具备自适应重合闸能力的多端口混合式直流断路器

为解决柔性直流电网中混合式直流断路器成本高以及盲目重合闸的问题,提出了一种具备自适应重合闸能力的多端口混合式直流断路器。所提断路器能够在能量耗散期间旁路故障线路中的限流电抗器,配合电容充电回路的导通,将本应经避雷器耗散的限流电抗器能量转移到电容中,从而有效减少了故障隔离时间与避雷器能量耗散压力,并为故障性质的判别提供了能量支持。同时,该断路器通过共享主断路器的方式实现故障隔离,结合避雷器泄能需求的下降,大大降低了断路器的制造成本,在经济性方面优势明显。此外,该断路器利用故障识别电流与电容电压在永久性故障与瞬时性故障下的幅值差异来识别故障性质,实现了自适应重合闸,操作简单且易于控制。最后,利用PSCAD/EMTDC在三端MMC柔性直流系统环境下对所提方案的有效性进行了仿真验证,并通过与其他方案的对比分析,证明了所提方案的优越性。

具备故障限流和快速故障清除能力的多端口直流断路器拓扑与控制策略

为解决直流电网中直流故障快速清除的技术难题,提出了一种同时具备限流和快速故障清除能力的多端口直流断路器,并设计了启动、限流后开断线路和限流后复位3种控制策略。所提拓扑结构通过限流电路实现断路时刻电流值的大幅下降,通过电感旁路电路实现故障清除所需时间的缩短;所提控制策略通过复用拓扑部分回路实现直流电网对断路器电容的预充电,通过初步故障判断与二次确认方式来优化断路器的动作时序,实现断路时刻电流值的进一步下降。在PSCAD/EMTDC中搭建了三端直流电网仿真模型,对断路器的各种工况进行了仿真验证。结果表明该多端口直流断路器在各工况下均可实现多条直流线路的保护、减小断路时刻电流值和减小故障切除所需时间。

航天器多端口电源控制器拓扑推演和优化方法综述

电源控制器需要完成输入、储能和输出端口功率之间的控制,随着更多不同类型能源接口的加入,具有高功率密度、高效率和其他高性能的多端口变换器成为电源控制器的理想解决方案,其拓扑是实现航天器供配电功能的重要基础。文章针对航天器多端口电源控制器拓扑结构电路应用和任务专项需求,对多种拓扑推演方法和拓扑主要性能优化措施进行详细的调研和总结;在此基础上提出拓扑结构设计重点发展方向,例如归一化的拓扑推演流程、完善的电路拓扑性能优化方法和基于总体角度的电源控制器设计思路。上述研究结果可为更远距离空间探测、更大规模航天器供配电系统建造和航天任务中新型能源管理设计提供参考。

新型多端口直流潮流控制器及其控制策略研究

直流潮流控制器是实现多端直流电网稳态潮流调节的关键装备,针对现有直流潮流控制器的局限性,通过在环形支路中串入输出直流电压可调节的级联子模块的方式,设计了一种新型多端口直流潮流控制器。首先,对所提控制器的拓扑结构和工作原理进行了阐述;然后,介绍了其控制策略和参数选择方法;最后,通过一个具有八条直流线路的五端直流电网的电磁暂态仿真案例对直流潮流控制器的性能进行验证。结果表明:所提控制器能够同时调节同一直流母线所连接的多条直流线路上的潮流,具有模块化和易扩展的优势。

多端口并行通信下多维度数据高速采集仿真

在多端口并行采样过程中,不同输入通道之间存在失配造成的误差,导致数据采集不准确,且存在大量的冗余数据,增加了数据传输的负担。为了提高数据采集效率,提出一种超多端口通信中多维数据的高速采集方法。明确多维数据的采集理想值,分析多端口通信信噪比环境,选择通用接口保证通信兼容,稳定的模数转换器性能。为减少多端口并行采样的失配误差,利用时间交替并行采集策略,通过调试端口通信各类误差,降低通道信噪比。实时判断数据采集所需时间,重构数据采集误差函数,根据采集间距和模糊规则,调整有效距离,判断并删除冗余数据,实现多维度数据的高速采集。经实验证明研究方法能在保证数据完整性和精确度的前提下,实现高速采集,采集过程中受噪声影响小。

多端口直流直流自耦变压器

该文提出了一种多端口直流–直流自耦变压器的拓扑,该多端口直流自耦变压器用于互联多个直流电压等级不同的直流系统。提出了多端口直流自耦变压器的潮流直接分析法以及潮流分解分析法,推导了多端口直流自耦变压器中各换流器额定电压与额定功率设计方法,设计了多端口直流自耦变压器的控制策略。以一个三端口直流自耦变压器为测试算例,在PSCAD/EMTDC下仿真验证了多端口直流自耦变压器的技术可行性。以互联±250、±320 k V和±400 k V直流系统为例,假设±250 k V和±320 k V系统的额定输入/输出功率分别为500 MW和1 000 MW,采用常规的多端口直流–直流变换器技术所需要的换流器总容量为3 000 MW,而采用多端口直流自耦变压器技术所需要总的换流器仅为775 MW,所使用的换流器总容量仅为现有技术的26%,显著节省了成本,降低了运行损耗。

分散式DTU基于iptables多端口通信的研究与应用

2021版配电终端标准化设计方案中,要求分散式DTU的公共单元要采用多端口机制,实现各间隔单元实时数据的上送及参数的调阅和配置。针对这一要求,本文提出了一种基于iptables数据包转发、网络地址转换的方法,能够实现公共单元多端口通信和间隔单元即插即用。该方法具有配置简单、兼容性强、自适应、通信安全可靠、开发工作量小等特点。

一种光伏制氢多端口变流器研究

介绍了一种光伏制氢多端口变流器的设计原理、组成与各端口特性,该设备可应用于光伏电站配属的制氢站,给制氢车间电解槽提供稳定的可调电源。实验证明:在光伏制氢应用中,该设备具有为制氢车间提供稳定的可调电源,在光伏区功率突变或退出后仍然可以持续供电的优点。

多端口变换器及其解耦策略关键技术综述

直流微电网结合电源、储能、负载等多种形式的端口,可实现多种情况下的孤岛和并网运行模式,因而被广泛运用于连接交流电网。将多组变换器并联于直流母线上,会导致系统冗余、控制复杂、效率低下。为了实现多个不同形式端口的整合,多端口直流变换器应运而生。从多端口变换器拓扑出发,综述现有各类多端口变换器的派生,简单介绍其结构,并对其功能、优缺点进行分析。其中,全隔离型多端口变换器由于各端口之间相互独立且共用一根磁力母线,具有较高的可靠性,还可实现宽范围电压输入及软开关,得到国内外广泛关注。多端口变换器各端口之间输入输出功率流存在耦合,会导致变换器工作在较低的效率范围内。通过对现有的三种应用于多端口网络的解耦方法依次进行介绍,并结合相应的拓扑进行对比分析,谐振解耦通过构建谐振拓扑结构来达到物理解耦的方法,相对简单,在稳态及暂态下均具有较好的性能。

多端口电力电子变压器的安全稳定运行区域分析与控制探讨

在电力系统进一步创新和改进的背景下,电力电子变压器因为优势极高而得到了普遍应用。其中,多端口电力电子变压器是一种新型的电力变压器,从变电站和电力系统中对其的重视程度特别高。不过从多端口电力电子变压器实际应用现状来看,也有着各项难点,安全稳定性有待进一步提升。文章中主要论述了多端口电力电子变压器的安全稳定运行区域分析和控制。

多端口能量路由器拓扑参数设计方法研究

能量路由器是基于电力电子变换器的多能源接口装置,能够提高新能源发电技术的稳定性与效率。针对光伏发电、储能装置等分布式能源接入与能量即插即用、能量灵活接入的目的,设计了1个四接口的能量路由器,由2个光伏发电单元接口、1个储能装置接口以及1个并网接口。光伏发电单元接口采用Boost电路,储能装置接口采用交错并联的Buck/Boost变换器,并网接口采用双向DC/AC变换器。重点分析了该能量路由器的参数设计方法,并设计了10kW的能量路由器。最终在simulink/Matlab中搭建了仿真模型,仿真结果表明:该参数设计方法设计出的参数能够保证能量路由器的动态性能与稳态性能。

多端口能量路由器协调控制策略研究

多端口能量路由器可使多种综合能源、多个功能单元通过公共耦合点接入系统,多端口能量路由器中接入的能源各具特色,提高了系统的难度。提出了一种四端口能量路由器,包含了2个光伏发电单元、1个储能装置单元以及一个并网接口单元,该能量路由器适用于家庭负荷。为实现该能量路由器稳定运行,还提出了结合主从控制策略与分层控制策略优点的协调控制策略。为了验证该能量路由器的协调控制策略,利用仿真软件平台Matlab/Simulink搭建了仿真模型,仿真结果表明了该多端口能量路由器与协调控制策略具有可行性。

多端口能量路由器交流接口拓扑控制策略研究

多端口能量路由器具有适用于低压、大功率场合的特点,其交流接口采用了T型三电平变换器,可连接交流大电网、交流负载与新能源发电场与直流母线。在分析了该拓扑的基本工作原理、数学模型的基础上,推导了双闭环电流控制策略,分别为LCL滤波器中电源侧电感电流控制与LCL滤波器中电容电流控制。其中,电容电流控制环为内环,电源侧电感电流控制为外环控制。由于电源侧电感电流参考值为正弦信号,考虑到电网频率波动,采用了准比例谐振控制器,而非PI控制器。还给出了控制器的参数设计与电容电流内环反馈系数的设计方法。最后在Matlab/simulink中搭建了仿真模型,仿真结果表明:T型三电平变换器与控制策略可满足多端口能量路由器输出电能质量的要求。

面向交直流混合配电系统的多端口电力电子变压器研究综述

多端口电力电子变压器作为交直流混合配电系统的一种关键枢纽设备,具备能量流动双向、潮流灵活调节、谐波无功可控和端口故障隔离等功能,近年来得到越来越多的关注。针对面向交直流混合配电系统的多端口电力电子变压器,层层深入推演了其拓扑结构的发展历程,从图论的角度归纳出星型和串型结构,从公共能量汇集环节形式的角度归纳出共直流母线结构和高频耦合的结构。然后,对比分析了不同拓扑结构的优劣势,并给出实际交直流混合配电系统不同需求下的拓扑结构选取原则。进一步地,总结了多端口电力电子变压器在仿真、设计、控制与保护方面的应用挑战,进而展望了未来的技术发展方向。

FPGA实现高速实时多端口图像处理系统的研究

为了满足多个设备实时处理传输高速图像数据的需求,介绍了利用Virtex-6FPGA设计实现高速实时多端口图像处理系统的原理和方法。通过Chipscope工具采样输入输出数据,验证了系统的可行性和可靠性,并分析计算出系统速率和其他主要时间参数。实现了相机采集、PCIe输入输出以及DVI输出等功能,实验结果显示高速实时多端口图像处理系统具有集成度高、传输带宽高、功耗低等优点。在实时图像处理领域具有很高的实用价值。

基于内网实测信息的多端口外网静态等值方法

在外网信息完全未知的情况下,提出基于内网实测信息的多端口外网静态等值方法,以估计多端口外网等值网络及其参数。该方法所需的内网实测信息不要求内网支路开断,利用外网等值参数与内网实测信息之间的约束关系,采用两阶段估计方案,建立多端口外网等值参数的量测方程及其两阶段的最小二乘模型,再利用最小二乘法求解得到多端口外网等值网络参数。IEEE 39节点系统和广东电网的仿真结果验证了所提方法的正确性。

适用于柔性直流电网的多端口直流潮流控制器

现有的直流潮流控制器大多为双端且仅能辅助控制一条线路上的潮流。为全面控制直流电网潮流分布,文中提出了一种适用于柔性直流电网的多端口直流潮流控制器,它可以同时控制多条线路上的潮流且易于拓展。首先,在充分研究已有直流潮流控制器的基础上,提出了多端口直流潮流控制器的拓扑结构并详细阐述了工作原理;其次,研究了多端口直流潮流控制器的等效电路,进而设计了能够使其稳定运行的控制策略;最终,在RT-LAB仿真平台中搭建了舟山五端柔性直流输电系统并安装了三端口直流潮流控制器,对所提拓扑结构和控制策略进行了仿真验证。

基于多端口DC/DC变换器的混合储能系统自适应能量控制策略

研究了一种基于多端口DC/DC变换器(multi-port DC/DC converters,MPC)的混合储能系统(hybrid energy storage system,HESS),并将其应用于直流微电网。针对脉动负荷功率突变对直流母线电压及蓄电池组正常运行造成剧烈冲击的问题,提出了一种基于移动平均滤波算法的自适应能量控制策略(adaptive energy control strategy,AECS)。首先,通过移动平均滤波算法将脉动负荷功率进行滤波,由蓄电池组承担平缓的功率变化,而由超级电容器补偿瞬时的功率突变,从而优化蓄电池充放电过程,延长其使用寿命;其次,引入超级电容端电压自适应控制,将超级电容端电压稳定在参考值附近;并对蓄电池组端口采用能量流均衡控制,使各蓄电池组荷电状态(state of charge,SOC)趋于一致。通过仿真和实验,验证了所提出的能量控制策略的有效性。

适用于多端直流输电系统的模块化多端口直流潮流控制器

针对多端直流输电系统潮流控制技术问题,提出了一种模块化多端口直流潮流控制器(MM-DPFC)。与现有DPFC相比,其在保留无需配备外部电源、输电线路功率双向可控以及多端口输出等优势的基础上,保证了DPFC各端口输出电压可基于本地进行独立控制,避免了传统多端口DPFC对输电系统主换流站直流输出电压调节的依赖,增强了其控制方式的灵活性与系统的可靠性。同时,其采用标准模块化设计,易于实现后期的端口拓展与系统冗余。文中首先详细分析了该控制器的拓扑结构与工作原理;然后,设计了相应的控制策略,保证了控制器的有效运行;最后,通过仿真与实验对其进行了多种工况下的验证。

适用于海上风电的多端口直流变电站及其主从控制策略

提出多端口直流变电站的拓扑结构,并建立了相应数学模型;该变电站可以实现不同类型、多电压等级的多送端海上风电场和多受端高压直流输电系统的互联,并实现直流潮流的集中调控。将多端口直流变电站应用于多电压等级海上风电并网,并提出多端口直流变电站的主从控制策略,利用直流变电站各端口的协调实现风功率波动时或任一端口故障时变电站的正常工作。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建了含多端口直流变电站的多端直流试验系统仿真模型,并针对所提出的主从控制策略进行了稳态仿真分析和故障仿真分析,结果表明该策略能够保证多端口直流变电站的稳定可靠运行。