电网电压不平衡条件下Vienna整流器控制及电流过零畸变抑制方法

当电网电压不平衡时,Vienna整流器的直流侧和交流侧将分别出现偶次谐波和奇次谐波,并且电流的过零畸变将会加剧。因此,在电网电压不平衡时,该文建立Vienna整流器在双dq坐标系下的数学模型,计算电流与输出电压之间的夹角,分析基于不同控制目标的2种控制方法及其电流过零畸变,提出一种可以在全调制度范围内最大程度降低电流过零畸变的调制方法,称为垂足近似合成法,所提方法在电网平衡和不平衡时均适用。最后,搭建额定功率为4.6kW的Vienna整流器实验样机,实验结果验证所提方法的可行性和优越性.

抑制电压不平衡交直流混合微电网互联变换器的控制策略

针对特定的交直流混合微电网,给出了抑制电压不平衡的互联变换器控制策略。该控制策略采用双同步坐标系的正负序分离方法,经过坐标变换,解耦和低通滤波器,提取电压的正负序分量;基于瞬时功率的理论,推导出含有正负序分量的有功和无功功率表达式,给出了抑制直流电压波动和实现单位功率因数控制的正负序电流给定;进而基于矢量控制结构实现互联变换器控制。根据Matlab/Simulink环境下的仿真结果,证明了所提抑制电压不平衡控制策略的正确性和有效性。

电网电压不平衡下MMC-SST反馈线性化滑模控制策略

将模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)投入到固态变压器(solid state transformer,SST)系统中时通常采用比例积分微分(proportional integral derivative,PID)控制方法,但这种策略存在参数选取繁杂、动态性能较差的缺点。为了提高系统的动态性能并简化参数选取,提出了MMC-SST反馈线性化滑模控制策略。首先建立了MMC-SST整体仿真模型。然后建立了采用反馈线性化滑模控制的MMC-SST控制模型。最后利用MATLAB/Simulink平台将所提的控制方法与常规PID控制策略作了仿真比较,验证了所提反馈线性化滑模控制策略具备参数选择容易、动态性能优良的优势。

并网光伏系统中3L-T-type QZSI参与电网电压不平衡控制

针对传统逆变器在不平衡网压情况下工作时较难抑制输入电网有功功率振荡分量的问题,提出一种基于三电平T型准阻抗源逆变器(three level T-type quasi-Z source inverter,3L-T-type QZSI)抑制有功功率振荡分量的控制策略。从功率理论推导得到其并网的参考电流,实现并网有功功率恒定且以单位功率因数为目标的控制策略。即:使用二阶广义积分器(second-order generalized integrator,SOGI)完成电压的正负序分离;再结合基于载波的电平位移脉宽调制(level-shift pulse width modulation,LS-PWM)技术,用以调节功率开关直通状态的占空比和叠加的平衡分量,实现直流侧电压控制和中点电压平衡。最后,在Simulink平台上模拟了电网电压不平衡情况,对间歇性能源不同出力情况进行了仿真,仿真结果表明,该策略可有效抑制间歇性能源的有功功率二倍频波动,有利于实现中点电位平衡和间歇性能源并网稳定运行。

基于角接SVG治理电网背景电压不平衡

为解决电网背景电压不平衡对重要精密负荷正常工作的影响,这里提出一种基于角接静止无功发生器(SVG)装置治理电网背景电压不平衡的控制方法,通过理论分析、控制算法设计和样机测试验证等方法确认该技术方法的正确性和可行性。最终确认使用所提出的基于角接SVG装置治理电网背景电压不平衡的方法可以有效解决电网背景电压不平衡的问题,实现电力用户接入点三相电压基本平衡,保证电机类等重要精密负荷正常稳定工作。

基于复功率的电网电压不平衡条件下并网逆变器控制策略

针对电网电压不平衡条件下并网逆变器故障穿越问题,提出一种基于复功率静止坐标系并网逆变器控制策略,与传统旋转坐标系控制策略不同,本文提出的方法通过合并有功、无功功率脉动分量控制6个变量。利用两个调节系数将控制目标组合后实现具有限流功能的协调控制,不仅保证了电网电压不平衡情况下并网逆变器输出有功、无功功率连续调节,同时并网电流峰值维持在额定电流范围内,提高了系统可靠性。最后通过实验验证了提出方案的有效性。

不平衡电网电压条件下MMC控制策略综述

模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)中负序电流的有效抑制对提高电能传输质量和系统稳定性具有重要意义。随着电网中出现不平衡故障的概率与日俱增,平衡网压下MMC的控制策略已不再适用。为此,从MMC内、外特性的影响因素出发,对国内外的研究现状进行归纳总结,并基于现有研究展望未来。首先,从外特性角度分析三个控制目标下不同控制策略的异同点,再进一步阐述引入多变量控制参数k后各电气量的变化趋势,并指出这些方法存在的局限性;其次,从内特性角度梳理环流注入、三次谐波注入对桥臂电流、电容电压的影响,并对相关研究的共性问题进行分析;最后,综合国内外对相关问题的分析与思考,提出该领域目前所面临的挑战,对未来需要深入探究的方向做出了展望。

不平衡电网电压下风力发电机网侧变流器控制策略

针对不平衡电网中负序分量对风力发电机的正常运行造成巨大影响,以风力发电机中的双馈风力发电机为例,提出了在网侧变流器中通过双闭环控制和滑模变结构控制共同作用的控制策略。通过空中管制中心和网络自抗扰控制器控制组成双闭环控制,可维持变流器电压的稳定。通过与滑模变结构控制相结合,消除负序分量对系统产生的影响。通过试验仿真验证了双闭环控制策略可使电压波形输出为与电网电压一致的正弦波。提出的控制策略对单相短路故障上出现的危害有很好的抑制作用。

不平衡电网电压下虚拟同步发电机模型预测控制

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制算法,可为电网提供惯性并参与电压及频率调节,但在电网电压出现不平衡时会导致并网电流不平衡及有功、无功功率波动的问题,严重影响了并网电能质量。针对此问题,提出了一种不平衡电网下VSG模型预测控制策略,通过基于快速电压矢量选择的模型预测控制策略来控制所重构的正序及负序电流分量,达到有功功率恒定、无功功率恒定及电流平衡的控制目标。此外还引入负序电流调节系数,进而实现这三个目标的协调控制。

电网电压不平衡条件下双馈风力发电机转矩脉动抑制研究

针对电网电压不平衡条件下双馈风力发电系统产生转矩脉动对变速齿轮箱及风力发电系统的严重危害,本文以抑制电磁转矩脉动为目标提出基于正负序分量分离的双电流环控制策略,对转子侧变流器进行矢量控制,即在正序旋转坐标系下对转子电流的正序分量进行控制以实现有功功率和无功功率的独立调节和最大功率追踪,在负序旋转坐标系下对转子电流的负序分量进行控制以实现电磁转矩脉动的有效抑制。仿真分析和实验结果均表明该控制策略可有效抑制电磁转矩脉动,对实际风电场获得良好的并网发电性能具有很好的指导意义。

电网电压不平衡条件下混合无功补偿系统分层协调控制策略

为实现低压配电网低成本大容量动态连续无功补偿,提出了一种晶闸管投切电容器(TSC)与静止无功发生器(SVG)协同运行的混合无功补偿系统。系统综合了TSC低成本大容量的无功补偿和SVG动态连续无功补偿的优点。在分析其基本原理的基础上,提出混合无功补偿系统分层协调控制策略,消除TSC与SVG由于响应速度的差别对其混合无功补偿性能的影响。针对混合无功补偿系统在电网电压不平衡条件下的安全运行问题,研究了SVG的正负序双环叠加控制策略,使其在具有动态无功补偿性能的同时能抑制一定程度的不平衡电压,保证系统的安全稳定运行。最后,仿真验证了所提控制策略的正确性。

电网电压不平衡条件下双馈电机转子侧功率控制

本文提出了一种新型的补偿控制策略,能够提高电网不平衡下双馈电机的动态性能,有效减小有功功率和无功功率的波动。论文对转子侧变换器(Rotor-side converter—RSC)正序旋转坐标系下d轴电压迚行定向,因不需要双矢量控制,所以提出的控制方法简单、可靠。这种方法具体实施在RSC中,在电网工作在不同功率情况下,提高了RSC运行能力,同时减弱对电机的损伤。本文最后通过Matlab/Simulink仿真和4k W双馈异步电机实验平台对所提出的控制策略迚行验证。仿真和实验结果吻合,都能够达到所需要求。

考虑光储协调的配电网多阶段就地-分布式电压控制策略

针对高渗透率光伏并网点附近线路的电压越限问题,基于对含分布式电源配电网的功率调压原理的分析,提出了考虑光储协调的多阶段电压控制方法。采用切比雪夫多项式滤波方法改进基于一致性原理迭代的分布式控制方式,有效加快了分布式控制的收敛速度;提出了多阶段就地-分布式电压控制策略,包括光伏逆变器就地无功补偿的阶段Ⅰ调压、全网光伏逆变器分布式无功调节的阶段Ⅱ调压、全网储能一致性分布式有功调节的阶段Ⅲ调压。以改进的某实际55节点中压配电系统为算例进行仿真,验证了所提多阶段就地-分布式电压控制策略的有效性和优越性。

中性点柔性接地配电网故障相恢复电压暂态时域特征分析

配电网接地故障过零熄弧后的电压暂态恢复特性决定了系统过电压水平及电弧重燃特性,目前,中性点柔性接地配电网故障熄弧后暂态恢复电压变化机理尚不明确,为此建立柔性接地配电网接地故障暂态等值电路,理论解析故障过零熄弧后故障恢复电压的时域表达式。在此基础上,对比分析配电网谐振接地与柔性接地方式下,系统参数变化对故障相恢复电压暂态峰值与恢复速度的影响,揭示暂态时间尺度下故障相恢复电压特征随注入零序电流值与电流注入时机的变化规律,阐明通过中性点注入可控零序电流抑制故障暂态过电压的机理。在PSCAD/EMTDC仿真环境与10 kV真型配电网实验场中模拟各种运行和故障工况,仿真与真型实验结果均验证柔性接地配电网故障相恢复电压时域解析特征与变化规律的正确性。

基于限流电抗器电压的直流配电网单端量保护

直流配电网故障特性复杂,故障电流上升速度快且峰值大,快速、灵敏的故障识别与线路保护是保障直流配电网安全运行的关键技术之一。为此,针对增设限流电抗器的直流配电网,提出一种利用限流电抗器电压实现高灵敏故障识别的直流配电网单端量保护方案。首先,通过分析含限流电抗器的直流配电网故障特性,明确区内、区外故障时限流电抗器电压的特征差异。其次,研究限流电抗器对故障特性及直流保护的影响机制,提出虚拟补偿策略以增强故障识别的灵敏性。在此基础上,根据线路电压变化率设计保护启动判据,提出基于虚拟补偿的故障识别判据和故障选极判据,并给出完整的保护方案流程。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台进行大量的仿真测试,结果表明所提保护方案能够实现对直流故障的快速准确判断,无需通信支持,且对过渡电阻、噪声及负荷波动具有较强的耐受能力。

基于储能有功功率与OLTC协调的配电网电压控制

高比例光伏系统接入配电网会引起电压越限,传统无功电压调整方案在高阻抗比配网中失效,利用储能系统有功功率实现电压控制的技术方案被广泛采用,但现有技术方案中的储能系统在电压控制过程中可能产生过度充放电问题。针对这些问题,提出了一种基于储能有功功率与有载调压变压器(on-loadtapchanger,OLTC)协调的配电网电压控制策略。在分析光伏接入对配电网电压影响的基础上,利用测量得到的电压数据控制储能有功功率,实现对接入节点电压水平的快速调控;同时在OLTC控制环节加入储能荷电状态参考量,利用节点电压信息与储能荷电状态共同控制OLTC分接头动作,实现对配电网整体电压水平调控的同时避免了储能系统过度充放电。最后在IEEE 13节点系统中进行仿真验证,结果表明所提策略能够解决配电网内电压越限问题,避免储能系统过度充放电,从而延长储能系统的使用寿命,实现对配电网内资源的合理利用。

计及短路比提升与暂态过电压抑制的含高比例风电送端电网两阶段式调相机优化配置

随着送端电网中大规模风电机组的接入及常规同步机组的置换淘汰,电网短路比水平下降,电压支撑能力削弱,故障时易导致新能源机组暂态过电压而发生脱网事故。面向含高比例风电的送端电网,研究综合计及短路比提升和暂态过电压抑制的调相机优化配置方法。首先,利用新能源多场站短路比(multiple renewable energy stations’short-circuit ratio,MRSCR)分析了调相机接入对风电场短路比的提升作用,并基于调相机暂态快速无功响应特性揭示了其对风电机组暂态过电压的抑制机理;然后,提出一种同时计及短路比提升和暂态过电压抑制的两阶段式调相机优化配置策略,第一阶段以风电场短路比提升为核心约束优化配置调相机位置与基础容量,第二阶段以暂态过电压安全为关键约束进行调相机配置容量修正,并引入量子遗传算法(quantum genetic algorithm,QGA)进行优化求解。最终,基于PSD-BPA在含高比例风电的送端电网进行算例分析,验证了所提出的调相机优化配置方法能够显著提升风电机组多场站短路比水平并有效抑制风电机端暂态过电压。

基于电压补偿的双端直流配电网电压就地协调控制

双端直流配电网是一种双端电源供电的网络结构,可为直流负荷提供更加稳定和可靠的电源电压。然而,负荷的功率波动和不平衡使线路电压跌落增大,可能导致直流负荷的电压不平衡度和电压偏差指标越限,影响直流负荷的正常运行。文中基于电压源型换流器(VSC)外环电压控制,考虑中线电压补偿,提出基于电压补偿等效模型的直流配电网电压偏差及不平衡度联合抑制策略,实现直流配电网电压就地协调控制。首先,建立双端直流配电网潮流模型,将VSC电压下垂控制引入潮流模型,分析不同控制策略下的电压偏差和不平衡度的特性。其次,在此基础上,以电压最低点为分点获得双端电源供电回路压降的简化等效模型,并利用最小二乘法实现等效阻抗参数辨识,构建双端直流配电网的电压补偿等效模型。以参数辨识结果作为电压外环控制输入,提出考虑中线电压补偿的双端直流配电网电压就地协调控制策略。最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了双端直流配电网潮流模型的正确性和控制策略的有效性。

面向光伏集群的配电网模型⁃数据联合驱动无功/电压控制

传统配电网的无功/电压控制(VVC)方法,难以兼顾控制决策的全局最优性与实时响应能力,分布式光伏(DPV)的分散化、高比例并网导致该矛盾日益突出。结合模型优化的寻优能力与深度强化学习的在线决策效率,提出了面向光伏(PV)集群的配电网模型-数据联合驱动VVC策略。首先,考虑日前优化调度与日内实时控制的运行特征,结合DPV集群划分,构建了配电网分布式两阶段VVC框架;然后,以系统运行网损最低为目标,建立了配电网分布式日前VVC模型,并提出了基于Nesterov加速梯度的分布式求解算法;其次,以日前决策为输入量,建立了基于部分可观马尔可夫博弈的配电网实时VVC模型,并提出了基于迭代终止惩罚函数的改进多智能体深度确定性策略梯度算法;最后,基于MATLAB/PyCharm软件平台进行了算例分析,验证了所提方法的全局趋优性以及实时响应能力,提高了PV高比例接入配电网运行的经济性和安全性。

考虑光伏电源可靠性的新能源配电网数据驱动无功电压优化控制

充分挖掘分布式光伏电源的无功支撑能力,有助于解决光伏高比例接入带来的配电网电压波动、电压越限以及新能源消纳等问题,但光伏电源无功输出会造成其功率器件结温越限或剧烈波动,严重威胁到光伏电源的可靠运行。为此,提出考虑光伏电源可靠性的新能源配电网数据驱动无功电压优化控制策略。首先,提出一种基于数据驱动的光伏电源可靠性评估方法,该方法采用XGBoost机器学习模型计算IGBT结温,提高了IGBT结温计算效率,避免了评估精度对IGBT参数的依赖;进而建立考虑光伏电源可靠性的配电网无功电压优化模型,将IGBT结温均值和结温波动引入模型优化目标;然后,将该模型进行马尔可夫决策过程转化,并基于深度确定性策略梯度强化学习算法完成智能体训练;最后,通过IEEE33节点系统验证所提策略在无功电压快速优化和光伏电源可靠性提升方面的优势。