基于三有源桥串并联潮流控制器的双极直流配电网主动限流策略

直流潮流控制器是解决环网式直流配电网的线路潮流不完全可控的有效技术手段。然而,现有方法未能充分发掘其在故障限流中的潜力。该文建立了三有源桥串并联潮流控制器(triple active bridge power flow controller,TAB-PFC)的故障模量分析模型,提出一种基于TAB-PFC的双极直流配电网主动限流策略。首先阐述了TAB-PFC的限流原理,提出基于TAB-PFC的主动限流控制策略。然后对TAB-PFC不同故障阶段进行建模,并计及极间互感构建含TAB-PFC的双极直流配电网故障模量等效模型。在此基础上,分析不同参数对TAB-PFC的限流能力的影响,为其参数选取提供依据。在MATLAB/Simulink搭建了含TAB-PFC的双极直流配电网模型,验证了所提主动限流策略的有效性及故障等效电路模型和参数分析的正确性。

新型多端口直流潮流控制器及其控制策略研究

直流潮流控制器是实现多端直流电网稳态潮流调节的关键装备,针对现有直流潮流控制器的局限性,通过在环形支路中串入输出直流电压可调节的级联子模块的方式,设计了一种新型多端口直流潮流控制器。首先,对所提控制器的拓扑结构和工作原理进行了阐述;然后,介绍了其控制策略和参数选择方法;最后,通过一个具有八条直流线路的五端直流电网的电磁暂态仿真案例对直流潮流控制器的性能进行验证。结果表明:所提控制器能够同时调节同一直流母线所连接的多条直流线路上的潮流,具有模块化和易扩展的优势。

适用于多端柔性直流输电系统的直流潮流控制器

重点关注适用于多端柔性直流输电系统的直流潮流控制技术,在分析已有直流潮流控制技术基础上,文中提出了一种适用于多端柔性直流输电系统的线间直流潮流控制器,其具有结构简单、所需元器件少以及无需外部电源等优点。对一个包含该线间直流潮流控制器的三端环网式直流输电系统进行研究,分析了该控制器的工作原理及运行特性。在PSCAD/EMTDC中搭建了该系统的仿真模型,对其进行稳态、动态以及故障情况下的仿真验证。仿真结果表明,该线间直流潮流控制器在多种工况下都可以有效地实现直流潮流控制,并保持良好的稳定性。

适用于柔性直流电网的多端口直流潮流控制器

现有的直流潮流控制器大多为双端且仅能辅助控制一条线路上的潮流。为全面控制直流电网潮流分布,文中提出了一种适用于柔性直流电网的多端口直流潮流控制器,它可以同时控制多条线路上的潮流且易于拓展。首先,在充分研究已有直流潮流控制器的基础上,提出了多端口直流潮流控制器的拓扑结构并详细阐述了工作原理;其次,研究了多端口直流潮流控制器的等效电路,进而设计了能够使其稳定运行的控制策略;最终,在RT-LAB仿真平台中搭建了舟山五端柔性直流输电系统并安装了三端口直流潮流控制器,对所提拓扑结构和控制策略进行了仿真验证。

一种基于MMC的新型直流潮流控制器

直流电网已经成为柔性直流输电领域的研究热点之一。针对直流电网潮流控制自由度不足的问题,提出了一种基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的新型直流潮流控制器(modular multilevel converterdirect current power flow controller,MMC-DCPFC),其具有额定容量小、不需与外部电源连接和便于扩展等优点。首先,针对已有的直流潮流控制器的不足,提出了基于MMC的新型直流潮流控制器的拓扑结构及在直流系统中的安装方式;其次,通过对MMC-DCPFC的工作原理的分析,提出了满足系统要求的控制策略;最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建含有直流潮流控制器的三端直流输电系统,通过对3种工作方式的仿真实验,验证了该直流潮流控制器在控制直流系统潮流方面具有良好的可控性和有效性。

直流电网中潮流控制器电路拓扑比较

构建直流电网能有效解决大规模新能源电力的可靠接入,弥补现有交流电网的不足。如何有效控制直流电网内线路潮流是构建直流电网时不可回避的问题。随着直流电网中节点数的增加和网络结构的复杂化,仅靠换流站控制将无法实现整个直流电网潮流的优化分配及有效控制。在直流电网中引入潮流控制器可有效达到控制潮流的目的。文中对现有直流潮流控制器电路拓扑进行了详细比较分析,指出了各类直流潮流控制器的优缺点及应用场合,在此基础上,提出一种新型线间直流潮流控制器。随后分别从4类直流潮流控制器中选出一种,在一个五端直流电网仿真模型中分别进行仿真研究,验证了各类直流潮流控制器的特性。最后,指出了直流潮流控制器技术未来的研究方向和需要解决的问题。

直流潮流控制器对直流电网的影响及其选址

基于电压源型换流器的直流电网,其潮流分布取决于各支路的电阻,其可控支路数遵循N-1准则,故当直流电网支路数较多时,仅由换流器独立控制效果不佳,更难以抑制某些支路的过载。通过直流潮流控制器,可在最大限度保证支路运行在载流限值内的同时,实现与换流站的控保装置的协调配合。综述了典型的直流潮流控制器的拓扑及原理,采用电流灵敏度分析方法研究了其对直流电网的影响,并给出了潮流计算数学模型,推导了电流灵敏度的通用表达式。利用仿真软件和电流灵敏度程序对潮流控制器调整前后支路电流值的变化进行了灵敏度分析,提出了潮流控制器最优安装位置选择方法。以改造后的舟山五端柔性直流工程为例验证了该方法的合理性和有效性。

适用于直流电网的新型直流潮流控制器

直流潮流控制技术是直流电网中的关键技术之一,对于直流电网的发展具有重要意义。提出了一种新型线间直流潮流控制器拓扑,该电路拓扑结构和控制较简单,可实现线路潮流反转。分析了该潮流控制器的工作原理和运行特性,并搭建了潮流控制器和五端直流输电系统仿真模型,对该潮流控制器进行了稳态、动态以及故障情况下的仿真验证。仿真结果表明,该潮流控制器可实现潮流的有效控制和调节,具有良好的稳定性。

新型多端口直流潮流控制器及其控制策略研究

直流潮流控制器作为柔性直流输电系统的关键设备之一,实现其多端口输出能有效提高装置的潮流控制范围与能力。针对现有直流潮流控制器应用的局限性,该文基于电容线间能量交换的思想提出一种新型多端口直流潮流控制器。其拓扑结构简单,且避免了传统多端口直流潮流控制器对输电系统定直流电压站直流输出电压调节的依赖,增强了系统可靠性。同时,其采用模块化设计,易于实现后期的端口拓展与系统冗余。首先通过对现有方案的对比分析提出控制器拓扑结构并阐述其工作原理;然后,基于脉宽调制设计包含不同控制模式的通用控制策略,并详细分析不同控制模式下系统各状态变量之间的关系;最后,在基于RT-lab的实时模型在环仿真测试系统中搭建五端柔性直流输电系统模型,对所提控制器的性能与控制策略进行多种工况下的验证。

含直流潮流控制器的交直流混合系统多目标最优潮流研究

直流潮流控制器是直流电网潮流分析与控制领域的研究热点,一般安装在枢纽换流站的直流母线处,能够有效提高直流电网的潮流控制自由度。在交直流混合系统中加入直流潮流控制器并在直流电网中建模,把网络损耗、静态电压稳定指标和电压偏移量作为优化目标进行潮流优化,依据优化结果协调换流站和直流潮流控制器分步调整交直流系统潮流,实现了换流站和直流潮流控制器的协调控制。利用所提出的协调控制方法可使系统从某个状态安全稳定地过渡到另一个状态,在提升系统经济效益的同时,也可以减小网络损耗、电压偏移量,提高静态电压稳定裕度。利用Matlab对混合系统进行潮流优化,以一个五端混合系统为例,验证该方法的有效性。

潮流控制器对直流电网运行网损影响分析

直流潮流控制器可显著增强直流电网运行灵活性和线路潮流的可控性。主要采用灵敏度分析方法研究潮流控制器对直流电网运行网损的影响。指出通过引入潮流控制器可以降低原直流输电系统运行网损,此外,潮流控制器不同安装位置可影响到运行网损的减少量大小,依据网损对潮流控制器工作变比的灵敏度公式,可求得运行网损最小时对应的潮流控制器工作变比。以三端环网式直流输电系统为例,通过仿真验证了理论分析的正确性。在上述研究工作基础上,还提出了一种新的直流潮流控制器的工作模式:在没有潮流调节任务时,通过合理配置潮流控制器以减小系统运行网损,从而使得直流潮流控制器不但可以起到控制线路直流潮流的作用,还可通过合理配置其工作变比来降低直流电网损耗。

新型直流电网潮流控制器及其控制方法

直流潮流控制器能够有效提升环网式直流电网的潮流控制自由度,解决直流电网部分线路潮流不可控问题。针对现有直流潮流控制器应用场合的局限性,基于电容线间能量交换的思路,提出一种新型直流潮流控制器拓扑,并对其工作原理和运行特性进行了深入研究。基于新型潮流控制器的多种运行状态,设计了基于脉宽调制(PWM)的控制策略,并以其中一种运行状态为例,研究了各状态变量之间的关系。最后,在电磁暂态仿真软件中搭建等效三端直流环网模型,验证了所提出的直流电网潮流控制器拓扑方案与控制策略的可行性与有效性。

新型直流潮流控制器及其在环网式直流电网中的应用

直流潮流控制设备能够有效提升环网式直流电网的潮流控制自由度,解决部分线路潮流不可控问题。首先对现有3类直流潮流控制设备进行了简略分析,指出其在实际应用场合的局限性。然后,对电流潮流控制器(current flow controller,CFC)的工作原理和运行特性进行了分析,指出其具有9种运行状态。以其中一种状态为例,设计了CFC的控制策略,研究了各状态量之间的关系。最后,给出了CFC在环网式五端直流电网中的应用实例,通过PSCAD/EMTDC下3种仿真情景的研究,验证了CFC对直流潮流调节的可行性,并进一步表明,与现有直流潮流控制设备相比,CFC具有成本投入少,运行损耗小等优势。

一种应用于多端柔性直流系统的新型潮流控制器

针对多端柔性直流系统中潮流难以灵活控制的缺点,提出了一种新型潮流控制器,该控制器能够在不与交流侧进行能量交互的前提下实现直流潮流控制。首先,以三端柔性直流系统为例,对多端柔性直流系统的潮流进行分析,提出了该直流潮流控制器的拓扑结构及与系统连接方式;其次,通过对直流潮流控制器工作原理的分析,得出了针对潮流控制器2种不同工作模式下的控制策略;最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了一个装有直流潮流控制器的三端柔性直流系统模型,通过对3种运行工况的仿真实验,验证了该潮流控制器在具有较好的潮流控制能力的同时,又能实现自身的功率平衡。

基于串并联型潮流控制器的互联双极直流电网不平衡功率控制

互联双极直流电网的不平衡潮流将增大网络的损耗甚至影响系统的正常运行。文中提出一种基于串并联型潮流控制器(SP-PFC)的互联双极直流电网不平衡功率抑制策略。首先,介绍了SP-PFC的拓扑及工作模式,然后推导了恒功率控制下SP-PFC的输出电压和线路电流表达式。由于SP-PFC的输出电压和电流呈非线性关系,在额定工作点处将SP-PFC进行线性化,并对比了线性和非线性模型的区别。在此基础上,分析了不平衡负荷及受端电压对SP-PFC输出电压和线路电流的影响。建立了含SP-PFC的双极直流电网小信号模型,分析了含SP-PFC的双极直流电网的稳定性。在MATLAB/Simulink中搭建了含SP-PFC的双极直流电网仿真模型,对SP-PFC抑制不平衡功率的有效性进行了验证。

含电流型潮流控制器的柔性直流电网故障电流抑制特性分析

为有效抑制多端柔性直流电网的短路电流,提出基于限流贡献度的电流型潮流控制器(CFC)故障抑制特性量化方法,以分析CFC参数对故障电流的影响。首先,分析了由全桥开关与电容器并联组成的桥式拓扑结构CFC的工作特性,提出了在故障发生时故障限流控制模式下的控制策略,以及与直流断路器协调配合的动作时序。然后,构建含CFC限流的直流电网等效电路,推导了故障发生各阶段电流的解析表达式。在此基础上,提出CFC限流贡献度的分析方法,研究CFC不同参数和动作时序下对柔性直流故障电流的抑制特性。

双H桥型直流电网潮流控制器的控制策略

分析了双H桥型直流电网潮流控制器的工作原理,明确了被控电流、电容电压接入位置和电容电流的关系,并在此基础上利用状态比较方法对各开关状态进行了控制器设计。还以舟山五端柔性直流输电系统为背景,构建直流电网,在PSCAD/EMTDC中进行模型搭建和仿真计算,分析了潮流控制器出口电流、电容电压以及脉冲频率的响应特性,分析结果验证了所提控制策略的有效性。

计及直流电网线路损耗的直流潮流控制器安装位置选择

多端柔性直流电网内部潮流的分布控制遵循N-1准则,即换流站可独立控制的支路数为换流站个数减去一。当直流电网支路数远多于N-1时会有多条支路不可控,而且换流站功率变化时也会影响到直流电网内部的潮流分布,这时可通过直流潮流控制器增加潮流控制自由度与换流站协调配合,保证支路潮流完全可控。验证了直流潮流控制器及换流站功率改变对电网内部潮流分布的影响,并验证了潮流控制器可以扩大直流系统换流站功率运行区间的作用。最后以四端五节点的直流电网为例,综合考虑各支路的安全裕度和直流系统的线路损耗,对比分析得出直流潮流控制器最优安装位置。

一种适用于多端直流系统的模块化多电平潮流控制器

为有效解决现有晶闸管潮流控制器在故障下所存在的严重过电压问题,提出了一种基于全桥模块化多电平换流器的模块化多电平潮流控制器。首先,对多端环网结构进行了系统分析,然后指出并分析了晶闸管潮流控制器的过电压问题。针对模块化多电平潮流控制器,通过子模块状态分析,指出了其故障过电压穿越内在机理,提出了过流保护措施,并设计了相应控制策略用于潮流控制。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了相关模型,针对模块化多电平潮流控制器的电流调节、双向运行以及过电压穿越三方面特性,进行了仿真分析。仿真结果表明:模块化多电平潮流控制器能够较好地调节潮流,且响应时间较短,各种故障情况下都能很好地实现过电压穿越。

计及多端口直流潮流控制器的直流电网潮流计算

基于含模块化多电平换流器的多端口直流潮流控制器(MDCPFC)的工作原理,提出了一种计及MDCPFC的直流电网潮流计算方法。该方法将加装的MDCPFC用安装支路端点的节点注入功率的修正量来表示,使得运算简便,从而提高了运算效率。以舟山五端柔性直流工程为例,通过对比加装MDCPFC直流电网的潮流计算结果与PSAT软件计算结果以及加装2个直流潮流控制器的计算结果,验证MDCPFC的控制效果更好。