Analysis and design of over-current limit control strategies applied in aeronautical power supplies

Some Over-Current Limit Control strategies are analyzed and designed to meet the demands of high reliability and rapid dynamic response in the aeronautical power supply applications. The control schemes are both effective in DC-DC converters and DC-AC converters. Controller models are set up, and the over-current limit operation principles of analogy and digital control are analyzed too. An 800VA aeronautical power supply bas been constructed to verify the performance of the proposed control strategy in various cases such as the sudden load change and the constant load. The analysis and experiments confirm the advantages of the proposed over-current limit strategies as follows： simple,effective and reliable.

考虑通信延时的可再生能源与火力发电耦合系统无功控制优化

在可再生能源与火力发电耦合系统中,风电出力波动和远端故障扰动都会引起系统电压越限。文章在考虑通信延时的基础上,以耦合系统各节点电压偏差为量化指标,分析了耦合系统无功控制对电压稳定性的影响,提出了一种以静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)和风电机组作为无功调节资源的耦合系统双层无功控制优化策略。该策略上层为SVG无功调节设备,以耦合系统各节点电压偏差综合最小为目标,构建了系统整体功率因数优化模型。下层针对电压偏差大的节点,利用节点附近的风电机组为无功调节设备,以系统电压偏差和网损综合最优为目标,构建了风电机组无功优化模型,采用Ybus与LinWPSO相结合的算法求解优化模型,并得出风电机组无功参考值。案例仿真结果表明,文章所提的双层无功控制策略可充分发挥风电机组无功调节潜力,兼顾到耦合系统的电压波动和网损,减少可再生能源功率波动对耦合系统的扰动,提高了耦合系统的电压稳定性。

配电网多端柔性互联协调控制策略

随着社会经济的快速发展和新型电力系统建设的加快推进,柔性互联逐渐成为配电网网架升级和灵活调控能力提升的重要技术手段。针对多端柔性互联系统的功率控制需求,提出了一种面向工程应用的功率协调控制策略,包括在部分馈线重载时合理分配功率的重载限制控制,以及在所有馈线重载时优化潮流分布的功率均衡控制。基于所提策略开发了柔性互联协调控制装置并应用于实际工程。基于电网真实数据的案例分析和工程实测数据验证了所提策略能够应对不同负荷/电源特性的配电网柔性互联场景,有效解决配电网中馈线重载和光伏倒送的问题,提高配电网的供电效率和安全性。

基于桨距角控制的永磁风电机组高电压穿越控制策略

为解决传统永磁风电机组高电压穿越控制策略存在超速脱网风险问题,提出一种基于桨距角控制的高电压穿越控制策略。高电压穿越期间,首先,按照并网要求向电网提供无功支撑;其次,考虑转子转速限制,当转子转速达到参考值时启动桨距角控制,抑制转子转速上升;最后,通过仿真试验,验证了所提控制策略的有效性。基于桨距角控制的永磁风电机组高电压穿越控制策略,既能向电网提供无功支撑,又能避免超速脱网。

计及新型柔性限流器的直流系统故障暂态特性分析研究

为解决传统柔性限流装置在直流电网中存在经济性、实用性不足的问题,提出一种新型直流柔性限流装置,采用模块化限流电感结构,并提出模块化限流电感投入方案,基于该结构提出与其相适应的控制设计方案。该结构提升柔性限流装置的经济性,增强限流装置的容错率,并快速、有效抑制故障电流,实现直流线路永久性故障快速隔离,瞬时性故障无断路器动作行为的自行恢复。为进一步验证所提新型柔性限流装置的有效性,在软件平台搭建多端柔性直流仿真系统,并进行直流线路永久性与瞬时性故障仿真分析。

考虑变流器无功调节特性的含高比例分布式光伏配电网电压控制方法

高比例分布式光伏接入后,配电网出现潮流随光伏出力在大小和方向上随机变化的现象,造成配电网电压大幅度波动,严重情况下电压发生越限。充分利用光伏变流器及储能变流器的无功调节潜力,能够有效应对含高比例分布式光伏配电网的电压越限问题。首先,对含高比例分布式光伏配电网的电压运行特性进行分析。然后,对变流器无功电压调节特性进行分析,研究影响变流器无功调节能力的各项约束。在此基础上,提出一种考虑变流器无功调节特性的无功自响应电压控制方法,并对该方法的无功动作阈值进行了优化整定。在该方法中,变流器将就地量测电压与无功动作阈值相比较,进行无功快速动作。最后通过仿真证明了该方法能有效解决含高比例分布式光伏配电网的电压越限问题。

考虑概率分布的分布式光伏无功下垂控制策略

分布式光伏接入配电网逐渐成为趋势,然而大规模分布式光伏并网将引起严重的潮流逆向,导致电压越限和网损增加。针对分布式光伏接入配电网产生的电压越限问题,提出一种考虑概率分布的分布式光伏无功下垂控制策略,首先,考虑光伏出力的概率分布对光伏电站不同光伏单元当前有功功率的影响,评估计算每个光伏逆变器的可用无功容量;然后,根据各光伏单元当前可用无功容量大小对无功下垂系数进行调整,在不牺牲有功功率的情况下最大限度地利用光伏电站的无功支撑能力;最后,通过PSCAD/EMTDC仿真软件,验证了所提控制策略的有效性。

微型燃汽轮机发电系统柔性协调控制策略

在微型燃汽轮机发电系统中,转速稳定对于微型燃气轮机的效率、运行安全十分重要,而负荷变化对燃气轮机转速稳定有很大影响。为此,提出了一种针对负荷变化的微型燃汽轮机发电系统柔性协调控制策略。策略将负荷变化引起的转速波动由燃气轮机和变流器共同控制,构成“机-电”协调控制。结果表明,在加快功率动态响应的同时,保障了控制策略的准确性,避免微型燃气轮机系统达到温度限制而转速失稳。

电力电子组网系统中构网型换流器间的协同限流研究

新能源快速发展下带来的100%电力电子设备组网独立运行的场景逐渐增多,由于缺乏传统同步发电机的惯性和阻尼,当基于不同控制类型的构网型换流器为系统提供电压和频率支撑时,其对外部干扰较敏感,负荷大扰动情况下,系统存在明显的过流问题。针对该问题,首先对单端构网型换流器设计了一种基于电流饱和算法的过电流抑制方法,以限制端口换流器的暂态过电流。其次,在多端口换流器协同限流方面,提出了一种基于不同控制类型的构网型换流器间协同限流控制方法,解决了不同构网型换流器组网时由于扰动造成的输出过电流问题,并实现限流控制与正常工作模式间的平滑切换。同时,建立系统的小信号模型,利用根轨迹分析主要控制参数对系统稳定性的影响。最后,搭建了控制器级硬件在环测试平台,对理论分析和所提方法进行了硬件在环测试,验证了所提方法的有效性和优越性。

AP1000核电汽轮机一次调频控制策略研究

根据电力系统对核电机组一次调频控制的要求,进行AP1000核电汽轮机一次调频控制策略研究。分析了AP1000核电机组进行一次调频的限制条件。创新性地提出一种AP1000核电汽轮机一次调频控制策略,涉及限制条件应对策略和快速响应策略。限制条件应对策略通过设置一次调频控制参数和一次调频切除条件,规避一次调频越限工况,以减少棒控系统、汽水分离再热器(MSR)相关设备系统跟随调节幅度,从而满足机组安全运行要求。快速响应策略在汽轮机控制系统设置一次调频“前馈加闭环”控制,实现一次调频快速响应控制。结合AP1000控制逻辑,具体给出自动负荷调节(ALR)方式一次调频控制方案,并在Matlab/Simulink进行建模仿真试验。仿真试验结果表明,控制方案一次调频控制性能指标满足区域电网要求。所提策略及取得的试验结论,为后续AP1000机组一次调频控制改造工作提供了重要借鉴。

基于海洋捕食者算法的波浪能转换装置模型预测控制

该文提出一种基于智能海洋捕食者算法的模型预测控制策略,实现了波浪能转换装置的动态最大能量捕获。提出的模型预测控制策略利用海洋捕食者算法来获取最优控制力,并采用非线性限制来控制功率的单向流动。通过相应的对比分析验证了海洋捕食者算法的优化准确性和快速收敛性。该方法还利用控制域来处理最优控制变量以便在算法的计算负担和优化准确度之间进行平衡。所提出的方法证明在处理多维的波浪能转换系统方面,特别是系统的非凸和非线性限制问题,具有较好的利用价值。仿真与实验结果证明提出的方法能较好地提高波浪能转换装置的输出功率,并满足典型海域工况下的实时需求。

基于动态虚拟电抗的虚拟同步机系统有功环电压动态补偿策略

为解决新型电力系统中的虚拟同步机(Virtual synchronous generator,VSG)在电网电压跌落时出现的功角暂态失稳和过电流问题,对采用VSG控制的并网换流器暂态控制策略进行了改进。为降低故障期间有功功率的参考值进而实现VSG的功角暂态稳定控制,根据VSG的功角特性、有功功率参考值与功角稳定性之间的关系,引入电压动态补偿,并利用相图曲线理论分析了控制策略参数选取对暂态稳定的影响。为限制故障发生瞬间和故障切除瞬间的冲击电流、保证故障期间VSG系统的暂态功角稳定、实现故障限流,提出了一种以指数形式变化的虚拟电抗模型,确定了虚拟电抗的投切参数。仿真实验结果验证了改进策略的有效性。

一种航天器高精度模拟式固态功率控制器设计

为了满足新一代航天器模块化、智能化和小型化的配电要求,设计一种高精度模拟式固态功率控制器(SSPC),用较少的硬件电路实现了反时限过流保护电路的高精度拟合,同时兼具小型化和高性价比的特点。仿真与实物验证结果表明:采用文章设计的SSPC,反时限过流保护精度在5%以内,具有较高的工程应用价值。

自动电压控制参数误整定引起发电机功率振荡原因分析

电厂侧自动电压控制系统对改善高压侧电压水平具有重要作用,但其参数误整定将严重威胁发电机组的安全稳定运行。针对一起自动电压控制系统参数误整定引起的水电机组功率振荡事件,阐述了自动电压控制和低励限制的基本原理,详细分析了子站参数误整定导致功率振荡事件的原因,并提出了针对性的防范解决措施。

牛从直流无功控制优先级与绝对最小滤波器限制直流功率策略研究

梳理牛从高压直流输电系统双回直流协调控制中无功控制优先等级及其逻辑,结合仿真和现场工程实际情况证明交流母线电压投切无功补偿设备优先于绝对最小滤波器容量限制的原因。同时,对比牛从高压直流输电系统直流与新东特高压直流输电系统直流绝对最小滤波器容量限制直流功率策略,并提出优化建议。

利用高精度频差控制器提升机组一次调频性能

电厂一次调频面临的主要问题包括网频与机组汽机转速越限时刻存在偏差,15s贡献指数、30s贡献指数、积分电量贡献指数未达到要求,机组转速测量不够精确等。针对以上问题利用高精度转速控制器提升机组一次调频性能,效果明显。

适用于半桥型MMC附加限流控制的直流线路纵联保护方案

半桥型模块化多电平换流器的附加限流控制能有效降低对线路保护速动性的要求、增强实体限流装置的限流效果,降低了故障暂态电流的上升梯度及其幅值,因此,基于故障暂态电流信息的直流线路保护会受到限流控制器影响。提出了计及附加限流控制器影响的直流线路自适应纵联保护方案:利用极线电压及其零模电压变化率构成或逻辑来启动限流控制器;推导了限流控制器作用下的直流侧故障电流解析关系,并根据限流控制器对故障电流抑制程度和换流阀两侧的故障电流信息,建立了一种基于换流阀两侧差流的纵联保护方案。该方案仅用到各站端的本地量,通过与其对端换流站交换判别结果,其不受线路分布电容影响、无需多端数据同步,具有自适应性。大量仿真实验验证了利用限流控策略的有效性和保护方案的可靠性。

基于FA-ELM深度挖掘模型的电力工程预算控制技术

针对现有预算控制方法存在目标单一,效果不理想等问题,提出了一种基于FA-ELM深度挖掘模型的电力工程预算控制技术。通过深入剖析电力工程费用的组成与影响因素,提出了工程进度与预算双目标的管控方式。利用萤火虫算法优化极限学习机网络,构建FA-ELM预测模型,将预处理后的电力数据输入FA-ELM模型中,可估计每个阶段的工程费用,便于管理人员采取相应的措施。在MATLAB仿真平台上对所提技术进行实验分析,结果表明:FA-ELM模型的预测误差均控制在6%以内,且工程总费用节约了14.09%,整体性能优于其他对比技术。

一种具有自适应能力的改进FLC调频控制策略

电网异步互联后送端系统频率稳定性差,直流频率限制控制器(Frequency Limit Controller, FLC)能够根据频率偏差迅速调节直流功率,稳定送端系统频率。文中基于传统FLC提出了一种改进的自适应直流频率限制器(Adaptive Frequency Limit Controller, AFLC)和利用AFLC参与电网二次调频的协同控制策略。通过对传统FLC作用机理分析和功率转带场景分类,并计及FLC不同控制策略对系统功率转带和频率调控的影响规律,设计了一种自适应直流频率限制器AFLC,在提高系统调频精度的同时可以迅速调控系统发生严重故障时出现的频率偏差。同时依据有功功率分配原则和二次调频的原理,让AFLC参与二次调频并承担部分有功功率。在Matlab/Simulink软件中搭建了云南电网楚穗双回直流输电系统仿真模型对所提策略进行仿真分析,仿真结果表明,所提AFLC控制策略更有效地实现了系统受小扰动后的频率调控和严重故障后功率的转带、AFLC与二次调频配合的策略提高了系统二次调频的恢复速度。

Control Scheme for Distributed Generator Providing Network Voltage Support

The distributed generator over the last 30years has posed several challenges when they are connected to a distributed network.The most immediate problem is to change the voltage at the connection point depending on the power supplied to the network and may cause it to exceed statutory limits.This paper describes a new control scheme for a distributed generator for supporting the voltage control in the network,thus ensuring the distributed generator to contribute to network voltage management.The scheme performance is demonstrated by a model for a distributed generator connected to a distribution network.The result shows that using the new control scheme,the distribution network voltage constraints are maintained while maximizing the active power delivered by distributed generators.