基于虚拟同步机控制技术的交直流互联电力系统电压稳定控制策略

电压暂降是电力系统正常运行过程中一种不可避免和难以预测的电能质量问题.交直流微电网和交直流配电的发展,使交直流互联方式下交流电网电压稳定问题更加复杂.针对电压暂降治理,提出了一种采用虚拟同步发电机技术的交直流互联方法.根据本文提出的方法,光伏发电和电池储能等直流分布式系统,能自主地参与到对交流电网电压的调节中,从而维持交流母线电压的稳定性.设计并搭建了额定功率为120kVA的仿真平台,对上述控制策略进行了仿真分析和研究,仿真结果验证了所提出控制策略能确保交流母线电压在电网电压暂降早期不会出现较高幅值的跌落,并在电网电压暂降故障排除后较快地恢复其额定幅值.

基于TMS320F2812的有源电力滤波器控制系统研究

设计基于TMS320F2812的并联型有源电力滤波器控制系统。比较该控制系统与常用的基于TMS320LF2407的控制系统和双DSP控制系统的特点,实现基于TMS320F2812的并联型有源电力滤波器控制系统的控制算法,并进行实验。理论分析和实验结果表明,该控制系统克服了TMS320LF2407控制系统与双DSP控制系统的不足,表现了良好的工作特性。

有源电力滤波器的预测电流控制方法研究

针对三角波电流控制方法和滞环电流控制方法的不足,详细分析并实现了有源滤波器预测电流控制方法。该方法具有控制精度高,响应速度快,主电路开关频率恒定等优点。理论分析和实验结果验证所提出的控制方法的有效性,基于预测电流控制方法的有源电力滤波器具有良好的工作性能。

VK有源电力滤波器在电源电压畸变时的谐波提取方法

分析了有源滤波器(APF)基于旋转坐标系下进行坐标变换的谐波检测方法。该方法在电网电压畸变情况下能很好地检测和补偿电网中的谐波电流和无功电流。应用于三相三线制电路时,该方法可以计算任意次谐波电流的瞬时值。仿真与实验均验证了所提出的谐波检测方法的有效性,基于旋转坐标系下进行坐标变换的谐波检测方法的有源电力滤波器具有良好的工作性能。

直流配电电压等级序列与典型网络架构初探

未来电力系统将以区域交流输、配电网络和直流网络共存的形式存在,直流配电作为直流生态系统中的中间部分,起到以直流的形式承接高压输电网并向负载馈送电力的关键作用,引起人们的广泛关注。在直流配电网发展驱动力分析的基础上,分别介绍直流配电在国内外的发展现状,提出未来交直流混联电力系统、直流配电电压等级序列、直流配电典型应用场景及网络架构3个方面的初步设想。并详细介绍德国亚琛大学10k V校园直流配电网的网络拓扑结构。勾勒出未来直流配电网的轮廓,推动能源互联网的发展,为构建新型智能配电网提供创新思路。

虚拟同步机技术在电力系统中的应用与挑战

虚拟同步机技术是通过模拟同步机组的机电暂态特性,使采用变流器的电源或负荷具有同步机组的惯量、阻尼、频率和电压调整等运行外特性的技术。虚拟同步机技术伴随清洁能源装机数量显著增加,而成为当前并网技术研究的热点。论述了近年来国内外的研究成果,在虚拟同步机技术分类、功能、控制方法等方面介绍了虚拟同步机相关概念,从光伏虚拟同步发电机、风机虚拟同步发电机、储能虚拟同步机和负荷虚拟同步机四个方面,结合实际工程介绍了其主要的应用方式。因虚拟同步机技术的实现载体是电力电子装置,特别介绍了参数设计和稳定性相关研究进展。最后,总结当前存在的问题和发展前景。

中低压直流配电系统的主动保护研究

分布式发电和储能的大量接入、直流负荷的快速增长、电力电子技术的迅速发展,使得直流配电越来越受关注。直流配电系统将会成为未来配电技术的一个重要组成部分。但直流配电保护是直流配电系统快速发展的一个关键问题,亟需深入研究。针对中低压直流配电网中常见的短路、接地、环网、交直流混接、绝缘下降等典型故障类型,该文分析了这些故障的特点和发展过程,并提出了一种基于电力电子技术的主动保护方案,即将直流保护与电力电子变换器有效集成,基于变换器的拓扑结构和运行机理,保护动作逻辑与器件控制逻辑协调配合,实现快速保护和故障自然隔离。该文阐述了直流主动保护的应用场景,分析了主动保护各功能的实现原理和方法,论述了直流配电系统的短路主动保护和接地主动保护,以及直流环网、交直流混接故障的出现机理和基于主动保护的解决方法。最后通过试验进行验证,结果表明,主动保护能够有效可以实现故障的快速切断和准确隔离,从而保障系统的稳定。

考虑不确定性的微电网储能系统容量配置

文章对含有光伏、风电等微网系统的多储能形式的容量进行配置。首先,根据分布式电源及负荷的不确定性,确定微网系统中储电、储热、蓄冷3种储能形式的容量区间;其次,以微网经济运行成本最小为优化目标,以储能容量不越限为约束条件,保证微网向电网功率输出满足要求,求取各个储能形式的容量;最后,通过算例分析,验证最优容量配置与其他不同容量取值的优劣性,确定此方法在保证微电网系统经济运行的同时,有效提高微电网电能上网率。

基于复合粒子群算法的微电网能量管理策略

微网中的部分分布式能源的功率输出具备一定的随机和性间歇性,很大程度上影响了系统的供电稳定性和可靠性,因此,有效的对微网系统进行能量管理显得至关重要。以往的研究中,多采用优化算法在解决能量管理等问题,但其存在着陷入局部最优解等问题,为有效的解决上述问题,文中引入一种复合粒子群优化算法,综合考虑了微网运行过程的经济性、环保特性以及运行可靠性等要求,建立了微电网能量管理多目标优化数学模型,优化目标是运行成本及环境治理的费用最小。在满足功率平衡、分布式电源输出功率等约束条件下,对模型进行了求解,同时,预测系统内负荷需求的变化情况来确定微网的能量管理策略。通过仿真算例的分析验证改进算法的有效性。

考虑多源联合调度特性的微网经济评估方法

针对分布式能源接入电网存在短期波动率大的问题,通过搭建含风/光/燃/储4种能源的微网系统,提出了一种包含风力发电系统、光伏、小型燃气轮机、储能系统的经济评估方法。首先,采用年等值分析方法,考虑设备级投资对经济评估影响;其次,采用全寿命周期成本模型,研究分布式电源利用率、储能系统的充放电特性及多能源联合调度特性对经济评估影响;最后,采用改进的全局粒子群算法考虑电网间功率交换特性对整个微网系统进行经济评估。结果表明,考虑多源联合调度特性对微网进行经济评估使得经济效益达到最优,同样证明此方法适合不同类型能源、不同容量能源配置的微网系统经济评估。

热丝法炉渣分析仪的智能温度测控系统

炉渣分析仪中温度测控的精度直接影响分析结果,针对传统的温度测控系统温控误差大、升温慢、稳定度差等问题,提出了一种基于铂铑热电偶的智能温度测控方法,采用脉宽调制(PWM:Pulse Width Modulation)的控温模式,使热电偶处于测温和控温的时分复用工作(TDM:Time Division Multiplexing)状态,热电偶既作测温元件,也作控温元件;同时采用了控制精度高、稳定性好的数字比例积分微分(PID:Proportional Integral Differential)控制算法,给出了温度测控电路和温度测控程序。实验结果表明:该温度测控系统温控误差小、升温快、稳定性好,确保了炉渣分析仪的整体性能。

RFID技术在汽车生产线上的应用现状

介绍了RFID的基本原理,总结了RFID技术在汽车生产中的应用成果,并结合汽车焊接生产线、涂装生产线和总装生产线上的实际应用环境,阐述了应用RFID技术实现汽车生产线的实时数据采集和质量监控的可行性和先进性,以及RFID技术在汽车生产线上应用存在的问题和应对措施。

基于阻抗辨识的并联逆变器无功均分VSG控制

微电网作为"互联网+"智慧能源的重要补充,要求其在孤岛运行时,能够实现电压、频率有效支撑及负荷功率自动分配的功能。具有下垂特性的虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制由于具有惯性和阻尼环节,能够依据设计参数实现逆变器的功率自动分配,但由于微网内各逆变器连接线路阻抗的差异与变化,使得虚拟同步机控制无法仅依赖确定的下垂参数实现无功功率全工况均分。为此,提出一种改进的基于短时脉冲注入线路阻抗辨识的虚拟同步机无功-电压控制方法,通过预先辨识线路阻抗来补偿各逆变器产生的线路压降,实现了并联逆变器公共母线电压-无功下垂控制,以此来弥补线路阻抗压降对无功功率合理分配的影响。并对虚拟同步机控制下改进的无功控制原理及实现方案进行了分析,并通过仿真验证了方法的有效性。

有源电力滤波器的谐波检测方法研究

针对基于FFT的谐波检测和ip-iq法的不足,详细分析并实现了有源滤波器基于旋转坐标系下进行坐标变换的谐波检测方法。该方法在电网电压存在不对称情况下均能很好地检测和补偿电网中的谐波电流和无功电流,根据需要,还可以检测和补偿任意次谐波电流。理论分析和实验结果验证所提出的控制方法的有效性,基于旋转坐标系下进行坐标变换的谐波检测方法的有源电力滤波器具有良好的工作性能。

用于柔性直流配电的高频隔离链式双向直流固态变压器

双向直流固态变压器是柔性直流输配电网中的关键设备,可以实现高压直流电网和直流微网之间的电压变换和功率流向控制。本文提出了一种基于LLC谐振变换器的双向直流固态变压器的电路拓扑结构,并针对其应用场合,给出了具体电路设计方案。分析了LLC谐振变换器的功率双向流动工作原理和变换器的电压增益特性,提出了一种功率双向流动控制方法;同时依据双向直流固态变压器多单元模块输入输出特性关系,提出了一种功率平衡控制策略。搭建了直流固态变压器的仿真模型,仿真结果验证了本文所提出设计方案及控制策略的有效性和正确性。

基于模糊C均值聚类的分布式电源集群并网逆变器输出功率置信区间估计方法

为了提高多分布式电源仿真建模的精度,降低仿真模型与物理设备的运行误差,提出基于模糊C均值聚类的分布式电源并网逆变器输出功率置信区间估计方法。首先,根据DG的电压电流输入输出关系建立同类型DG的统一模型,采用粒子群算法进行参数辨识,得到DG输出功率偏差与物理系统同型设备运行参数的关系特性;其次,采用模糊C均值聚类方法,对DG集群进行分类,并将输出功率偏差划分成若干个子集;最后,采用概率分析方法得到输出功率偏差对应各子集的概率密度函数,并对偏差进行概率置信区间预测,根据预测结果通过物理系统同型设备输出特征修正仿真模型运行行为。采用实际运行算例验证,结果表明该方法快速准确修正了仿真模型与物理模型的运行误差。

SiC MOSFET开通电流尖峰的分析及抑制

在桥式结构的电压源型变换器中,IGBT器件需要反并联二极管以保证续流。而碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)由于具有双向导通的能力,且内部寄生体二极管,所以无需外部增加反并联二极管。但是体二极管的反向恢复问题、导通压降过大问题将降低变换器效率。所以目前很多应用中仍然在SiC MOSFET外部反并联SiC肖特基势垒二极管(SBD)进行续流。虽然SiC SBD无反向恢复电流,但是SBD的结电容会导致较大的主开关管开通电流尖峰。为了得到最优的续流方式,此处分析了SiC SBD续流、SiC MOSFET体二极管续流以及两者并联续流3种模式下开通电流尖峰的组成成分及各成分的产生原因。实验结果表明利用体二极管和SBD并联的方式效果最差。为了研究电流尖峰的变化规律,实验中改变直流侧电压和开关速度等外部条件,观察电流尖峰的变化。实验结果表明开关速度对电流尖峰的影响最大。最终,提出了3种抑制开通电流尖峰的方法。

微网群混合协调控制及功率管理策略研究

随着分布式风电、光伏间歇性电源在中低压配电网中渗透率的提高,多个微电网可能共存于一个区域配电网,因此包含多个微网间能量互济与协调控制的微网群技术开始引起广泛的关注。该文根据微网群的典型特征及控制结构,着重对离网运行下微网群的混合协调控制和功率管理策略进行了研究。在微网群孤岛协调控制中,采用主从与对等相结合的混合控制策略,将各微电网看作是由不同运行工况下多分段P/f特性曲线组成的单元,进而聚合得到微网群多分段P/f特性曲线,混合控制中主从控制与对等控制依据群多分段P/f特性曲线交替运行以实现功率的分散管理。最后基于PSCAD/EMTDC建立了微网群仿真模型对所提出的运行控制策略进行了验证。

分布式电源集群控制与电力信息实时仿真研究

随着智能电网的发展,大量高渗透率的分布式电源以集群形式接入电网,通信网络与电力网络耦合不断加深,电力信息物理系统(Cyber-physical system, CPS)的架构不断完善。针对高比例分布式电源集群区域电网,提出了基于多代理一致性的群内自治和群间协调结合的分层协同控制方案。为了全面考虑通信系统对集群控制的影响,搭建了基于RT-LAB和OPNET的电力信息实时仿真平台,准确反映通信网络性能以及精确模拟策略的发出、通信、延时及响应全过程。另外,实现了控制器硬件在环,针对所提集群控制策略开发了集群控制器硬件。在CPS架构下通过不同通信场景下集群算例的仿真,验证了集群控制策略的有效性和本仿真平台的可行性和准确性。

结合模型切换和变步长算法的双馈风电建模及仿真

针对动态全过程仿真中双馈风电模型多时间尺度特性带来的刚性问题,提出一套基于局部模型自适应切换和变步长积分算法结合的双馈风电模型及仿真方法。利用双馈风电各子模块在时间尺度上的可分性,对慢动态模块建立动态(dynamic state,DS)模型;对快动态模块建立动态模型和准稳态(quasi-steady state,QSS)模型,并在仿真中进行2种模型的局部切换。提出一种基于系统状态驱动的模型自适应切换策略,基于风电系统中存在的多反馈环节,以偏差量做为系统稳定判据,通过阈值比较实现切换时刻判别。在模型切换基础上,进一步应用TR-BDF2积分算法实现变步长仿真。仿真对比表明,提出的风电模型与不进行模型切换的传统模型相比,具有相同的精度和更快的仿真速度。