铁路统一电能质量控制系统及其工程运行分析

对电气化铁路中应用的统一电能质量控制系统(UPMS)进行了分析。介绍了统一电能质量控制系统的组成及各部件的功能,阐述了其工作原理,并对电气化铁路工程应用进行了详细的现场电能质量测试。测试结果表明,统一电能质量控制系统大大降低了电气化铁路注入到电网中的谐波与负序电流,提高了供电侧的功率因数,且降低了铁路供电臂的电压波动,提高了铁路注入电网的电能质量。

统一电能质量调节器控制目标解耦的CCS-MPC直接控制策略研究

针对控制目标耦合导致统一电能质量调节器电能质量补偿响应速度慢、精度差、鲁棒性差等问题,提出了一种控制目标解耦的连续集模型预测(continuous control set model predictive control,CCS-MPC)直接控制策略。该控制策略依据当前时刻被控目标电压、电流参数,构建目标唯一的预测控制模型,在简化控制器结构的同时实现串、并联侧电感电流和电容电压解耦控制,显著提高统一电能质量调节器动态性能。基于偏导数获取模型预测控制价值函数的最优解,实现参数变化、外部扰动工况下负载电压、电网电流高精度补偿。仿真验证了所提控制策略的有效性。

不同控制方法下混合电源对配电网系统电能质量优化分析

目前分布式电源主要有风、光、储等形式,由于风电与光伏发电的波动性和不确定性,使得配电网系统的电能质量下降,如电压不稳定、谐波量过大等。根据风、光、储三种电源的自身特性,选择相应的控制模型,减小配电网系统的谐波量,提高电能质量。风力发电机发电功率随风能的变化而变化,ip-iq控制方法 能准确捕捉风能变化时风力发电机产生的电压高次谐波及负序电流等参量;光伏发电主要是由于电荷的定向移动而形成稳定的电极,实现太阳能电池板发电,电流电压双环控制方法能够灵敏地反映光伏发电时电荷的移动情况,更好地检测光伏发电的实时动态;功率控制方法 则能够及时地反映蓄电池充放电及负载用电情况。通过上述控制方法,以simulink为平台,组建分布式电源系统,分别对配电网系统处于电压稳定、三相电流不平衡以及电压突变、三相电流不平衡两种情况下进行系统仿真,对配电网系统、风力发电系统、光伏发电系统及负载端的总谐波量进行比较。结果表明,根据不同电源特性实施不同的控制方法 ,可以有效降低整体系统的谐波量,提高配电网系统的电能质量。同时还可有效抑制风、光发电系统自身的谐波量,使得风、光发电系统低压穿越能力得以提高,降低弃风弃光现象的产生。

通用电能质量控制器的数字化统一控制系统

文章介绍了通用电能质量控制器的一种统一控制系统及其基于DSP的数字化实现。首先简介采用双变流器结构的通用电能质量控制器的结构和基本原理,提出对其串联变流器和并联变流器进行统一控制的方法,以及对实现控制系统的要求,据此确定控制系统硬件结构,随后介绍硬件配置的特点和软件的具体实现,最后给出了实验波形。实验表明,该控制系统满足通用电能质量控制器的实时控制要求,通用电能质量控制器的控制性能良好。

电力系统自动化中的电能质量监测与控制

研究了电力系统自动化中的电能质量监测与控制方法,首先对电力系统的结构与功能、自动化技术的应用进行了概述,然后定义了电能质量的概念,并对电能质量的分类和监测方法进行了详细分析。其次,提出了电能质量的控制目标,分析了谐波控制、电压控制和电流控制等方法,并设计了相应的控制模型。最后,通过实验研究验证了所提方法的有效性,并对实验数据进行了分析。

非隔离型单相三桥臂统一电能质量控制器直流侧电压灵活调节与波动抑制技术

非隔离型单相三桥臂统一电能质量控制器(UPQC)可以实现交流电压调节和并网点无功治理等功能,但传统控制方法直流侧母线电压高、二倍频波动大,既给设备带来巨大的电容成本,又影响设备的安全可靠运行。为了解决这些问题,该文详细分析了不同工况下直流侧电压的约束范围,推导了直流电压波动随并网点和负载功率因数、串联电压补偿相位、参考直流电压等复杂因素的关联性,并提出一种直流电压灵活降低与主动波动抑制控制方法。相比于传统控制,应用所提方法母线电压可降低至相电压峰值附近,二倍频电压波动可降低约80%。最后,实验验证了所提三桥臂UPQC直流电压控制技术的正确性。

风电场直驱发电系统中的电能质量控制策略分析

本论文针对直驱风力发电系统中电能质量问题进行了深入的研究和分析,开篇阐明了风电场直驱发电系统当前存在的电能质量问题,分别是由于发电机的直接驱动和风速的不稳定导致的电能质量下降。因此,研究并提出了改进的电能质量控制策略,包括基于模糊逻辑的风速预测控制策略和基于相量控制理论的电气控制策略。运用合适的仿真平台对其进行了详细的仿真分析,并通过实际风电场的运行数据进行了验证。经过优化的电能质量控制策略不仅能保证风电场的稳定运行,提升电能的质量,还能有效提升风电场的经济效益。本研究的结果为直驱风力发电系统电能质量的提高与维护提供了有益参考。

静止坐标系下铁路电能质量控制系统控制策略

为实现电气化铁路负序和无功综合治理,建立了基于V/v变压器的铁路电能质量控制系统(V/v-railway power quality manage system,V/v-RPQMS)。结合比例谐振(proportional resonant,PR)控制器的特性,设计了V/v-RPQMS控制策略。研究表明:该方法通过将同步坐标系下的有功电流和无功电流分量转换到静止坐标系下进行调节,能实现V/v-RPQMS有功、无功功率的独立调节以及有功功率快速双向变换传输;与采用比例积分(proportional integral,PI)控制器的矢量控制相比,该策略避免了多次坐标变换,简化了控制算法;控制模型不存在耦合项和前馈补偿项,提高了系统的鲁棒性。仿真和实验结果表明所提控制策略性能良好,能显著改善V/v牵引供电系统电网侧电能质量。

电能质量控制中心与统一电能质量调节器的研究

现代社会的迅猛发展对电能质量提出了更高要求,电能质量问题的研究成为相关领域研究的热点。在对日本学者提出的FRIENDS(Flexible,ReliableandIntelligentElectricaleNergyDeliverySystem)供电新技术中的电能质量控制中心QCC(QualityControlCenter)进行深入研究的基础上进一步扩展了QCC的功能,明确了它的基本类型和结构。同时还对QCC中的关键部件统一电能质量调节器UPQC(UnifiedPowerQualityConditioner)进行了深入研究,明确了它的多重电能质量调节功能,给出了一种典型的UPQC拓扑电路,并利用H∞控制技术实现了其综合的电压、电流波形跟踪补偿,给出了满意的仿真结果。

统一电能质量控制器控制策略研究

该文讨论了一种统一电能质量控制器,分析了其内部的有功功率平衡。在这个基础上提出了一种基于两相同步旋转d-q坐标系的控制方案。在这种控制方案中串联电力有源滤波器被控为电流源使得输入电流为正弦,而并联电力有源滤波器被控为电压源使得负载端为标准正弦电压。最后利用仿真和实验验证了在UPQC中采用这种控制方式的有效性。

铁路电能质量控制系统容量优化设计

针对铁路电能质量控制系统(RPQMS)容量优化问题,分析了优化补偿原理,推导了V/v牵引供电系统电网侧电能质量参数与RPQMS容量优化补偿系数和负载特征之间的数学关系,建立了以RPQMS补偿容量最小为目标函数、电能质量参数为约束条件以及容量优化补偿系数为决策变量的优化模型,采用微分进化算法(DE)得到了补偿系数的全局最优解和补偿容量的目标最小值,进而得到控制器最优给定值。仿真和实验结果表明,采用该方法可以在满足全负荷范围电能质量指标的同时获得综合最优补偿效果,显著减少RPQMS补偿容量。

统一电能质量控制器及其控制信号检测方法探讨

明确提出了统一电能质量控制器所应具有的多重电能质量控制功能及其工作原理，并对目前几种典型的电压、电流补偿信号检测方法进行了分析比较，提出了用于统一电能质量控制器的电压、电流直接检测新方法。该直接检测新方法计算更简单，可进一步提高检测速度。同时，还给出了计算正弦电压幅值的瞬时计算实用公式。

统一电能质量调节器串联变流器多频级联无源控制研究

统一电能质量调节器的串联变流器数学模型是高阶模型,为了在频域中提高高阶控制系统的动静态性能,提出一种多频级联无源控制策略。首先,采用傅里叶变换技术对其交流数学模型进行频谱分解及多频直流建模,然后在被指定的频率模型上将系统降阶成级联的低阶模型;针对此级联低阶模型进行了一种新型无源控制器设计,理论分析表明所提的控制器不仅在频域上实现了对串联变流器的灵活控制,而且在无法获知控制对象精确模型时也实现了零稳态误差控制,有效克服了传统无源控制器控制性能依赖控制对象模型精度的缺点。最后,进行实验验证,实验结果表明所提的控制策略是可行的。

主动配电网系统负荷控制与电能质量监测

主动配电网系统是适应分布式电源接入进行主动控制与管理的新型配电系统.分析主动配电网系统的可中断负荷特性;基于智能计量技术和通信技术建立柔性负荷控制模型,提出负荷控制策略;并针对主动配电系统电能质量恶化问题,研究基于负荷终端的电能质量在线监测技术,提出基于HHT的电能质量检测方法;主动配电网系统实例仿真分析结果验证了该负荷控制和电能质量监控技术的优越性.

统一电能质量调节器同步无差拍控制方法研究

提出一种新的UPQC控制方法,把UPQC串联侧和并联侧逆变器作为一个整体,对串联侧和并联侧同时进行参考值计算和开关器件控制,使电压补偿和电流补偿同步协调工作。为易于数字化实现并弥补大量计算所带来的延时,采用无差拍控制结合SVM方法来控制电力电子器件开关跟踪参数值。为减少传感器数量,设计一个降维观测器来估计状态。该文还对该方法的鲁棒性进行了探讨。分析和仿真证实了该方法的有效性和可行性。

基于自适应滤波的单相统一电能质量控制器研究

在分析单相统一电能质量控制器(unified power quality conditioner,UPQC)瞬时功率平衡关系的基础上,提出一种基于自适应滤波电流检测的UPQC双电流源协调控制策略。鉴于电流检测精度对双电流源控制策略补偿性能的影响,在保留变步长自适应算法快速性的前提下,提出一种提高电流检测精度的定频率滤波器改进算法。针对双电流源UPQC的控制器设计,采用比例控制和重复控制构成复合控制实现了串、并联有源电力滤波器的电流跟踪控制;从UPQC整体出发建立直流电压闭环控制的小信号模型,为直流电压环的控制器参数设计提供理论指导。研究结果表明,基于该控制策略和控制器设计方案的UPQC系统实现了较好的负载电压和电网电流补偿效果。

以牵引变电站灵活补偿为目标的铁道统一电能质量控制器容量综合配置

首先提出采用铁道统一电能质量控制器(railway unified power quality controller,RUPQC)实现牵引变电站综合补偿的充要条件;然后在建立牵引负荷标幺化模型的基础上,分别以实现完全补偿和灵活补偿为目标,提出了结合固定补偿装置的RUPQC容量综合配置方法。数值分析表明,采用该配置方法并结合灵活最优控制策略,RUPQC可在全负荷范围内满足灵活补偿的目标,不但显著降低了装置的工程造价,而且在任意负荷条件下均能实现对装置补偿容量的最优利用。

基于简化p-q-r理论的统一电能质量调节器控制策略

阐述了p-q-r瞬时功率理论的原理,提出一种特殊情况下的简化p-q-r理论,基于这一理论,提出一种统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)的综合控制策略,此策略综合了通常的直接控制策略和间接控制策略的特点。重点介绍了补偿电流及补偿电压的计算方法,详细分析了控制策略的原理,推导出p-q-r坐标下的相关运算公式,给出了在该坐标轴上的详细控制框图。仿真结果显示,将采用这种控制策略的UPQC用于补偿三相四线非线性及不平衡系统,可以实现对负载谐波、无功及中线电流较好的补偿,使负载获得额定端电压,同时提高电源侧功率因数,表明这种控制策略是可行、有效的。

模型预测控制在统一电能质量调节器中的应用

提出了基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)以改善电网电能质量。介绍了UPQC的基本原理、结构,并对其进行建模得到其状态空间模型,以这个模型为基础,将MPC控制算法应用到UPQC系统中,设计了MPC控制器。仿真结果表明,基于MPC的UPQC能够有效补偿谐波、抑制干扰。

多换流器式统一电能质量控制器的多目标控制策略

研究多换流器式统一电能质量控制器(MC-UPQC)的动态电压恢复、故障限流和有源滤波等多目标控制策略。其中前2种目标由串联换流器实现,并联换流器进行有源滤波。给出了不同工况下MC-UPQC的换流器配置原则。对串联换流器的故障限流与动态电压恢复的联合控制策略进行了详细分析,同时给出装置器件参数选择的依据。通过MATLAB/Simulink软件对系统控制策略进行仿真验证,证明MC-UPQC多目标控制策略的正确性和可行性。对装置的工程应用问题进行分析和说明,给出主要元器件在选择上应注意的问题:切换开关选用附加冷却装置的固态断路器,换流器连接的配电线路的电压等级应尽可能相同。