī)械與控制工程學(xué)院的研究人員提出了一種新型的帶電壓補(bǔ)償?shù)恼麟娐?，如圖1所示。該電路適用于中壓整流場合，其中二極管/晶閘管承受高電壓，調(diào)壓電路承受低電壓。該電路的特點(diǎn)在于低壓側(cè)的調(diào)壓電路補(bǔ)償了高壓側(cè)中的諧波電壓，從而使中壓直流電網(wǎng)中無需濾波電容。同時(shí)，由于調(diào)壓電路部分電壓低，降低了系統(tǒng)體積和開關(guān)器件功耗。

圖1 本文所提出的電壓補(bǔ)償電路

目前也有學(xué)者采用二極管整流和PWM整流串聯(lián)的方式，利用VSC對直流電壓的靈活控制改善直流側(cè)電壓的穩(wěn)定性，同時(shí)也有機(jī)會(huì)改善交流側(cè)的無功與諧波性能。本研究與之不同之處在于，該結(jié)構(gòu)VSC部分僅保證直流側(cè)電壓的穩(wěn)定，或者進(jìn)行潮流控制，而不是濾除直流電網(wǎng)中的電壓諧波，因此直流電網(wǎng)仍然需要電容濾波，其次該結(jié)構(gòu)需要額外引入工頻變壓器。

本整流方案無需變壓器，直流電網(wǎng)中無需額外增加電容，降低了整流系統(tǒng)成本和體積。但該串聯(lián)電壓補(bǔ)償電路存在獨(dú)立電容，其電容電壓需要通過特殊設(shè)計(jì)的控制器進(jìn)行調(diào)整，以保持穩(wěn)定。另外，研究人員還分析了該串聯(lián)電路在多端直流電網(wǎng)中對潮流的控制作用，并對該電路及其控制方法進(jìn)行了全面分析和論證。

研究人員指出該電路的優(yōu)點(diǎn)為：

1）在中壓場合，如交流3300V實(shí)現(xiàn)整流時(shí)，補(bǔ)償電路并不需要同等工作電壓而是工作于低壓，大大減小了器件體積、成本和功耗。并且，如果電壓等級(jí)足夠高，也可以通過補(bǔ)償電路模塊級(jí)聯(lián)方式解決耐壓問題。

2）由于直流電網(wǎng)中不存在大容量的濾波電容，當(dāng)直流側(cè)出現(xiàn)短路故障時(shí)，直流側(cè)不會(huì)出現(xiàn)電容放電過程，降低了直流電網(wǎng)的保護(hù)壓力。

3）當(dāng)直流側(cè)出現(xiàn)短路故障時(shí)，通過調(diào)壓電路的晶閘管旁路，直流側(cè)電路免受過電流影響，此時(shí)在交流側(cè)可通過閉鎖晶閘管整流橋或斷開交流斷路器實(shí)現(xiàn)整流電路的整體保護(hù)。

4）該整流方案同樣適用于低壓場合，如AC 380V變頻器設(shè)備中，按電壓等比計(jì)算，則H橋模塊電容電壓低于100V，此時(shí)H橋模塊可用低壓MOSFET器件實(shí)現(xiàn)，補(bǔ)償電路功耗小。由于不需要在整流輸出端加直流濾波電容，電容成本和體積都能大大降低。

5）該電路加入多端DC-DC電路后可用于多端直流電網(wǎng)中的潮流控制，而無需使用VSC。

研究人員在分析補(bǔ)償電路控制框圖基礎(chǔ)上，提出了針對該電路的兩種控制方法，即PI雙環(huán)控制和滑模變結(jié)構(gòu)控制。兩種方案下的控制結(jié)果表明，都能夠保證H橋模塊自身電容電壓的穩(wěn)定，同時(shí)可以將不控整流方式得到的直流電壓中的諧波限制在一個(gè)較小的值。在將電網(wǎng)負(fù)載電流反饋引入PI雙環(huán)控制后，即使負(fù)載電流變化較為劇烈，直流電網(wǎng)電壓、模塊電容電壓及調(diào)壓電路輸出電壓都與滑?？刂品桨笜O為相似?？紤]到工程實(shí)用性，PI雙環(huán)控制實(shí)現(xiàn)難度更低。

此外，本課題針對潮流控制應(yīng)用場合，提出了主從結(jié)構(gòu)的控制策略，通過合理的任務(wù)分配，使得各電路在進(jìn)行電容能量控制、電容電壓均衡控制、諧波電壓補(bǔ)償及潮流控制時(shí)，各控制環(huán)節(jié)任務(wù)分開，避免了不同控制間的相互干擾。

本文編自2021年《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》增刊2，論文標(biāo)題為“一種直流電壓的串聯(lián)有源補(bǔ)償電路及其在多端直流電網(wǎng)中的應(yīng)用”，作者楊榮峰、于雁南 等。