电容电压平衡的四电平有源中性点钳位逆变器的改进模型预测电流控制

多电平有源中点钳位(ANPC)逆变器具有功率器件电压应力小、电流谐波低和器件损耗可调控等优点,被广泛应用于工业驱动中。针对四电平ANPC(4L-ANPC)逆变器的控制与调制研究相对较少,现有的调制方案实现复杂,中点电压(NPV)控制难度较大。因此,该文针对三相4L-ANPC逆变器,提出一种改进的有限集模型预测电流控制(FS-MPCC)算法,避免了复杂的调制过程。首先,使用仅包含电流误差的代价函数对位于六边形顶点的6个大电压矢量进行寻优;其次,对参与第一步寻优的大矢量划分扇区,使用包含电流误差和电容电压误差的代价函数对最优大矢量所在扇区的所有电压矢量滚动寻优,得到目标电压矢量并作用于逆变器;最后,仿真和实验结果表明,与传统的FS-MPCC相比,所提方法在降低系统计算负担的同时,还具有较好的控制性能和电容电压平衡能力。

基于数据驱动预测控制的有源配电网电压控制策略

高比例分布式光伏接入配电网使得系统的不确定性更加严峻,而配电网的网络拓扑与线路参数等数据很难准确获取,使得基于精确物理建模的传统配电网控制方法难以发挥作用。随着配电网量测装置的普及应用,配电网运行数据的获取愈发容易。文中提出一种基于配电网量测数据的有源配电网无模型电压控制方法。首先,基于配电网历史数据构建Hankel矩阵,建立网络节点电压与储能输出功率的关系;其次,利用局部量测数据,在考虑不确定干扰因素以及储能寿命衰减模型的同时,构建数据驱动预测控制下的配电网电压优化框架,实现控制周期内配电网电压的滚动优化;最后,通过IEEE 34节点标准算例与改进的IEEE 123节点算例仿真验证了所提方法的有效性和优越性。

基于自适应线性扩张状态观测器的双有源桥变换器无模型预测电压控制

针对模型预测控制算法参数依赖性问题以及传统扰动观测器应用于双有源桥变换器中存在估计补偿滞后于外部扰动、固定增益无法适应外部宽范围干扰变化等缺点,提出一种基于自适应线性扩张状态观测器的无模型预测电压控制策略。首先,结合预测控制与无模型控制方法构建双有源桥变换器的电压预测超局部模型,代替传统物理模型,降低参数依赖;其次,设计线性扩张状态观测器对超局部模型中动态部分进行反馈补偿,提高控制精度。同时在线拟合电压误差趋势,自适应调整观测器带宽,实现超前补偿;最后,设计成本函数,求解最优移相比,实现无模型预测电压控制。实验结果验证了该方法在提升系统鲁棒性和动态性方面的有效性。

基于深度强化学习的有源配电网电压分层控制策略

【目的】分布式电源发电的随机性和波动性,给有源配电网(active distribution network,ADN)的电压控制带来了严峻的挑战,在此背景下,亟需一种高效的电压控制策略来保证ADN的安全运行。【方法】基于深度强化学习方法,提出了一种双层区域配电网电压控制策略。首先,以调压设备的调节特性和可控元素复杂化的特点为前提,针对ADN辐射网架结构,设计了区域协调控制区域和本地自治控制区域,分别构建每个区域的电压控制模型;然后,通过深度Q网络(deep Q-network,DQN)算法和深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法对该模型进行求解,以实现实时跟踪电压变化的目的,有效解决了ADN运行过程中电压控制问题;最后,通过IEEE 33节点仿真算例对该方法进行了验证。【结果】利用DQN算法和DDPG算法分别求解协调控制区域和本地自治区域的控制变量,实现了ADN系统电压调节的实时决策,解决了ADN潮流双向流动、电压复杂多变的问题。【结论】所提控制策略控制电压偏差效果明显,具有很强的准效性和实用性。

含风电场智能电网AVC系统电压无功控制方法研究

针对当前含风电场智能电网AVC系统运行过程中电压不稳定问题,本文深入研究了其无功控制方法。首先,引入双馈感应风机,并建立含风电场智能电网双馈感应风机稳态模型;随后,通过应用粒子群算法,实现对AVC系统的无功人工智能优化;同时,结合L指标理论,将电压稳定性作为核心目标,构建相应的目标函数及约束条件,从而实现对AVC系统的电压稳定控制。通过实例证明,应用控制方法后比应用前电压稳定性L指标显著降低,表明新的控制方法可以有效促进系统整体运行的稳定性。

电力电子化有源配电网中的电压控制研究

随着分布式能源和新型负荷在电力系统中的渗透率不断提高,有源配电网正面临双向潮流、无功及电压控制等多重新型挑战。其中,电压控制作为确保系统安全稳定运作的核心要素,在有源配电网中尤为重要。文章概述电力电子化有源配电网,分析电压控制在电力电子化有源配电网中的重要性,进而探讨电力电子化有源配电网电压控制方法,以期为相关研究提供理论支持和实践指导,推动有源配电网的进一步发展。

有源电力滤波器补偿的PI解耦控制技术研究

电网中电压和电流波形的失真会产生谐波,导致电网功率因数降低,并影响电力系统的稳定性和可靠性。为了确保电力系统的正常工作,研究了基于有源电力滤波器补偿的比例积分(PI)解耦控制技术。设计了基于二极管钳位式的有源电力滤波器模型。结合基尔霍博电压法,降低控制谐波和解除部分变量耦合。针对设备非线性产生的谐波,分析有源电力滤波器的可逆性,获得输入雅可比矩阵,以实现滤波器旋转坐标的线性化。利用变换矩阵转换转动角速向量,输入谐波的幅度,输出电流取样延迟,完成无差PI解耦控制。试验结果表明,所提技术能够有效解耦滤波器的谐波电流成分,从而补偿电网中的失真电流。该技术可以减少谐波对电力系统的整体影响,保证设备的正常运行。

储能用零电压双有源桥式DC-DC变换器控制策略研究

针对可再生能源并入电网运行的不稳定性问题,以带开关管电容的双有源全桥双向DC-DC变换器为主要研究对象,研究不同控制方式下变换器的特性。重点研究了典型双有源桥结构的变换器在单移相控制方式、扩展移相控制方式以及双重移相控制方式下的不同工作状态,对比各个控制方法下的开关管零电压导通条件与电流应力。通过仿真与实验对上述不同控制方式下的工作状态进行对比分析,扩展移相在保证ZVS的基础上减小了电流应力与开关损耗。

开关电容有源箝位型多电平逆变器的多电压区间调制方法及电容电压控制策略

针对一种开关电容有源箝位型(switched-capacitor active-neutral-point-clamped,SC-ANPC)多电平逆变器的冗余开关状态数量不足,造成电容电压平衡困难的问题,提出一种适用于该拓扑结构的多电压区间调制方法及电容电压控制方法,解决了现有调制方法计算复杂及开关频率受限的问题。首先分析了逆变器的工作原理,根据逆变器开关状态,提出了三电平区间开关状态组合模型,并设计了满足开关电容电压静态平衡约束条件的多电压区间载波移相调制方法。由于满足静态平衡条件,开关电容电压体积和纹波得到了减少,并且开关管的载波之间只有简单的移相关系,工程实现简单。在此基础上,扩展到三相系统,建立了电容电压的纹波模型,提出了相应的电容电压控制方法,通过调节占空比实现开关电容电压控制,注入零序电压实现母线电容电压控制。通过仿真和实验验证所提调制方法、控制方法的可行性。

高速磁浮背靠背三电平ANPC变流器中点电压偏移机理与协同控制策略

高速磁浮交通牵引变流器采用24 MVA背靠背三电平有源中点钳位拓扑,其中两台整流器和两台逆变器共用直流母线。该文分析整流侧和逆变侧在不同功率因数下中点电压(neutral point voltage,NPV)偏移机理及不同电压矢量对NPV的具体影响。据此,针对高速磁浮逆变器并联和串联两种模式,建立NPV偏移模型,得到在调制比和功率因数同时变化时NPV的可控区域。为在全速范围保证NPV平衡,提出一种基于平移调制波的协同控制策略。为减轻整流器功率因数和调制比对NPV的影响,采用一种具有相电压半波对称性的载波脉宽调制,并证明其具备NPV自平衡能力。仿真和硬件在环实验表明,所提策略具有NPV恢复到平衡状态所需时间短、可控范围大等优点,可在高速磁浮全速工况下保证NPV平衡。

APF直流侧电压自适应PI控制

三相三线制有源滤波器(APF)大多采用传统的PI控制策略来控制直流侧的电容电压。为了提高有源滤波器的性能指标,在传统的PI控制基础上,结合最小隶属度模糊控制理论,提出模糊PI的直流侧电压自适应控制。模糊PI控制可以根据实时情况改变比例和积分参数,解决了传统PI控制器在非线性系统中的缺点。MATLAB仿真表明,模糊PI自适应控制与传统PI控制相比,跟踪性能更强,直流侧电压超调量更低,动态性能更好,并且有效地降低了电网谐波的畸变量。

有源配电网改进下垂曲线无功控制策略研究

分布式光伏(PV)的高渗透率接入将导致配电网出现电压波动、越限等问题。为充分发挥PV逆变器的调压作用,提出了一种基于近似电压灵敏度的有源配电网改进下垂曲线无功控制策略。各PV节点的逆变器根据计算得出自身的无功-电压灵敏度,并根据自身的灵敏度值配置PV逆变器的下垂曲线,使所有PV节点都能够均匀地参加系统的无功控制,以提高系统的电压调节能力。IEEE 33节点算例仿真表明,在单节点和多节点接入PV的情况下,所提策略的调压效果均优于传统的就地控制策略。所提策略能够更充分地利用PV逆变器的调压能力来改善节点电压水平。

电网厂站端自动电压控制(AVC)系统逻辑设计与应用

自动电压控制(Automatic Voltage Control,AVC)是现代电力系统控制的重要功能,厂站端母线电压自动调节功能对电网的安全与稳定有着重要影响。本文介绍了AVC系统基本原理和自动电压控制技术理论依据,根据现场AVC工程技术经验总结,对AVC系统结构与通信、AVC子站系统信号与数据流向进行了总结与分析设计,提出了厂站端AVC投退与安全逻辑、增减磁控制逻辑的设计方案,并结合华东电网某抽水蓄能电站现场调试工程应用对所提厂站端AVC系统逻辑设计方案进行了验证,在工程上对AVC逻辑设计与应用具有指导意义。

提高AVC系统电压合格率的研究

文章对提高AVC(自动电压控制)系统电压合格率的方法进行了研究,对AVC系统电压控制存在的问题和影响AVC系统电压合格率的因素进行了分析。针对AVC系统中存在的电压合格率不高的问题,提出了一系列解决方案,包括优化控制策略、解决人工及时解锁问题等。结果表明,采取一定的控制策略和技术手段可显著提高AVC系统的电压合格率,有利于提高电网稳定性和经济性。

基于有源电压控制法和无源缓冲法的IGBT串联均压技术

单个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)由于耐压的限制,在节能和改善电网电能质量、柔性直流输电、高压变频器、静止同步补偿器,以及有源电力滤波器等高压大功率电能变换场合还不能满足需求,而串联使用是一种较好的解决方案,但IGBT的串联使用需要解决一系列综合问题。文中结合有源电压控制(AVC)和无源电阻电容二极管(RCD)均压技术,从栅极驱动模块、参考电压波形、过流保护模块、无源缓冲电路参数计算等方面系统地描述了串联IGBT均压的综合解决方案。在此基础上研制了由4只IGBT模块串联组成的阀臂,并进行了脉冲试验,脉冲放电过程中阀臂中的每只IGBT均压稳定,电压过冲小于5%。在此基础上研制了一套3kV,600kVA的三相电压源换流器(VSC)样机,稳定地进行了额定功率的整流与逆变运行,验证了该IGBT模块直接串联技术的有效性与实用性。

数据-物理融合驱动的有源配电网自适应电压控制

分布式电源高比例接入条件下,配电网运行状态更加复杂,同时也难以获取准确的物理参数。本文提出一种数据-物理融合驱动的有源配电网自适应电压控制方法。首先,构建数据-物理融合驱动的有源配电网自适应电压控制框架;然后,针对有源配电网的电压控制问题进行数据驱动建模;进一步考虑数据驱动控制的局限性,通过不完备物理模型修正数据驱动模型;最后,基于改进的IEEE33节点算例进行分析验证,结果表明数据-物理融合驱动控制策略可以有效抑制有源配电网的电压频繁越限,提高配电网自适应优化控制水平。

溧阳抽水蓄能电站自动电压控制AVC子站逻辑与功能浅析

随着大机组、特高压电网的形成,电压不仅是电网电能质量的一项重要指标,而且也是保证电网安全、稳定和经济运行的重要因素。通过接收调度命令能够实现发电机组自动无功分配、自动调压控制的自动电压控制(AVC)系统的应用也成为一种趋势和必然。文章介绍了溧阳抽水蓄能电站AVC子站的总体架构组成、逻辑实现、功能策略。

火力发电中的自动电压控制AVC技术分析

伴随着经济的发展和电网的扩展,由于电压越限时间过长,以及无功补偿设备过多,区域电力负荷快速增加,这就导致了配电网所承载的传输电路极易发生故障,进而对用电用户的用电质量产生了影响。在火力发电厂的运行过程中,厂用电是制约其技术发展与运行的重要因素,自动电压控制(AVC)系统的应用对火力发电厂厂用电有比较明显的影响,因此,文章就上述内容展开分析。

有源钳位四电平能馈变流器预测电流控制

地铁能馈变流器能回收车辆制动能量,实现节能减排。多电平变流器可以降低有源开关的断态电压上升率,有效保护电路元件,提高输出电流的波形质量,一直是中大功率领域研究的热点。模型预测控制算法是应用于多电平变流器的一种控制算法,具有运算简单、速度快和适用性广等优点,在变流器控制领域有广阔的应用前景。目前,能馈变流器的拓扑主要为二电平和三电平,对四电平拓扑的应用关注较少。有源钳位四电平拓扑采用有源器件的T型连接代替钳位二极管,减少了元件数量,降低了系统损耗。在四电平能馈变流器的控制算法方面,载波调制算法仍被广泛使用,模型预测控制算法未能得到应用。在此背景下,提出一种适用于有源钳位四电平拓扑的预测电流控制算法,建立四电平拓扑的数学模型,分析开关状态对直流母线电容电压的影响,建立电流和电容电压的预测模型。通过模型预测控制算法中的代价函数,实现输出电流和电容电压的多目标控制。利用并网仿真模型对所提算法进行验证,在预测控制作用下可以顺利并网,并输出高质量的电流。进行阻感负载实验,能有效跟踪给定电流,维持电容电压稳定,对于负载突变也有较强的鲁棒性。仿真和实验均证明了拓扑模型和控制算法的有效性,展现了其在地铁能馈领域应用的可行性。

一种基于电压空间矢量的有源滤波器滞环电流控制新方法

为提高有源滤波器的电流跟踪性能,提出一种基于电压空间矢量的滞环电流控制新方法。该方法利用电流误差矢量与参考电压矢量的空间分布给出最佳的电压矢量切换,使电流误差控制在滞环宽度以内;采用电压空间矢量消除相间影响,并且其实现简单,无需复杂的矢量变换。在降低开关频率条件下,既有较好的电流响应速度,又能有效限制电流误差,改善电流跟踪性能。实验结果证明该方法的正确性和可行性。