The Security Correction of Large Consumers Long-Term Direct Power Trading Based on DC Power Transfer Distribution Factor

The experiments of large consumers direct power trading is conducting in china nationwide, and it’s important to the reform of electricity market. To compensated efficiencies in security correction of large consumers direct power trading, a novel security correction method based on DC power transfer distribution factor was proposed. Using the presented method to comply security correction, all the transactions that satisfy the specific requirements of maximizing social welfare are able to enter security correction process, and when the power of transmission line is out of limit, this method avoid the transaction which causes this problem is abandoned directly by introducing supplement transactions. The simulation has shown that the proposed security correction method of large consumers direct power trading based on DC power transfer distribution factor is effective.

Design Consideration for High Power Density GaN Buck-Rectifier in ISOP-IPOS Converter based dc Distribution, System

GaN （gallium nitride） buck-rectifier has been proposed to realize high power density ISOP （input series and output parallel）-IPOS （input parallel and output series） converter-based dc distribution system. The ultra-low loss bi-directional switch can be developed by the GaN power device because of the low on-resistance, the high-speed switching behavior and its own device structure. The buck-rectifier using the GaN bi-directional switches has the potential to achieve higher power density than the commonly utilized boost-rectifier. Availability of the GaN-HEMT （high electron mobility transistor） for the buck rectifier has been verified taking the theoretical limit of the on-resistance and the switching loss energy into account. Design consideration for a high power density buck-rectifier has been also conducted and the application effect of the GaN bidirectional switches has been evaluated quantitatively. The ISOP-IPOS converter-based dc （direct current） distribution system takes full advantage of the buck-rectifier and the rectifier using GaN devices contributes to realizing higher power density dc distribution system.

基于双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率分段优化控制

双向全桥DC-DC变换器以其重量轻、高功率密度、能量双向流动等优点成为直流微电网中不可或缺的一部分。但双向全桥DC-DC变换器在传统的单重移相控制下存在回流功率和电流应力等问题,尤其当输入电压和输出电压不匹配时,回流功率和电流应力会显著增加。针对输入电压和输出电压不匹配的情况,该文提出了一种双向全桥DC-DC变换器在双重移相下的最小回流功率控制策略。该控制策略通过对回流功率进行分段优化,得到了变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制进行对比分析,发现该文所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提升了变换器的效率。最后基于所提控制策略搭建了实验样机,实验结果验证了控制策略的正确性和有效性。

Research on Parameter Collaborative Configuration of DC Circuit Breaker and DC Fault Current Limiter

Fault current suppression is the key technology to ensure the safe operation of the DC power distribution system. In order to realize the parameter collabora-tive configuration of the DC circuit breaker and the DC current limiter and improve the fault current suppression capability, the fault current suppression mechanism of the DC power distribution system is revealed based on the circuit model. Then, based on the mathematical model of the DC breaker, the characteristic parameters of DC breaking are extracted, and then the influence of different characteristic parameters on the breaking characteristics of fault current is studied. Finally, the mathematical model of the collaborative process between DC circuit breaker and DC current limiter is established. The charac-teristic parameters of fault current collaborative suppression are extracted. The coupling effects of different characteristic parameters on the fault current col-laborative suppression are studied. The principle of collaborative configuration of DC circuit breaker and DC current limiter is proposed, and the collaborative suppression ability of DC circuit breaker and DC current limiter to fault current is fully exploited to ensure the safe and reliable operation of the DC power distribution system.

高效率DC/DC转换器在通信电源中的应用研究

文章旨在评估高效率直流/直流(Direct Current/Direct Current,DC/DC)转换器在通信电源中的应用,着重考察最小输出电压、效率、功耗以及瞬态响应等关键性能参数。通过深入研究TPS54160芯片,揭示在不同工作频率下该芯片的性能特点。最后,通过实验验证TPS54160芯片在通信电源中的性能表现,旨在为通信系统的电源设计提供参考和指导。

新一代高韧性直流输电技术(二):高倍载模块化换向式换流器

针对高韧性直流输电技术对高倍载、高经济性直流换流器的需求,提出一种高倍载模块化换向式换流器(high-overload modular commutated converter,MCC)。首先,对MCC的拓扑构造和运行原理进行详细分析,指出其器件软开关特性、桥臂能量脉动优化和高倍载潜力;针对MCC的宽范围电压变比调节、串联模块电压均衡控制、架空线应用中的直流故障自清除等关键问题,给出解决方案;以±500 kV/2000 MW直流输电系统为例,分析MCC的元件用量、体积、效率、成本等技术特性,并与常规模块化多电平IGBT换流器进行综合对比;最后,研制基于IGCT-Plus器件的±15 kV/60 MVA MCC产品,开展综合性测试验证。结果表明,提出的MCC有望将现有换流器技术方案的体积、成本、损耗率分别减小达50%,在电能变换与传输中具有广阔的应用前景。

海上风电场MMC-HVDC并网系统暂态行为分析

对于海上风电场模块化多电平换流器型高压直流输电(MMC-HVDC)并网系统,提出风电场侧模块化多电平换流器通过双维度单环直接控制风电场集电系统交流电压的方法,有效控制集电系统交流电压并保持稳定。基于PSCAD/EMTDC建立整个海上风电场直流并网系统模型,进行相应仿真研究,针对风速变化、风电场集电系统故障、电网故障以及MMC-HVDC直流单极接地故障等几种情况进行暂态分析,并与交流并网系统暂态结果进行比较。研究结果表明,采用所述控制方法的并网MMC-HVDC系统在发生相应故障时能够保持稳定运行,验证了海上风电场MMCHVDC并网系统及相应控制方法的正确性和有效性。

多重化双向DC-DC变换器电流纹波分析

在电能变换装置中,通过并联DC-DC变换器来增大功率是常见的方法;而其电流纹波对装置的体积和重量有重大的影响。在时域内依据单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器电流波形特征,在单个DC-DC变换器电感电流连续状态下导出了多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器电流的脉动率比与占空比的定量表达式;在频域内分别对单个DC-DC变换器和多重化双向DC-DC变换器在单个DC-DC电感电流连续、断续状态下的电流利用Fourier级数展开,导出了电流各次谐波幅值与占空比的定量表达式。定量表达式和仿真结果均表明,多重化双向DC-DC变换器与单个DC-DC变换器相比,电流纹波及其谐波明显减小。这些定量表达式为大功率DC-DC变换器拓扑结构和工作点的选择提供依据。

含VSC-MTDC的交直流混合系统的改进潮流算法

在基于电压源换流器的多端直流(VSC-MTDC)输电的稳态模型的基础上,导出了含VSC-MTDC的交直流混合系统潮流计算的数学模型,并针对统一迭代求解法和交替迭代求解法这2种算法存在的不足,提出了改进交替迭代求解法.该算法从数学表达形式上严格解除了交流变量和直流变量之间的耦合关系,同时还可以高效利用已有的纯交流系统潮流求解程序,保证了算法的精度和收敛性.IEEE-14,IEEE-30,IEEE-57节点标准算例的仿真结果表明该算法是有效的.

计及VSC-HVDC的交直流系统最优潮流统一混合算法

进化类算法和内点法交替迭代的混合算法在求解含电压源换流器的高压直流输电(voltage source converter basedhigh voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流系统最优潮流(optimal power flow,OPF)问题时由于截断误差的影响和VSC-HVDC控制方式的限制,容易发生振荡,因此提出一种基于差分进化(differential evolution,DE)和原—对偶内点法(primal-dual interior point method,PDIPM)的统一混合迭代算法。算法的主要思想是以DE算法为框架,对离散变量进行优化,在DE算法的每一次迭代过程中,采用PDIPM对每个DE个体进行连续变量的优化和适应度评估。由于采用PDIPM进行DE种群适应度评估,无需设定VSC-HVDC的控制方式,因此提高了算法的全局寻优能力。多个算例结果表明,该混合算法数值稳定性高,寻优能力强,能很好地解决含两端、多端、多馈入VSC-HVDC的交直流系统最优潮流问题。

含VSC-HVDC的交直流混合发输电系统可靠性评估

建立了含柔性直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)的交直流混合发输电系统的可靠性分析模型,该模型既考虑了VSC-HVDC的稳态功率特性,还计及了发输电网络的故障率和输电线路的有功限制,采用非序惯蒙特卡罗仿真实现;在满足系统安全约束的前提条件下,对系统进行模拟调度,重点评价了与发输电网络连接的VSC-HVDC对电网可靠性的影响,给出系统和节点的风险指标,为VSC-HVDC规划和运行提供参考依据,最后算例分析证明了该算法的可行性和合理性。

基于自动微分技术的VSC-HVDC潮流计算

基于电压源换流器的高压直流输电VSC-HVDC(voltage source converter based high voltage directcurren)t的引入使得潮流计算的变量增加,提高了潮流编程的复杂度。文中在含VSC-HVDC交直流系统的潮流算法基础上,结合自动微分AD(automatic differentiation)技术讨论了一种应用AD技术的交直流系统潮流计算方法。该算法利用AD自动生成潮流方程的雅克比矩阵,与传统的手工推导微分解析表达式再编写相应的微分代码方法相比,减少了手写代码量,显著提高了程序的开发效率。结合多个IEEE标准算例进行了仿真,分别对运行时间和收敛效果进行了比较,验证了算法的有效性。

三种MMC-HVDC直流故障处理方法下电力系统暂态稳定性分析

首先介绍在远距离大容量输电场合,3种基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)拓扑及其处理直流故障的方法:基于半桥子模块(half bridge sub-module,HBSM)的HMMC-HVDC跳换流站交流侧断路器,基于箝位双子模块(clamp double sub-module,CDSM)的CMMCHVDC通过换流器控制实现直流侧故障自清除,以及基于电网换相换流器(line commutated converter,LCC)和MMC的混合拓扑在MMC直流出口处加装大功率二极管(LCC-D-MMC-HVDC)。然后,在由MMC-HVDC和交流线路构成的交直流并列简化系统中,基于等面积法则,对上述3种直流故障处理方法的暂态过程进行理论分析,并提出评价指标。最后通过仿真验证了分析结果。

用于分布式能源并网的DC/DC换流器设计与研究

针对目前应用于直流配电网领域的DC/DC换流器造价高、控制复杂以及不具备直流短路故障穿越能力的缺点,为了实现不同电压等级直流分布式负荷有效接入直流配电网,提出了一种混合DC/DC换流器拓扑,采用电流源换流器(current source converter, CSC)连接直流电网,电压源换流器(voltage source converter, VSC)连接直流分布式负荷。提出的换流器拓扑具有结构简单、控制方式灵活以及具备直流短路故障穿越能力的优点。在分析换流器数学模型和运行约束条件的基础上,给出了换流器的参数设计方法,提出了一种CSC侧功率闭环控制,VSC侧交流电压幅值闭环控制的DC/DC换流器闭环控制策略。最后,在RTDS半实物仿真平台上搭建了1 MW/2 000 V/750 V混合DC/DC换流器试验模型,开展了额定运行工况、功率变化工况和直流短路工况试验。额定运行工况试验结果表明提出的拓扑可以实现1 MW额定功率的运行,功率变化工况试验结果表明提出的拓扑可以实现功率由1 MW到-1 MW的平滑反转,直流短路工况试验结果表明换流器能够平稳穿越直流短路故障。

基于EMTDC的高压直流MACH2系统实时等价仿真

对大规模交直流网络下的高压直流控制保护系统进行参数优化设计,是保证灵活交流输电系统暂态性和稳定性良好的重要手段。目前由于实时仿真技术的网络节点受限、费用高等缺点,使其不适合此规模网络的试验和设计任务。文中基于ABB公司高压直流控制保护系统硬件结构特点和MACH2(modular advanced control for HVDC and SVC)系统运作机理,提出了等价实时离线仿真的实现原理和方法,使离线仿真达到实时仿真的效果;通过与实际工控机运行结果进行比对,验证了其有效性;同时对工程用高压直流控制中的电流控制功能进行了等价实时仿真。仿真结果分析表明,基于所提出的等价实时仿真原理和方法,利用商业通用的离线仿真软件,可高效地进行高压直流控制保护系统优化设计。

双向DC/DC变换器中耦合电感的应用研究

为了保证双向DC/DC变换器在降压模式的高效率、低损耗、节约能源等条件下,满足大功率负载的要求,将耦合电感应用到变换器中。对不同工作状态下电感电流的状态方程进行了分析,给出了耦合电感的最大电感电流脉动和最大磁通密度的数学表达式。采用耦合电感后电感储能能力变大、磁芯体积降低,使变换器能够满足"大电流-大功率"负载的要求。最后进行仿真验证,仿真结果验证了理论分析的正确性和可行性。

基于DCT系数的JPEG图像检索算法

针对JPEG压缩标准中直流(DC)系数和交流(AC)系数表征图像内容信息的不同,提出一种基于离散余弦变换(DCT)系数空间分布的检索算法。构造具有旋转不变性的DC系数差向量描述图像特征,根据DCT块中AC系数量化后的特点,提取AC系数分布熵表征图像内容,设置权值函数避免由于AC系数分布熵相同、空间分布不同造成的误检和漏检情况。实验结果表明,该算法不需要完全解压缩、计算复杂度低,能较好体现图像的内容分布。

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。

基于ADMM的含风电场系统分布式DC-OPF计算

电网中的不同电力公司所管辖子系统具有相互独立且互联的特点,各子系统之间的互联给电网的分布式计算带来一定挑战,如何实现大系统的分布式计算备受关注。提出基于交替方向乘子法(alternating directionmethod of multipliers,ADMM)的含风电场系统分布式直流最优潮流(direct current optimal power flow,DC-OPF)计算模型,该模型考虑风电并网对系统分布式DC-OPF的影响,采用分解协调法实现系统的分区过程,通过引入全局变量处理边界节点问题,在信息传递过程中无需中心处理系统,只在相邻子区域之间进行复制边界节点的信息传递以减少信息通信量,实现系统的全分布式DC-OPF计算。以6节点系统、IEEE-39节点系统分析全局变量的个数对迭代收敛的影响,并讨论风电并网对优化收敛的影响,最后通过仿真验证该文所提模型的准确性和有效性。

考虑风电出力状态转移和直流线路功率调整的AC/UHVDC系统静态可靠性及其灵敏度评估

对于风电和特高压直流(ultra-high voltage direct current,UHVDC)可靠性建模,已有很多独立研究。但针对含风电AC/UHVDC电力系统,同时考虑双馈异步风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)结构、风电状态转移模型、交直流设备随机故障的研究不多,且往往基于简化DFIG结构和简化UHVDC可靠性模型。考虑上述因素,对系统进行可靠性评估和灵敏度分析。对DFIG多状态转移模型,从2种视角考虑风电出力与出力转移特性。引入直流功率调整以确定换流站控制方式。采用解析枚举、概率加权法,计算可靠性指标。提出可靠性指标对直流功率、DFIG有功出力灵敏度的解析表达。算例分析验证了所提算法的有效性和应用价值。