Soft-switching Grid-connected PV Inverter With Interleaved Flyback Topology

提出一种应用于单个光伏组件的软开关交错反激并网逆变器拓扑及其软开关控制策略。针对反激变压器漏感问题，提出漏感能量吸收回馈电路，实现了漏感能量吸收再利用，并实现了开关管漏源电压的钳位，提高了变换效率同时降低了开关管关断电压尖峰；提出基于数字处理器的反激变换器变开关频率谐振软开关控制策略，实现了开关管的零电压开通，同时改善了逆变器的电磁兼容特性；提出的交错并联反激逆变器有助于减小变压器和滤波器的体积，提高功率密度。详细分析变换器的工作原理，分析变开关频率谐振软开关控制方式的原理和实现条件，最后进行实验验证。

Research on Seamless Switching Control Strategy Based on Virtual Synchronous Generator

This paper studies the voltage, phase and current tracking strategy to eliminate voltage and current mutations when the virtual synchronous generator is switching between grid-connected and islanded. By using these strategies the inverter can realize secondary frequency regulation and voltage regulation. If the phase is near 0 or 2π a little disturbance may made the PLL output a big error, so a new PLL is proposed by this paper. A sine module is added in the PLL to avoid this error. In order to verify the strategy proposed by this paper a simulation model is built in Matlab/Simulink. The simulation results show that the control strategy can realize seamless switching.

大功率并网变流器离散域电流控制策略

兆瓦级大功率并网变流器的开关频率较低,延迟和离散化误差对控制性能影响较大,导致动态响应慢、电网背景谐波影响大等问题。因此,直接离散域控制系统设计成为必要。该文针对LCL滤波并网变流器建立离散域数学模型,并基于此提出桥臂侧电流和网侧电流融合的离散域电流控制器。同时,为了在不额外增加电流传感器和检测电路的情况下获取并网电流信息,设计电容电压微分器,实现网侧电流的估算,降低硬件复杂性和控制成本。研究表明,该文设计的离散域电流控制器,具有较好的动态性能和电网背景谐波抑制能力。最后,通过硬件在环半实物仿真系统对所提设计进行了实验验证。

并网逆变器最优开关序列模型预测电流控制

传统的并网逆变器模型预测电流控制方法仅在控制周期内对电流波形进行单点预测,忽略了逆变器开关状态变化引起的输出电流纹波,为此提出一种改进的最优开关序列并网逆变器模型预测电流控制策略。首先,为减小开关切换次数、优化频谱分布,对空间电压矢量组合进行重新排列,设计6组开关序列,并根据开关序列提出基于无差拍的矢量持续时间计算方法。其次,在一个控制周期内设置8个电流预测点,以计算开关序列在控制周期内作用所产生的电流预测误差,并通过累加电流预测误差构造预测控制的价值函数,选择使价值函数最低的开关序列作为最优序列组合,提高并网电流波形质量。最后,通过实验验证所提策略在降低并网逆变器输出电流纹波方面的有效性。

台风灾害下提升电网韧性的实时优化调度策略

针对在台风灾害下输电线路停运可能引发的电网大停电事故,构建了提升电网韧性的实时优化调度策略。运用脆弱性曲线刻画风速与线路故障率关系,并考虑线路负载率对线路故障影响,获得台风灾害下的输电线路故障概率;通过蒙特卡罗抽样生成故障场景集,采用置信集法进行场景削减;在此基础上构建了综合考虑潮流均匀度、受灾区线路负载率和发电成本的多目标实时优化调度模型,将输电线路开断(Optimal Transmission Switching, OTS)引入到模型中以降低受台风灾害影响的线路数量。为提高优化调度模型求解的计算速度,采用Benders分解法进行求解。以IEEE 118节点系统为例进行仿真,验证了所提方法的有效性。

电网电压三相不平衡时FMSS正负序电流补偿型VSG控制

柔性多状态开关(FMSS)是一种取代传统联络开关应用于现代配电网的新型电力电子设备,能够优化现代配电网分布式电源的消纳和调控。和传统控制算法相比,采用VSG控制的FMSS不受弱电网环境下锁相环性能恶化的影响,在低电网强度下能够向电网提供频率支撑,从而增强系统的稳定性。FMSS作为接入配电网的装置,当电网电压发生三相不平衡现象时,传统VSG控制下的FMSS输出电流、功率会发生明显的波动,并网点的效率会大大降低。针对此问题,以模块化多电平变流器(MMC)结构为基础,在VSG控制策略的基础上引入正负序电流补偿,分别实现不平衡电网下FMSS输出电流、有功功率及无功功率的稳定。最后,通过Matlab/Simulink搭建四端FMSS模型,利用仿真验证所提控制策略的有效性。

直流微电网并离网协调控制策略

传统直流微电网协调控制策略在下垂控制中忽略了电源的功率输出边界动态变化对系统的影响,模式切换控制结构复杂且存在非平滑切换的问题。针对此问题,以光储氢直流微电网为研究对象,提出了一种并离网相统一的协调控制策略。首先,提出了一种动态自适应下垂控制策略,通过向基于最小二乘法原理的数据拟合器输入训练数据,拟合输出动态电流边界,实现了自适应调整动态下垂系数及电源运行状态,并简化了传统模式切换过程和控制结构。其次,结合实际工程,提出一种预同步和外环切换控制相结合的改进并离网切换控制策略,有效降低并离网切换过程中的冲击振荡。最后,将自适应下垂控制和改进并离网平滑切换控制融入所提协调控制策略中,进行多源多工况的多种模式切换的仿真。通过仿真验证了所提协调控制策略的有效性。

基于虚拟电容的构网型MMC快速平滑切换策略

为减小构网型模块化多电平换流器黑启动完成后的并网瞬间冲击,提出一种综合考虑并网点电压的幅值、频率及相位的最优并网控制策略。通过实时检测并网两端的电压幅值、频率及相位,达到阈值后开始并网。同时,针对该策略同步时间过长的问题,提出一种基于虚拟电容的构网型模块化多电平换流器快速并网切换控制策略,在控制环节引入虚拟电容快速调节构网型模块化多电平换流器的电压相位,节省储能型模块化多电平换流器的备用容量。最后,通过搭建硬件在环测试平台验证最优并网控制和快速并网切换控制策略的有效性和正确性。

计及控制切换的逆变电源并网系统故障计算方法

并网逆变电源的故障特征受控制策略影响极大,非线性特性显著,传统故障分析方法无法适用。为精确描述故障期间系统电压和电流的变化过程,该文考虑了电力电子换流器的通流能力、故障后的控制策略切换、控制系统的非线性、状态变量的耦合性等因素,提出了一种适用于描述系统时域响应的全状态变量接续求解法。通过控制系统和一次电路的数值积分和微分方程组解析的接续求解得到系统状态量的时域变化全过程。该文以构网型逆变电源并网系统为例,建立PSCAD仿真模型和数学模型,通过仿真结果与该文所提方法的计算结果进行分析和对比,验证了方法的有效性和正确性。

考虑转供与重构协同的多端柔性互联配电网供电恢复策略

柔性互联装置(FID)实现配电网不同馈线之间的柔性互联,可实现故障后配电网的快速恢复供电。该文以含直流网络的四端柔性互联配电网为研究对象,提出基于FID和网络重构的多端柔性互联配电网两阶段供电恢复策略。首先,在分析FID运行模式工作原理的基础上,提出了故障快速转供的FID平滑控制结构和考虑开关同期并网控制虚拟同步发电机(VSG)控制策略,支撑故障后第一阶段FID的快速供电恢复;然后,通过建立和求解考虑联络开关和FID容量限制的全局优化模型得出FID与网络重构相结合的第二阶段供电恢复策略,更大限度地恢复失电负荷;最后,利用PSCAD/MTDC仿真软件搭建了一个58节点四端含直流网络的柔性配电系统进行仿真验证。结果表明,所述供电恢复策略不仅能实现部分负荷的不停电转供,还能够通过网络重构大幅提高负荷恢复水平。

基于格拉姆角场与并行CNN的并网逆变器开关管健康诊断

针对并网逆变器开关管实际运行中易出现缺陷状态而导致电压/电流波形异常的问题,提出了一种基于格拉姆角场与并行卷积神经网络(CNN)相结合的逆变器开关管健康诊断方法,以实现对逆变器进行监测及预测性诊断。采集逆变器输出端电压与电流信号,设定并计算虚拟电阻参数再将其转化为一维时序序列;利用格拉姆角场对其进行变换,提取出与逆变器开关管缺陷相关的格拉姆角和场与格拉姆角差场2组图像数据;将生成的2组图像同时送入CNN进行并行学习训练。实验结果表明所提方法及训练模型能及时有效地对逆变器异常状态进行诊断,且诊断准确率高,鲁棒性好。

级联STATCOM 直流侧电容电压失衡分析

在托卡马克磁体电源系统运行过程中,发现其对应的无功补偿装置级联静止同步补偿器(STATCOM)各相链节间存在直流侧电压失衡的现象,且随着补偿电流增大。这一失衡程度有增大的趋势,这一问题会影响装置的稳定可靠运行,严重时会直接导致装置停止运行。通过建立STATCOM的电路模型,结合其电路模型建立了相应的数学模型,研究了电网谐波、电容容量、损耗以及脉冲触发延时对电容电压失衡的影响。通过MATLAB/Simulink仿真软件验证,发现电网谐波、电容容量差异、开关触发脉冲延时差异、并联型损耗差异以及混合型损耗差异是造成STATCOM直流侧电容电压失衡的重要原因。

高压直流断路器在张北柔性直流电网中的应用

高压直流断路器是柔性直流换流站构成直流电网的核心设备,但±500 kV电压等级的高压直流断路器尚无应用经验。为了验证±500 kV高压直流断路器在实际应用中的开断特性,介绍了机械式、耦合负压式、混合式3种不同技术路线的高压直流断路器的拓扑结构,在张北柔性直流电网中通过现场实际短路接地故障,验证了±500 kV高压直流断路器能够在3 ms内可靠切断故障电流,最后对3种不同技术路线的高压直流断路器工作特性进行对比分析,指出了不同技术路线的高压直流断路器在分合闸过程中存在的问题,为大容量高压直流断路器的研制与应用提供一定参考。

离网式三端口风光互补抽水切换策略研究

为解决风光随机波动性和间歇性给发电系统带来的干扰,基于三端口变换器设计离网式风光互补抽水系统,以风力发电系统和光伏发电系统作为系统输入电源端,异步电机抽水为系统负载端。首先,分别对风力发电系统、光伏发电系统及抽水系统建立数学模型,针对风光交替切换及同时切换的控制策略进行研究。其中,光伏侧采用优化变步长电导增量法,永磁同步电机与异步电机采用按转子磁链定向的矢量控制,通过异步电机电压外环控制直流母线电压,永磁同步电机转速外环控制系统功率,三端口变换器拓扑根据风光切换的变化情况也相应跟随改变,弥补了风光发电系统的不足,保证系统运行的稳定性,实现风光发电抽水和电能转化一体化的目标。最后,通过Matlab/Simulink软件搭建离网式三端口风光互补抽水系统的仿真模型,结果验证了模型设计的合理性及系统运行工作时切换策略的正确性和可行性。

一种体现构网型控制特征的柔性直流机电暂态改进建模方法

总结柔性直流采用构网型控制呈现的新特性并提出相应的机电暂态建模方法。通过分析,提出构网型控制替代跟网型控制给柔性直流带来的主要变化是:电压源支撑,故障穿越切换措施以及电流限幅方法。相对应的,构网控制型柔性直流机电暂态模型是对跟网控制型柔性直流模型的改进,包括将换流器与交流网络的接口由传统的一个交流仿真步长内的平均功率改为平均电压;增加故障穿越措施切换逻辑以及增加基于用户自定义的电流限幅措施。通过交直流间接口方法仿真对比,以及机电、电磁暂态模型故障模拟验证所提模型的有效性。该模型能高精度模拟构网控制型柔性直流在交流电网中的动态行为,具有良好的应用价值。

基于自适应滑模观测器的中点钳位型三电平并网逆变器开关管和电流传感器故障诊断

为提高中点钳位型三电平(3L-NPC)并网逆变器故障诊断的准确性和可靠性,针对其开关管开路故障和电流传感器故障,提出一种基于自适应滑模观测器的开关管开路故障和电流传感器故障同时诊断方法。该方法首先针对3L-NPC并网逆变器,设计一种收敛速度快且能显著抑制抖振的自适应滑模观测器来精确估计正常状态下的三相电流值;其次,利用实际电流和估计电流设计了故障检测变量;同时,利用实际三相电流之和以及估计三相电流之和来区分开关管故障和电流传感器故障;在此基础上,构造开关管故障定位变量和电流传感器故障识别变量,实现开关管开路故障的准确定位以及电流传感器故障类型的快速识别。实验结果验证了该文所提诊断算法的有效性和鲁棒性。

电力数据网络设备运行优化

为增强电网数据通信的安全性,巩固变电站网络运行的稳定性,需要对电力数据网络设备进行优化,文章详述调度数据设备和传输制造报文规范(manufacturing message specification,MMS)信息交换机的优化方案,涉及路由器限制明文流量的访问控制列表(accesscontrollist,ACL)优化、路由器ACL策略配置书写优化、调度数据设备组网模式优化、MMS交换机级联模式优化以及MMS交换机业务分区优化。除优化后符合调度设计及网络安全原则的方案以外,其余方案结合调控中心平台监视和模拟实验,对优化成效进行验证,结果表明方案实现了电力数据网络的持续健康运行。

基于干扰观测器的MMC-PET交直流混合微电网并网/离网切换控制策略

针对模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)-电力电子变压器(power electronic transformers,PET)交直流混合微网在并网和离网两种模式下开关切换过程中存在瞬态过流和过压问题,从而影响输电质量并增加设备损耗,为此提出了一种基于扰动观测器(disturbance observer,DO)的并/离网切换控制策略。在该策略中,通过采用DO观测器对并离网切换引起的突变电流跟踪,并将实际电流与理论电流的差值作为等效干扰量,再将其输入到电流内环控制器进行补偿,从而可实现对突变电流的抑制。最后在Matlab/Simulink软件上搭建了MMC-PET交直流混合微网系统,并在并网-离网、离网-并网的两种切换工况下,通过把加入DO观测器与未加入DO观测器两种情况进行仿真对比,验证了所提的切换控制策略的有效性和可行性。

静态转换开关在储能中的应用

静态转换开关(STS)具有高速转换时间特性(5~10 ms),是确保储能系统供电稳定、防止数据损失和系统运行中断的关键组件。通过详细介绍静转换态开关及储能系统各自的原理、种类及发展趋势,阐述静态转换开关在储能系统中的应用及重要性,并提出静态转换开关在储能系统中的性能评估指标,包含效率、转换时间、可靠性等。指出静态转换开关在储能系统中的发展是多方面的,将涵盖技术创新、智能化、可持续性、全球合作以及多功能性的模块化设计。

多模态马尔科夫决策泛在电力物联网大数据智能挖掘

针对泛在电力物联网结构复杂、数据多样且不确定的问题,提出了一种基于多模态马尔科夫决策的泛在电力物联网大数据智能挖掘方法。该方法构建了一种基于最大熵的马尔科夫决策算法,对电力泛在物联网进行故障诊断和负荷预测,具有标记样本需求量小、置信度高的特点。通过结合电气量信息及开关量信息来提取电网数据特征,从而充分利用多模态数据样本。仿真分析与实验结果表明,相比于传统方法,所提方法能够有效识别出包括信息畸变在内的电网故障,提升电网故障诊断的准确率和电网负荷预测的精度。