基于多变量解耦控制的配电网单相接地故障集成化柔性消弧方法

随着静止无功补偿装置、柔性消弧装置、大功率逆变器等电力电子装备应用逐渐增多,配电网柔性化加快发展,但已有电力电子装备存在功能单一、成本高等问题。基于直流侧并接储能元件的直挂式级联H桥变流器,将多变量解耦控制方法与电流消弧方法相结合,实现柔性电力电子装备输出电流在dq0坐标系下的独立调节,使单套柔性电力电子装备同时集成配电网有功功率、无功功率双向流动控制,以及单相接地故障柔性消弧功能,有效提高电力电子装备的利用效率。理论分析以及功率控制和单相接地故障消弧建模仿真结果验证了所提方法的可行性。

考虑参数不对称的配电网单相接地故障柔性消弧方法

为了解决配电网参数不对称导致的中性点位移过电压以及消弧不彻底的问题,在配电网正常运行时利用闭环控制对中性点电压进行调控,自动跟踪配电网结构参数的变化,实现不平衡电压的快速精准抑制。设计注入电流反馈控制环节,结合不平衡电压调控过程以及故障后的零序电流和零序电压,仅注入一次电流便可实现故障辨识、故障选相并求得故障可靠消弧所需的注入电流参考值。仿真分析验证了闭环控制能够有效跟踪、抑制中性点不平衡电压,所提柔性消弧方法在系统参数不对称的情况下,故障判别精度高,故障消弧效果良好。

基于单一直流源级联H桥变流器的配电网接地故障柔性消弧方法

针对配电网长期存在单相接地故障电弧难熄灭、易重燃的问题,提出一种基于单一直流源级联H桥变流器的消弧新方法。以三相级联H桥变流器作为消弧方法的物理载体,其直流侧单一直流源的使用可补偿消弧过程中的能量损耗,装置的稳定运行得到保障。基于此类消弧装置,提出一种准比例-谐振(proportional-resonant,PR)控制器与模型预测控制相结合的控制策略:准PR控制器作为电压外环,以限制接地故障相电压为目标,为内环提供参考信号;模型预测控制作为电流内环,控制电流输出的同时实现级联H桥变流器直流侧电容电压平衡。此外,为提升所提消弧方法的暂态性能,提出一种基于准PR控制器参数调节的松-紧策略。仿真与实验结果表明,提出的柔性消弧方法具有出色的暂、稳态性能,能有效抑制故障相电压,阻止故障电弧重燃。