用于分布式电压调控的AC-AC型主动电力弹簧

电力弹簧(electric spring,ES)作为一种电能质量优化装置,对关键负载与非关键负载进行区分使得电力弹簧在对关键负载进行保护时,非关键负载无法运行在其额定电压下,而且其调压能力受到线路参数的限制。针对传统ES在实际电网中工作时的被动性,文中提出一种基于双极性直接式AC-AC变换器的主动电力弹簧(AC-AC based active electric spring,AC-AES)实现分布式调压。AC-AES不再对关键负载与非关键负载进行区分,对用户负载进行统一控制,从而使其调压变得主动。最后,通过仿真和实验分别验证所提装置通过调节电压调控负载功率的可行性,以及在波动电网中稳定负载电压的能力。

从拓扑功能角度探析交流电力弹簧拓扑的衍化发展

本文系统的阐述了交流电力弹簧抑制电网电压波动的基本原理,归纳了现有的交流电力弹簧拓扑结构,包括第1代交流电力弹簧、第2代交流电力弹簧、第3代交流电力弹簧、三相交流电力弹簧、新型交流电力弹簧和统一的交流电力弹簧拓扑;从拓扑功能角度出发,探析了不同拓扑结构电力弹簧的衍化发展及其功能上的异同点,提炼了它们不同的功能特点和应用场合.本文紧接着阐述了交流电力弹簧的相关控制方式,探讨了目前交流电力弹簧的优点及其还存在的缺陷,并对该技术未来的研究方向进行了展望.

基于鲁棒扰动观测器的交流电力弹簧反馈线性化解耦控制

交流电力弹簧(ACES)可有效抑制由高渗透率可再生能源发电引起的交流微电网有功功率波动,但ACES是典型的强耦合、非线性对象,而依赖于模型局部线性化的传统矢量控制难以实现存在不确性扰动情形下的宽范围功率精确控制。为此,文中提出一种基于鲁棒扰动观测器的ACES反馈线性化解耦控制方法。针对ACES的强耦合特性,构建了ACES两输入/两输出李导数仿射模型,设计了解耦矩阵,解耦矩阵与ACES耦合模型联合观测,可等效为全解耦的dq两相电流积分器,简化控制器设计。针对ACES的非线性特性,采用精确反馈线性化控制方法,设计状态变换矩阵,反馈线性化控制律与ACES非线性模型联合观测,可等效为完全线性化对象,采用简单线性控制,即可实现期望功率轨迹准确跟踪与系统全局渐进稳定运行。针对参数摄动影响精确反馈线性化控制性能的问题,设计了形式简单的鲁棒扰动观测器,消除不确性扰动对精确反馈线性化控制跟踪性能的影响。基于MATLAB/Simulink的仿真结果和基于dSPACE的实验结果表明所提方法具有结构简单、动态性能好、稳定域宽、鲁棒性强的特点。

通信网络非理想情形交流微电网多电力弹簧电压平稳控制方法

微电网采用多交流电力弹簧(AC electric spring,ACES)分布式一致性控制可实现系统母线电压平稳,但非理想通信网络情形下传统矢量控制方法难以保持母线电压期望轨迹稳定跟踪。针对这一问题,设计形式简单的高斯观测器,以有功功率和无功功率牵制项形式与多ACES一致性控制器结合,动态调节各母线电压期望轨迹,在线补偿时变通信时延与噪声干扰造成的偏差;设计具有零动态特性的反馈线性化控制方法,采用简单的线性化控制器,即可实现存在不确定性扰动情形下系统母线电压期望轨迹准确跟踪;设计基于ACES开关模式的模型预测控制方法,完成滤波电感电流目标函数快速寻优与有功功率精确分配。依据Lyapunov稳定性定理,证明通信网络非理想情形下闭环控制系统可全局渐近收敛至期望工作点,并求取收敛时间上界。基于dSPACE的实验结果验证所提方法具有动态响应快、稳定域宽、鲁棒性强的特点。