低压直流微电网新型主动限流器及控制策略

低压直流微电网中直流母线发生短路故障后,现有的被动式保护措施难以有效保护电力电子装置,并且当计及直流线路电感与变流器直流母线侧电容时,常规主动限流器会出现限流电感电流振荡的特性。详细分析了该电流振荡特性产生的机理,探究了系统参数变化对限流电感电流振荡峰值的影响。并提出了一种新型主动限流器拓扑结构及控制策略,该拓扑结构通过增加能量耗散支路,在限流器直流母线侧电容电压产生负压时导通,以此耗散能量,解决了电感电流振荡的问题。通过仿真与实验,验证了所提新型主动限流器对电感电流振荡特性抑制的有效性,且在不同工况下具有良好的鲁棒性。

基于Pearson相关系数与广义S变换的低压直流微电网的故障选线方法

针对低压直流微电网线路的故障选线方法的研究有限,提出一种基于Pearson相关系数与广义S变换的故障选线方法。首先,介绍了低压直流微电网的一般组成。在此基础上,研究了低压直流微电网的单极故障以及极间故障的故障特征,提出选线方法,对各线路正负极首末端电流差进行Pearson相关系数计算来确定故障线路。然后对所选故障线路正负线路首端的电流量进行广义S变换,计算出其能量和的比值判别故障极性或者极间故障。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建出低压直流微电网模型以输出各线路电流数据,并利用Matlab对数据进行仿真。结果表明,所提选线方法直接有效,且耐受过渡电阻的能力较强。

基于多电容接地方式的低压直流微电网故障定位

为提高低压直流微电网故障定位的准确性,提高电力系统运行的可靠性,提出一种基于多电容接地方式的低压直流微电网故障定位方法。首先,运用从馈线端子和接地电容器获得瞬时电流和电压,推导了直流微电网一般故障馈线的数学模型。其次,利用基于非线性优化方法的故障测距算法对故障及相关故障电阻进行了精确定位,并通过评估接地电容器在故障期间的响应,计算故障的准确距离。最后,通过搭建直流微电网实验室模型对所提方法的可靠性及有效性进行验证,实验结果表明所提方法具有较高的故障定位准确性。

适用于双极性低压直流微电网的自平衡隔离型DC-DC变换器

双极性结构低压直流配电系统具有负荷灵活接入、运行可靠性高等优势。为了最大限度地减少功率变换级数并提升双极母线电压平衡能力,提出了一种适用于双极性低压直流微电网的自平衡隔离型DC-DC变换器。首先,介绍了自平衡隔离型DC-DC变换器的拓扑结构与调制策略,并分析了不平衡负载情况下正负极性直流电压自平衡机理及其换流过程;然后,结合零电压开关工作原理与输出电流纹波要求,对平衡电感参数进行优化设计,并推导了不平衡负载直流偏置引起的中性点电位偏移量;最后,搭建了一套实验样机验证了所提变换器在两直流极不平衡负载下甚至其中一直流极空载下可平衡双极母线电压。

注入信号式低压直流微网单极接地故障定位方法

为了提高低压直流微电网供电的可靠性,提出新的线路故障定位方法。向故障线路注入电流信号,计算出电流衰减频率和故障距离,确定发生故障的具体地点。在MATLAB中搭建故障定位模型,在不同故障电阻与不同故障距离下进行测试,并对测试结果进行详细分析,验证了文中方法的可行性。

低压柔性直流微电网的电流互感器应用分析

[目的]低压柔性直流微电网是沟通储能、电动汽车等直流设备与中压直流配电网的桥梁。随着直流技术发展及越来越多直流设备接入电网,发展低压柔性直流微电网具有可行性、必要性。直流电流互感器是低压柔性直流微电网的重要组成部分。[方法]分析了典型的低压柔性直流微电网应用场景,对比了直流电流互感器,从可靠性、经济性角度分析了直流电流互感器的选型。[结果]该应用场景下精度要求高的支路保护、控制独立配置电流互感器,精度要求低的支路保护、控制共用电流互感器,当前技术水平下,推荐使用电阻分流器或巨磁电阻效应传感器。[结论]提出的当前低压直流电流互感器选型、应用分析是正确并有效的,同时也为其他应用场景提供了选型、配置建议。

基于FPGA实时仿真的光储独立直流微电网协调控制策略

现场可编程门阵列(field-programmable gate array, FPGA)具有数据并行度高、运行频率高等优点,可以满足电力系统微秒级步长的精细化仿真需求,在微电网实时仿真中展现出巨大潜力。为了深入研究光储微网中光伏和储能系统的动态特性,基于FPGA设计了光储独立低压直流微电网实时仿真系统。首先搭建了低压直流微电网实时仿真框架,设计了一系列电气系统典型模块。其次考虑到实时仿真的不同动态需求,搭建了涵盖多种控制策略的光储控制系统模型。然后在此基础上提出了基于直流母线信号(DC bus signaling, DBS)的分层协调控制策略,通过协调光储变换器的控制策略平衡系统能量流动。最后将FPGA实时仿真结果和Simulink软件作对比,一方面验证了FPGA实时仿真器的精确性和可靠性,另一方面也验证了分层协调控制策略可平滑切换工作层区,自主平衡系统功率流动,有效维持直流母线电压稳定。