考虑用户多样化需求的电动汽车集群调频控制策略

规模化电动汽车与电网互动成为重要的调频手段,针对调频互动控制无法保障用户各类需求、难以充分调动用户参与积极性的问题,提出一种保障用户多样化需求的电动汽车集群调频控制策略,以实现高比例新能源电网的频率稳定。首先,综合考虑用户交通用能、调频喜好、数据保护需求的交互影响,建立有限信息环境下电动汽车集群可调节能力的概率评估模型;进而,考虑集群调频不确定性和调频控制时长对用户延时充电的影响,提出考虑时序延时调频恢复的概率调频控制策略;最后,算例结果验证了所提出的调频控制策略在保障用户需求、降低数据保护造成的不确定性影响、提升系统频率稳定方面的有效性。

单相共用模块型柔性多状态开关研究

柔性多状态开关(FMS)作为一种新型电力电子装置可连接不同配电网,实现调节功率传输的功能。基于级联型H桥柔性多状态开关(CHB-FMS)提出了一种单相共用模块型柔性多状态开关(SMFMS)拓扑。CHB-FMS模块由整流、隔离及逆变三级构成,新拓扑运用模块共用思想,共用模块仅保留整流级,可节省大量的全桥子模块与DC/DC隔离单元,有效降低了FMS的体积与成本。同时研究了SMFMS拓扑工作原理,建立其数学模型,研究参数设计方法,推导电压、功率控制方程,并提出模块均压策略。最后搭建了由2个模块组成的500 WSMFMS原理性实验样机,进行了不同相位下功率传输以及功率跳变实验,验证了所提拓扑及其控制策略的可行性。

一种适用于低压微电网的改进型下垂控制器

针对低压微电网中采用传统下垂控制器多微源之间功率分配精度不高和非线性负载影响的问题,通过虚拟阻抗的设计,将等效线路阻抗设计为在工频附近呈现阻性,满足低压微电网的线路阻抗特点,同时降低了微源逆变器功率均分控制对输出线路阻抗的敏感性;等效线路阻抗在高频谐波段呈感性,有效抑制非线性负载造成的高频谐波。同时改进了功率控制环,避免了较大的阻性等效输出阻抗造成电压降低的问题,加入的并网自动跟踪相角控制器在计划并网前自动调整微源输出电压相角,保证并网过程平滑过渡。仿真结果验证了提出的改进下垂控制器可以消除微源之间的环流,同时抑制高频谐波,输出电压与设定值无静差且并网过程平滑无冲击;基于DSP的样机实验结果也验证了该方法的正确性和可靠性。

虚拟同步发电机转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略

虚拟同步发电机(VSG)控制将同步电机的转动惯量和阻尼系数引入到逆变器的控制中,改善了系统频率响应特性,增强了微电网抗干扰的能力,但是牺牲了一定的动态调节性能。在此基础上,提出了一种VSG转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略。建立VSG的数学模型,分析各参数对系统输出特性的影响;在VSG控制的基础上引入转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略,并给出相应参数变化情况下的稳定性分析;通过MATLAB/Simulink仿真对比定参数VSG控制与转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略的控制效果,验证了所提控制策略的可行性和有效性。

基于多特征融合的非侵入式负荷辨识方法研究

针对传统的非侵入式负荷辨识算法在低频采样数据上辨识准确率较低的问题,提出了一种基于格拉姆角场(GAF)和特征融合的非侵入式负荷辨识算法。通过GAF编码将功率信息转换成彩色图像特征,从而提升辨识度。将图像和功率数据分别输入到卷积神经网络和反向传播神经网络中提取特征,实现特征融合,并作为新的特征参与辨识。用公开数据集对所提辨识方法进行多方面的验证,并与其他分类算法进行对比。结果表明,图像特征所携带的信息量更多,加强了特征的代表性,特征融合能够解决图像编码过程中的信息丢失问题,从而提高了模型的负荷辨识能力。

基于虚拟阻抗的虚拟同步整流器三相不平衡控制策略

随着电力电子装置渗透率的升高,电力系统旋转备用容量和转动惯量大大降低,采用虚拟同步机(VSM)技术能够改善系统稳定性。但目前VSM技术主要针对理想电网下的运行模式,当出现三相不平衡情况时系统无法正常运行。该文在VISMA模型的基础上,搭建虚拟同步整流负荷模型,针对电网不平衡进行功率分析,实现正负序解耦,通过复数滤波器检测正负序分量。通过改变模型中电气部分的虚拟阻抗,并自适应调节无功控制模块,保证直流侧负载电压稳定。搭建基于Matlab/Simulink的仿真模型,验证该方法的有效性,并基于dSPACE进行实验验证。

一种虚拟同步机运行模式平滑切换控制策略

微网在运行过程中,为了保证逆变器的安全稳定运行,需根据实际运行情况切换逆变器的运行模式。该文针对虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)进行建模仿真,以VISMA(virtual synchronous machine)模型为研究对象,改进有功控制模块和无功控制模块,提出一种VSG模式与PQ模式无缝平滑切换技术,并通过小信号模型分析参数稳定性。利用Matlab/Simulink软件搭建仿真模型,并在dSPACE-1103的基础上搭建实验平台,验证所提控制策略的有效性和可行性。

一种新型的n＋1混合式模块化多电平换流器拓扑结构及其控制策略

针对中压应用场合,提出一种新型的n+1混合式模块化多电平换流器(HMMC)拓扑结构。在传统单桥臂n个子模块的模块化多电平换流器(MMC)基础上,加入1个全桥子模块,使其电容电压控制为半桥子模块的一半,实现输出电压电平数由原先的n+1增长至2n+3。针对其结构提出一种混合式调制方式,在保证HMMC稳定工作的基础上,降低HMMC子模块的工作开关损耗。由于全桥、半桥子模块电容电压不一致,采用一种电容预充电方式,并对子模块电容电压建立数学模型,提出一种子模块电容电压平衡的控制策略。在MATLAB/Simulink软件中搭建仿真模型,仿真结果验证了所提拓扑结构和控制策略的有效性和正确性。

对称电压暂降情况下含无功补偿功能的虚拟同步发电机控制策略

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制思想是通过模拟传统的同步发电机的输出特性来提升分布式电源(Distributed Generation,DG)对电网的友好性。但是,传统的VSG不具备在电网故障情况下抑制故障电流的能力,同时也无法提供无功支撑。文中针对该问题,建立VSG模型,分析电网电压对称暂降过程中的VSG的行为。提出了一种适用于电压暂降故障的含有无功补偿功能的VSG控制策略,能够保证故障期间VSG输出不过流,故障瞬间和故障清除瞬间无暂态电流冲击并输出最大无功功率。并给出了限流控制方法的原理分析和具体参数整定原则。最后通过仿真验证了所提的控制策略的正确性和可行性。

基于电流滞环型调制的模块化多电平变换器容错策略研究

模块化多电平变换器(MMC)是电压源型变换器(VSC)的一种新型的拓扑结构。其子模块故障保护问题,是业内拓扑研究的难点之一。针对这个问题,本文提出一种子模块故障容错策略。实时监测变换器逆变侧输出电流与给定电流的误差以及负载侧两端电压,从而决定逆变侧输出电压,使得输出电流快速、高效地跟踪给定电流。当监测出变换器出现子模块故障时,切除该子模块并且对输出电压进行重构,保证上、下桥臂不会出现过流现象,系统平稳运行直到故障修复。另外,建立虚拟子模块,将其循环映射到实际子模块的驱动信号中,从而实现子模块电容电压均衡。这种控制策略简单可靠、鲁棒性强,易于工程实现。本文通过仿真和实验验证了所提方法的正确性和有效性。

虚拟同步整流器的不平衡电压改进控制

随着电力电子装置在电网中的渗透率越来越高,由此带来系统稳定性降低的问题,虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)作为一种新兴的控制策略,能够模拟传统电机特性,使系统具备阻尼与惯性,受到广泛关注。文中以虚拟同步整流器为研究对象,分析虚拟同步整流器的数学模型,研究其控制策略。针对电网出现电压三相不平衡,对其进行功率分析,改进虚拟同步发电机控制策略,稳定直流侧负荷电压。搭建了基于Matlab/Simulink的仿真模型,模拟虚拟同步整流器在功率波动和三相不平衡运行,仿真结果验证了文中所提出方法的正确性和有效性。

含有虚拟阻抗的微源逆变器微网小信号稳定性分析

微网渗透率升高使微网系统惯性减小,受到扰动之后微网易发生振荡失稳。文章引入虚拟阻抗,提出一种适用于低压微网的改进型下垂控制,减小线路阻抗的影响。在此基础上建立微网系统的小信号模型,通过计算系数矩阵特征根的形式判断系统的稳定性,并在Matlab/Simulink软件中搭建相应的模型,通过时域仿真图判断系统的稳定性。

光伏发电系统并网逆变器研究综述

阐述了当前光伏发电系统并网逆变器的研究现状。介绍了目前逆变器常见的拓扑结构及其各自的特点与适用类型。以滤波性能和生产成本为衡量指标,分析了不同滤波器的优缺点。针对光伏阵列的最大功率点跟踪技术,提出最近几年国内外学者对扰动观察法和电导增量法的多种改进,并重点论述了光伏并网逆变器的并网电流控制策略,说明了逆变器的控制目标与当下的控制思想。

计及综合能源系统接入影响的配电网可靠性评估方法

配电网与综合能源系统(Integrated Energy System,IES)的互联运行是未来配电网重要的发展方向,这将对二者供能的可靠性产生深刻影响。为更加准确地评估配电网可靠性,提出一种计及IES接入影响的配电网可靠性评估方法。文中对IES-配电网联合系统建模,分别建立IES和配电网的最优负荷削减模型;然后,采用目标级联法(Analysis Target Cascading,ATC)分布式求解联合系统的最优负荷削减问题,基于马尔科夫链蒙特卡洛,计算IES-配电网联合系统的可靠性指标,在多种运行场景下对改进的IEEE RBTS-BUS6系统进行可靠性评估。算例结果表明,在合理的运行策略下,IES接入后可以大幅改善配电网可靠性,且热电联产机组对配电网可靠性的重要度最高。

基于改进经验小波变换和XGBoost的电能质量复合扰动分类

针对电能质量复合扰动分类方法在分类数目和分类性能方面存在的不足,提出一种基于改进经验小波变换(MEWT)和极限梯度提升(XGBoost)的电能质量复合扰动分类方法。首先,对传统经验小波变换进行改进,使之适用于复合扰动特征提取;然后,根据基本扰动MEWT分析结果,从时频域多角度提取能够有效刻画不同扰动特性的特征序列;最后,基于问题转换策略构造以XGBoost为子分类器的多标签复合扰动分类模型,并通过特征选择与超参数优化相结合的模型训练方法进一步提升分类效果。实验结果表明,所提方法可实现48类扰动的有效辨识,较之传统多标签扰动分类方法在分类精度和噪声鲁棒性方面表现更优,且运算速度更快,适用于工程实践。

一种基于虚拟同步机的背靠背系统控制策略

将虚拟同步机控制策略应用至背靠背变换器系统中,提出一种直流母线电压平衡的控制策略,在模拟同步电机外部特性的同时,实现功率双向流动。通过仿真表明,与dq旋转坐标系下的传统控制策略相比,虚拟同步机控制功率切换更为平滑,谐波含量更低。在对背靠背系统进行建模分析的基础上,根据三种不同的性能指标分析两种控制策略的优劣。在此基础上将背靠背系统作为能量平衡系统,平衡两个电网之间的功率负载分配。在没有锁相环和dq解耦模块的基础上,简化控制设计,实现能量平衡。

一种光储交直流微网并/离网无缝切换策略

微网存在并网与离网独立运行两种不同的工作模式,为解决其在两种模式之间的无缝切换问题,本文首先设计微网预同步软件算法,保证交流母线电压相位平稳连续,为并/离网的无缝切换奠定基础。其次,研究微网系统的基本结构和工作模式,结合微网系统并/离网工作模式切换时的外环输出特征,提出一种改进的外环将其应用于储能控制外环以及逆变器控制外环。该改进外环实现并/离网模式切换瞬间输出需求的重置功能,以补偿传统PI调节器切换时因线路潮流变化而引起的超调量,较好地解决了切换过程中交直流母线电压波动问题。最后,利用matlab/simulink建立光储微网系统模型对并/离网模式切换进行仿真验证,运行结果验证了所提改进策略的有效性。

新能源接入背景下的谐波源建模方法综述

大量接入可再生能源和逐步采用交直流混合网络已经成为现代电力系统的两大特征,随之而来的电网谐波问题日益突出。在此背景下,谐波源建模方法、谐波溯源方法以及谐波治理方法这三个难点问题越来越受到学术界和工业界的高度关注。综述了目前常见的谐波源建模方法,为电网谐波领域的理论研究和实践提供参考。从谐波源的机理性建模和数据驱动建模两个角度,对目前常见的谐波源时域建模方法和频域建模方法进行了梳理、分析和比较,归纳了各种建模方法的优势和不足,论述了各类谐波源建模方法的适用场景。其中,重点阐述了机理性建模方法和数据驱动建模方法存在的问题,并针对每个问题提出了对应的解决思路。最后,对常见谐波源建模方法的特点进行了归纳总结,对新能源接入背景下谐波源建模技术的发展方向进行了展望。

模块化多电平换流器电容电压均衡控制方法

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的平衡控制分为子模块电容电压均衡和上下桥臂间能量平衡2个部分。分析了子模块电容电压不平衡的原因,并将不平衡分为2类,并引入了虚拟子模块和映射的概念。针对第1种不平衡提出了虚拟循环映射的子模块平衡策略;针对第2种不平衡提出了选择性循环映射的子模块平衡策略,并在此基础上进一步引入了换位裕度的概念,降低了开关频率。此外,还设计了桥臂平衡控制器,保持了桥臂间能量的平衡。最后搭建了三相五电平MMC实验平台,实验结果验证了所提方法的有效性。

基于改进型单周控制的MMC系统三相不平衡控制法

为了应对模块化多电平(MMC)系统在三相电网不平衡条件下的运行,本文提出了一种改进型单周控制法,在基本单周控制的基础上使用网侧负序电压来补偿MMC网侧电流反馈量,避免了三相电流的正负序转换运算。同时加入虚拟循环映射方案进行子模块电容均压。本方法相比现有的MMC不平衡控制策略,简化了控制环节,参数设计较为容易。三相电压跌落仿真结果表明,本文提出的控制方法不仅能够实现MMC在三相不平衡时的单周控制,降低直流电压中两倍于基频的谐波,使电网输出的有功功率趋于稳定,而且可以使子模块电容电压自动达到均衡,减少了系统的器件损耗。