考虑负荷变化的VSG并网模型预测有功补偿控制方法

随着负荷类型复杂多变,传统虚拟同步发电机难以应对不确定性环境带来的诸多挑战。为此,本文提出一种模型预测控制方法来设计补偿环节,旨在优化负荷大幅度变化情况下虚拟同步发电机并网控制的鲁棒性。首先,根据虚拟同步发电机基本原理建立系统离散形式的状态方程;其次,考虑负荷变化引起的并网点电压和频率波动,将多种输入绝对误差值的二次型形式作为模型预测控制的代价函数,并将其赋予权重,预测输出值补偿至有功功率输入环节中,进而减少负荷波动对中低压配电网的影响;最后,通过Matlab/Simulink平台验证该方法在单节点和IEEE33节点网络上具有可行性。实验结果表明,相比于传统控制方法,该方法具有很强的暂态鲁棒性,响应时间降低82%以上,同时有效改善了多组虚拟同步发电机产生的欠阻尼现象。

用快速有功补偿器改善系统阻尼的研究

本文探讨了快速有功补偿器对电力系统阻尼的影响，并和快速无功补偿器的阻尼作用进行了比较。研究表明，这种ＦＡＣＴＳ装置为抑制系统低频振荡提供了强有力的手段。

一种针对三相四线制不平衡调节器有功补偿电流超出设备容量的新型算法

在电网负载过大且不平衡程度较高的工况下,三相四线制不平衡调节器会出现有功补偿电流超出设备额定容量的现象。常见的解决方法是限幅法,但会使有功补偿电流波形发生畸变,同时流入设备的三相有功电流之和不为零,将引起设备直流侧电压波动。在介绍三相四线制不平衡调节器的工作原理,并对限幅法的不足进行分析的基础上,提出一种新的有功电流补偿方案,即有功补偿电流按比例缩小法。通过数学推导证明方法的正确性,最后通过仿真和实验验证所提方法可以避免限幅法的弊端,并最大程度地发挥设备的调节作用。

基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网电压协同控制策略

整县分布式光伏电源的大量开发与利用及分布式电源规模化并网对实现“碳达峰、碳中和”与“乡村振兴”两大国家战略具有重要的现实意义。由于分布式电源发电尖峰和低谷阶段与负荷峰谷时常不同步,进而导致配电系统过/欠电压问题,严重影响了电能质量,甚至威胁系统安全。针对上述问题,本文提出一种基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网层级式电压协同控制策略。首先,建立基于“先无功–后有功”功率补偿的配电网层级式电压协同控制框架。其次,结合多微电网节点注入电流与电压的方程与功率–电压灵敏度分析,根据多节点电压越限程度,提出一种基于“先无功–后有功”功率补偿的多智能体协同调节策略,该策略先通过无功补偿器进行无功调节,当电压尚未得到有效治理时,再采用多微电网进行有功调节。再次,为了进一步满足各节点微电网有功功率调节需求,并考虑电网内部源–荷–储运行成本与污染排放,提出一种基于多目标优化的微电网内部分布式源–荷–储优化协调功率控制策略。最后,在MATLAB平台中设计了3种仿真场景以及IEEE测试系统模型对所提控制策略进行了验证。结果表明,所提出的电压协同控制方法在最经济的情况下可以实现各节点电压的综合高效治理,同时,所提出的微电网优化协调功率控制策略能使源–荷–储在绿色经济的供电模式下实时精准地满足电压治理目标下微电网有功调节的需求。仿真实验结果验证了本文所提控制策略的有效性。

补偿有功与补偿无功对低电压治理效果的探索分析

配电网低压线路过长时普遍存在低电压问题,包括每日的时段性低电压、节假日的重载低电压、严冬与酷暑用电高峰期的季节性低电压等。针对低电压问题,文中分析在低压线路末端靠近负载处用不同的治理方法调压的效果;研究无功补偿与有功补偿对于电压抬升的差别;再结合自动调压器,验证是否可以提高低压线路调压器的升压幅度,以满足更低的低电压场景中能够用调压器实现调压目标,并验证楼顶分布式光伏对于低压线路有功补偿、降低损耗、抬升线路末端电压的作用。

基于混合储能系统的光伏并网发电有功分级补偿控制方法研究

针对有功功率波动给光伏并网发电系统带来的电能质量等一系列问题,提出一种基于主动式混合储能系统的有功功率分级补偿控制方法。设计了基于超级电容与蓄电池的主动式混合储能系统结构,该结构能够充分发挥超级电容与蓄电池各自的优势,提高储能系统的功率输出能力;阐述了分级补偿控制的基本原理,并对混合储能系统中蓄电池、超级电容的容量进行了优化配置;基于模糊PID,构建了双向DC/DC变换器的整定控制方法,解决了常规PID调节器参数难以在线整定的问题。仿真分析表明,提出的有功功率补偿控制方法可以有效补偿光伏并网发电有功功率的波动。

一种用于分布式发电系统的有功功率补偿模型

针对高穿透率的分布式发电系统将给电网带来的电能质量等一系列问题,提出一种用于并网分布式发电系统的有功功率补偿模型。该模型利用兼具多种储能技术优点的混合储能系统来补偿分布式电源产生的功率波动,具有补偿功率高、储能容量大的性能优势。模型中提出了基于能量预测的动态能量优化算法以提高储能设备的利用效率,利用模糊控制得出储能设备的补偿功率给定值。仿真分析验证了该模型的有效性,在提高补偿性能的同时可观地降低了储能设备的容量需求,从而节约了成本,具有实际应用价值,可用于改进现有储能系统。

储能型功率补偿系统的无功功率与动态有功功率解耦控制

为降低柴油发电机组的暂态电压与频率波动,并优化其工作效率,以同步旋转坐标系下的发电机数学模型为基础获得了其输出电压和转速的阶跃响应表达式,证明只对其进行无功补偿难以解决输出电压及转速的动态跌落问题。在此基础上提出储能型功率补偿系统与柴油发电机组相并联的联合供电方案,由储能型功率补偿系统提供无功功率和负载动态变化过程的有功功率从而提高系统的动态电能质量。提出了包括无功功率和动态有功功率参考值的产生方法、有功和无功电流闭环解耦控制策略的总体控制方案,给出了相应的仿真和实验结果,结果表明,加入储能型功率补偿系统后,柴油发电机组的功率因数接近1,不输出无功功率,带动阶跃负载时,其输出电压有效值动态跌落远小于5%,动态电能质量得到显著提高。

基于有功前馈补偿的储能VSG并网有功振荡抑制策略

为解决传统储能虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)的并网有功由于其一次调频系数与虚拟阻尼系数相互耦合而存在稳态偏差与动态振荡难以兼顾的问题,提出一种基于有功前馈补偿的储能VSG并网有功动态振荡抑制策略。该策略利用有功经一阶低通滤波器后前馈至并网有功闭环控制回路,通过调节前馈系数优化储能VSG并网有功的动态性能且无需进行微分运算,同时不影响储能VSG的一次调频特性。然后,建立基于有功前馈补偿的储能VSG并网有功闭环的小信号模型,并给出前馈系数的整定方法。最后,利用仿真与实验测试对比结果共同验证了所述策略在有功指令与电网频率2种阶跃扰动下可有效消除储能VSG并网有功的稳态偏差及其动态振荡,且不存在频率过冲的风险。

有功均衡及无功补偿控制系统设计中的控制输出模块

有功均衡补偿控制系统的设计中,控制输出模块是人进行操作的窗口。在这个设计中,采用ULN2803AN进行键盘模块的设置,对整个系统进行简化;选用晶闸管进行电容的投切,利用ULN2803AN进行驱动晶闸管模块的设置,从而实现对电容器的投入和切除工作。

基于分布式电网中DVR的补偿控制策略研究

针对动态电压恢复器DVR(Dynamic Voltage Restorer)在分布式电网中进行电压暂降补偿时出现的延时和控制不稳定等问题,提出一种无串联变压器型DVR的预测电压控制策略,该方法在不需要线性控制器或调制技术下,通过DVR跟踪参考电压有效预测控制,保持负载电压在各种扰动下稳定输出正弦电压值。在DVR补偿控制策略方面,采用最小有功功率补偿控制策略,该方法更为有效地延长DVR补偿时间,降低DVR输出的有功功率,仿真与实验结果验证了所提方法的可行性。

无功补偿在德清农村低压配电网中的应用

农村电网无功电源不足,感性无功消耗大,无功非常缺乏,这严重影响了供电质量.因此,对其进行无功补偿势在必行.在这过程中,要选择合理的补偿方式以及配变压器无功补偿的装置形式.实践证明,对农综变进行合理的无功补偿,将取得良好的经济效益和社会效益.

UPFC有功调节对直流电容电压影响的解决方法

针对UPFC元件调节电力线路过程中存在直流电容电压波动的问题,分析了直流电容电压不平衡分量产生的机理。通过定义有功补偿度的概念,引入附加控制器,来改进UPFC并联、串联侧变流器的两闭环控制系统;对串联侧变流器的数学模型进行坐标系调整,来在线采集串联侧变流器电压环的参考值数据,进而提高串联侧有功、无功控制的解耦程度。应用PSCAD建立UPFC有功补偿的仿真系统,验证了改进后的控制系统在改善UPFC有功调节引起直流电容电压波动方面的优越性。

船舶电压敏感型负载稳压设备电压补偿策略

为保证船舶电网电压波动时船舶电压敏感型负载工作的稳定性,根据动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer,DVR)的结构和电压补偿策略,并结合船舶自身特点,提出无功功率补偿策略和有功功率补偿策略两种电压补偿策略。在负载端电压偏离额定值的情况下,前者通过施加在q轴上的负载电压闭环控制,使设备仅向系统提供无功功率即可恢复负载端电压,设备无需储能且经济性较好;对于无功功率补偿策略补偿能力有限的负载,则通过施加在d轴上的负载电压闭环控制,使设备既提供无功功率又提供有功功率,恢复负载端电压,适用于电压大范围变化的负载。两种策略均在MATLAB/Simulink环境下进行验证,仿真结果表明这两种方法均可在短时间内使负载端电压恢复至额定值。

基于PMU的特高压直流输电系统孤岛运行控制方法

受特高压(Ultra-High Voltage,UHV)直流输电系统自身运行特点的影响,孤岛运行阶段的环流难以实现快速维稳,提出基于电源管理单元(Power Management Unit,PMU)的特高压直流输电系统孤岛运行控制方法。考虑输出电压的角度会受电压源换流器(Voltage Sourced Converters,VSC)的影响发生瞬时改变,提出有功-相角下垂控制方法,逆变器通过微型PMU的同步信号,确定派克变换的参考坐标系,将特高压直流输电系统孤岛运行阶段的目标维持频率作为控制基准。以调整特高压直流输电系统中所有分布式发电装置(Distributed Generation,DG)的相角参考值处于一致状态为导向,结合微型PMU测得的公共母线电压相角参数,控制有功补偿量。在测试结果中,环流达到0值后出现的偏离情况程度稳定在10.0 VA以内,并在测试后的0.8 s内达到0稳态。

配电网无功补偿优化研究

随着电力事业的不断发展,电网日趋复杂,用电负荷日益增长,大量的无功功率在电网中流动增加了配电网网损,降低了电能的电压质量和电网的经济效益。针对配电网的特点,从运行经济性角度出发,采用智能进化算法,找出一个用电网有功功率损耗最小为成本函数的无功补偿配置优化方法,以便确定补偿电容器的最佳安装点和最佳安装容量,获取最优无功补偿方案,最终达到降低配电网有功功率损耗的目的。

同步无功功率注入的电压暂降补偿策略

针对电压暂降问题,文中提出了一种基于同步无功功率注入的统一电能质量调节器(UPQC)补偿策略(UPQC-SRI)。在考虑UPQC载流优化配置的前提下,确定了补偿电压的注入角。该补偿策略还考虑了UPQC的载流限制,得到了UPQC-SRI的零有功注入区域(UPQC-SRI区域)。在超出UPQC-SRI区域的条件下,采用该策略确定并联电流的极限值。最后在PSCAD/EMTDC平台上对所提出的策略和相应的算法进行了验证。结果表明,文中提出的UPQC-SRI策略对感性负载的电压暂降补偿比传统策略具有更强的持久性。

微网系统中储能装置控制策略研究

在微网系统中,大功率电力负荷的投切会导致电网电压幅值和频率产生波动。将储能装置应用于微网系统中,可通过逆变控制单元,实时监控电网电压波动,即时调节配电网输送的有功无功功率大小,从而达到抑制电网电压波动的效果。采用了电压频率环控制和有功、无功补偿控制相结合的控制算法,可以即时检测电网电压波动并进行快速补偿,具有较强的有功、无功调节能力。最后通过构建模拟微网环境,进行了不加储能装置和接入储能装置后微电网投入不同电力负荷时电压波动对比实验,验证了控制策略的有效性和正确性。

低压配电网中单相动态电压恢复器与电力系统之间的能量流动

动态电压恢复器(DVR)工作时流经全部负载电流,其输出能量的大小则会影响储能单元充放电时间的长短。详细分析了同相位补偿、故障前补偿和最小能量补偿3种方式下DVR能量流动的规律。同相位补偿时,输出的电压最小,但在大多数时候可能输出的能量较大;故障前电压补偿方式下只要是电压发生暂降,必然需要向系统提供有功和无功才能满足控制的需求,这就对储能单元的功率输出提出了较高的要求;最小能量补偿方式下,指定补偿角的选取是关键。能量流动中有功功率的确定是配置储能单元额定储能量的前提,同时也是控制单元实现和执行补偿策略的理论依据。Matlab的仿真结果证明了以上结论。

微网中蓄电池储能系统的控制策略研究

微网中太阳能等一次能源发电易受自然条件因素的影响,导致输出功率很不稳定,针对上述问题,对储能系统作为微电网主要电源的主从控制策略进行了研究。以发展技术成熟的蓄电池为储能元件,主控储能装置采用恒压恒频控制算法,检测电网电压波动快速补偿有功无功功率;次控储能装置采用恒功率控制算法,维持最大功率的输出。搭建了微电网仿真模型,模拟微电网并网和孤岛运行模式转换的过程,仿真结果验证了该控制策略的有效性。