考虑时变线阻的多储能SOC稳定均衡控制策略

在直流微电网中,由于线路阻抗大小差异的复杂化,难以保证各储能单元之间达到荷电状态(state-of-charge,SOC)均衡。为此,提出一种考虑时变线阻的SOC均衡改进控制策略。首先,通过线路阻抗和SOC幂指数构造的平衡因子来修正控制系数,提高SOC的辨识度。同时,利用输出电流来约束平衡因子,提高系统的抗扰能力。在SOC均衡之后,SOC平衡因子G变为1,此时依赖线路阻抗信息但不受线路阻抗变化影响,可平稳地保持电流分配。并且结合输出电流构造的电压补偿环节有效地解决了母线电压质量和SOC均衡控制效果之间的矛盾。其次,针对基于SOC均衡的改进控制策略易受恒功率负载影响的问题,利用混合势函数理论进行建模,得到稳定性判据,有利于保障系统的稳定运行。最后,仿真结果表明,所提出的改进下垂控制能够有效地消除线路阻抗的影响,提高电流分配精度,实现SOC均衡,并验证了在各种突发扰动及极端情况下所提控制策略的有效性和正确性。

基于PLESN和LESQRN概率预测模型的短期电力负荷预测

针对现有电力负荷预测不能很好反映负荷数据的周期性和趋势性以及残差的波动性特征提出一种考虑周期性建模的泄露积分型回声状态网络点预测模型和泄露积分型回声状态分位数回归网络概率预测模型组合的短期电力负荷预测方法.首先为了捕捉负荷的多重特征定义了周期性和趋势性损失函数辅助优化点预测模型然后为克服残差的波动问题利用概率预测模型对点预测值与真实值的残差进行建模预测最后整合同时刻的点预测值与残差预测区间得到概率预测模型结果.实际算例结果表明与其他模型相比所提模型不仅有效抑制尖端振荡现象而且能够生成可靠的概率密度分布.

电力电子化配电网谐波分布式全局优化治理策略

电力电子设备在配电网的高渗透趋势导致谐波源密集化、分散化、广域化,传统点对点的谐波治理方式不再适用。该文从全网各节点电压畸变整体最优出发,提出一种基于电压检测型有源电力滤波器(voltage detection active power filters,VDAPF)的分布式全局优化治理方案。通过谐波治理灵敏度分析,构建以VDAPF接入点为参考的谐波治理分区算法;建立反映治理强度与谐波电压关系的VDAPF本地运行控制特性及其参数选取方法,实现谐波时变污染的在线控制;构建分布式VDAPF运行点优化配置模型,在长时间尺度内确定分布式治理系统的最优运行点。通过与电流检测型APF的对比分析,结果表明所提治理方案可以协调控制全网谐波电压,实现谐波动态治理,治理效果更明显。

基于FOPI+FOPD控制器的单区域电力系统频率控制及电压调节

为了解决电力系统发生扰动时频率及电压波动持续时间较长的问题,在FOPID控制器以及PI+PD级联控制器的基础上提出了FOPI+FOPD控制器,将其应用于单区域电力系统的负荷频率控制及自动电压调节中,并通过基于Levy变异的帝国竞争算法对负荷频率控制器及自动电压调节控制器的参数进行寻优。仿真结果验证了FOPI+FOPD控制器的可行性,且系统采用该控制器比传统的PID控制器、分数阶PID控制器具有更好的鲁棒性和动态响应性能,系统频率与电压的调整时间分别缩短了13%以及18%。该控制器能够更好地抑制频率与电压的波动,从而使系统获得更优的时域动态性能。

采用定频移相控制的宽输出范围多电平LLC谐振变换器

针对电动汽车车载充电器的后级DC-DC环节,提出一种具备宽输出范围的多电平LLC谐振变换器。该变换器通过增加一组半桥和辅助变压器,构造出高于输入电压的多电平结构,结合定频移相脉宽调制控制,实现两倍电压增益拓展。该方案避免了变频控制下增益范围对谐振参数的制约,简化了参数设计过程。工作于串联谐振点使变换器在整个充电工作过程中均可实现功率管的零电压开关和整流管的零电流开关,有利于系统效率的提升。搭建一台输入380V、功率3.3kW的实验样机,验证所提拓扑与控制方案的可行性。经测试,变换器能为动力电池提供250~420V的充电电压,其峰值效率达到了97.1%。

基于改进自恢复下垂控制的储能逆变器多维度优化控制

微电网被认为是接纳可再生能源、提高电能质量的有效手段。含有储能逆变器的微电网,要求储能逆变器具有并网/独立双模式功能,并且能够实现在孤岛时储能逆变器输出频率的稳定以及减少线路阻抗对逆变器无功控制性能的影响,并网时实现并网有功和无功功率精确可控以及并/脱网的平滑切换。为实现上述多维度控制,提出一种改进的自恢复下垂控制策略(self-recovery droop control,SRDC),对传统自恢复下垂控制进行改进。引入偏差比例前馈,从而显著提升了孤岛模式下负载扰动时储能逆变器的频率恢复暂态性能,解决了频率动态越限并实现稳态无差控制;引入附加并网功率控制环路,实现了并网模式下逆变器的有功功率和无功功率精确可控以及非计划孤岛的脱网平滑切换。对上述改进自恢复下垂控制的工作机理和整个并脱网运行过程进行了详细分析,并通过仿真和实验结果验证了所提出方法的有效性。

准谐振控制器在有源电力滤波器中的应用

在有源电力滤波器dq坐标系数学模型的基础上,着重分析了基于电流内环解耦的PI控制。由于PI控制器在跟踪交流信号时存在静差,本文对其进行改进并提出了PI并联谐振环节的补偿电流跟踪控制策略。理想的谐振控制器在谐振频率处增益无穷大,可以使与谐振频率具有相同频率的正弦信号实现零稳态误差控制。因此,可以在PI控制的基础上并联谐振控制器,对特定次谐波进行重点补偿,进一步改善单独采用PI控制存在的不足。

非反向Buck-Boost变换器的三段式ZVS控制策略

目前文献中的四边形控制方法及其改进方案,能实现非反向Buck-Boost变换器各开关管的ZVS,但存在如下问题:需使用多维查找表或外部存储设备而无在线检测实时计算的闭环、较大的通态损耗和多模式切换引起的输出电压波动等。该文针对上述3个问题提出一种三段式变频ZVS控制策略。首先,去除四边形控制中电感电流的环流续流环节,以减小电感电流有效值并提高效率。其次,在不添加任何额外有源或无源器件的条件眄,将整个宽输入电压范围分成3个模式,分析每个模式的特点,以增加控制条件和简化计算过程,同时实现各模式的在线实时恒压闭环和通态损耗最小ZVS而无需使用多维查找表和线性插值,整体控制简单易实现。然后,提出基于三段式ZVS控制的多模式平滑切换控制策略,可保证在模式切换时各开关管占空比跳变前后,闭环输出始终保持稳定。最后,本文给出了各模式区间划分的理论依据,并搭建500 W实验样机验证了所提方案的有效性。

基于双重约束的光伏逆变器直接前馈阻尼控制研究

针对高比例光伏发电系统网侧变弱潜在的高频谐振问题,提出一种基于输出电流直接前馈的新型阻尼控制方案,并对环路谐振抑制参数整定的全局-局部运行双重约束进行研究。首先,建立光伏多机并网系统数学模型,利用阻抗比判断潜在的高频谐振。其次,对逆变器串电阻环路变换构建等效的输出电流直接前馈控制环路,通过分析不同谐振抑制参数下系统全局高频谐振治理效果及单台逆变器局部运行状态,以全局-局部稳定为双重约束确定了谐振抑制参数可行域,并分析电气参数随运行状态变化下所提方案的抗扰能力。最后,搭建光伏多机并网系统的仿真实验平台验证上述研究的有效性。

基于光储混合配置的级联H桥型光伏逆变器功率平衡策略

级联H桥(cascade H-bridge,CHB)变换器由于其模块化结构,已成为大规模光伏(photovoltaic,PV)并网逆变器的优选方案。然而,在不同光照强度和温度下,不同区域PV组件之间发电功率不同,导致CHB变换器相间输出功率不均衡、不稳定等问题。为此,文中提出一种基于CHB结构的光储混合电能路由,在三相CHB光伏逆变器中配置少量的储能模块,利用光储协同控制,维持CHB内部功率稳定,消除分布式PV在相间产生的不均衡功率,且变换器输出功率能够时刻满足网侧上层功率调度,提高了光伏电站的稳定性。针对系统安全区域,在载波移相调制策略下,全桥子模块传输的功率受到约束,并对光伏和储能模块的配置作详细分析。最后,通过仿真以及实验验证所提拓扑及控制策略的正确性和有效性。

考虑电动汽车优先级需求的两阶段优化调度策略

随着光伏发电渗透率的升高,光伏出力的不确定性会影响电网的安全稳定运行。而利用电动汽车(EV)移动储能的特性可以实现EV和光伏的协同增效。本文基于EV能量调度的灵活性,构建了考虑用户充电需求的EV两阶段优化调度模型:在日前预调度阶段,建立光伏的就地消纳偏差最小、EV充电完成率最大、EV用户出行成本最小的多目标优化函数,并引入充放电系数对EV的充电行为进行优化;在实时调度阶段,负荷聚合商结合各时段EV的实际充电需求,根据调度优先级对优化后的充放电系数修正,保证EV充电的公平性,制定出最优的充放电策略。通过综合考虑EV用户对于充电完成度和充电成本的不同需求,对不同充电模式、不同权重系数进行分析,同时考虑了用户改变充电需求的情况,验证本文所提策略在降低光伏消纳偏差量、满足用户充电需求方面具有明显效果。

基于注意力与密集重参数化的目标检测算法

针对目标检测任务中背景复杂、目标尺寸差异大等因素导致目标检测结果较差的问题,本文提出基于注意力和密集重参数化的目标检测算法。首先,基于CSP-DarkNet提出高效的特征提取网络,主要包括密集重参数化模块和CASA模块2个设计。前者利用密集连接保留浅层特征,又通过重参数化结构降低网络复杂度;后者CASA模块用于获取需要的目标信息。其次,特征融合在特征金字塔(FPN)和路径聚合网络(PAN)的基础上,引入内容感知特征重组(CARAFE)进行上采样,有效解决了邻近插值法等未能捕捉丰富语义信息的问题;提出更高效的C3-G模块,获取丰富的梯度信息,增强模型表达能力和感知能力;同时,引入深度可分离卷积提升运算效率。最后,检测输出采用在更大范围上跨领域正负样本匹配策略扩充正样本数量,提升检测效果。该算法在MS COCO和PASCAL VOC数据集上的mAP@0.5分别达到了57.5%和83.0%,充分说明了本文算法的先进性。

MMC结构的分布式光伏系统功率不平衡优化方案

模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)由于其模块化结构,已成为大规模光伏(photovoltaic,PV)并网逆变器的研究热点。然而,在不同光照强度和温度下,PV组件之间发电功率不同,导致MMC内部出现桥臂、相间功率不均衡。因此,该文先分析MMC-PV系统在功率不均衡下的表现机理,后提出一种基于MMC结构的光储电能路由,其控制策略在满足交、直流端口功率需求的同时,实现桥臂间和相间的功率自均衡,提高PV利用率和系统稳定性。同时,受桥臂内子模块功率传输极限的影响,对PV和ESS的配置约束作详细分析,最后,通过仿真以及实验验证所提拓扑及控制策略的正确性和有效性。

新型全固态模块化多电平特种高压电源优化设计

模块化多电平换流器(MMC)已成为新型全固态特种高压电源的有效解决方案,对其进行轻量化设计以节约设备空间成本成为当前研究热点。MMC中限制功率密度提升的首要因素为子模块大尺寸电容,为降低MMC对子模块容值的需求,提高系统功率密度,提出一种改进型MMC(I-MMC)拓扑。应用隔离型开关电容变换器,实现上下桥臂一对子模块高频链互联。研究中相单元内上、下桥臂子模块对并联的高频链两侧采用同步控制,使子模块电容之间呈现开关电容特性,实现波动功率在电容之间的自由传递,进而消除相位相反的基频与3倍频波动分量。结合MMC运行调制比和功率因数分析基频与3倍频波动分量消除后子模块电容取值,完成模块化设计。所提方案可将子模块电容减小至常规MMC的1/4。仿真与实验结果验证了所提拓扑方案的正确性与有效性。

基于回馈升压逆变器的无刷直流电机宽速度范围转矩脉动抑制

无刷直流电机固有的转矩脉动问题严重限制了其在诸多高精尖场合的应用,为此该文提出一种适用于宽速度范围转矩脉动抑制的回馈升压逆变器拓扑及控制策略。在正常导通期间通过保持非换相相电流的恒定以减小转矩脉动。当电机运行在低速区间时,由于换相时所需的母线电压小于直流侧电源电压,因此通过脉宽调制便足以实现电机的平滑换相;而在更高速的情况下为实现快速换相并有效抑制换相转矩脉动,可在换相期间利用所提拓扑提升母线电压,其中额外补偿的能量均来自非换相期间电机的回馈。最后通过相应的Matlab仿真和DSP驱动实验验证了所提控制技术的可行性和有效性。

基于MMC-BESS的子模块电池功率极限值分析

模块化多电平变换器(modularmultilevelconverter,MMC)是电池储能系统(batteryenergystoragesystems,BESS)功率变换的最佳选择之一。在基于模块化多电平变换器的电池储能系统(MMC-BESS)运行时,会出现子模块之间的有功功率分布不平衡情况,为评估系统稳定安全运行的合理性,需要对子模块功率极限值进行分析。因此,该文首先对MMC-BESS建模,分析其桥臂环流的功率传输特性,再提出相应控制策略,包括外部交流及电池功率控制和内部电容电压平衡及环流控制,可以实现相间和桥臂间功率不平衡时的稳定运行,而对于桥臂内功率不平衡,根据安秒平衡原理,从过调制角度对子模块电池功率极限值进行详细分析,得出功率极限值的计算方法。最后,通过仿真以及实验验证功率极限值分析及计算的正确性。

微电网逆变器自适应下垂控制策略

在多分布式电源(distributed generations,DGs)并联系统中,通常采用传统下垂控制实现负荷分配。由于线路阻抗和本地负荷的影响,传统下垂控制会产生较大的功率分配误差。为提高功率分配的精确性,提出了一种自动调节下垂系数的控制策略。各逆变器在传统P-V下垂控制下,将输出有功功率信息送到中央控制器,计算给定功率,并返回给各逆变器本地控制器,通过PI调节器自动调节各自的P-V下垂系数。仿真和实验结果验证了该策略的可行性。

不平衡电网电压下光伏并网逆变器功率/电流质量协调控制策略

不平衡电网电压下系统输出功率和电流质量是光伏并网逆变器重要的性能指标。首先分析不平衡电网电压下光伏并网逆变器电流谐波产生的机理和系统输出功率波动的原因,并进行量化分析。然后提出一种静止坐标系控制策略,采用瞬时功率直接计算电流参考指令,无需锁相环和电压/电流正负序分离计算,简化了控制结构。利用加权思想实现光伏并网逆变器功率/电流质量的协调控制,提高了系统运行性能。最后进行不平衡电网电压下的仿真和实验研究,结果验证了提出方法的可行性和有效性。

并网逆变器LCL接口直接输出电流控制建模及稳定性分析

并网逆变器LCL接口直接输出电流控制存在不稳定的现象。为了揭示其本质,建立了系统线性控制模型,推导出系统特征方程,根据Routh-Hurwitz稳定判据得出重要结论:并网逆变器LCL接口直接输出电流无论采用P、PI还是PID控制,系统均不稳定。该问题简单直接的解决方案是在LCL上串联电阻,以增大相角裕度,提高系统稳定性。本文在系统线性模型的基础上,针对电阻三种可能的串联位置,深入分析了电阻大小、调节器参数以及稳定裕度之间的内在联系并得出精确量化的结论,最后探讨了系统非线性因素如开关动作和过调制饱和等对结论有效性的影响。

基于双重稳定约束的屋顶光伏逆变器分布式阻尼重构方案

为了解决屋顶光伏逆变器谐波谐振导致的渗透率提高受限问题,提出了一种基于双重稳定约束的分布式阻尼重构方案。首先,基于多逆变器等效阻抗模型,分析了强网弱化特性与渗透率之间的耦合关系及谐振易发机理;然后,以强网弱化下谐波谐振为约束,探究了差异化调控出力及台数下的新能源渗透率特性;其次,考虑调控经济性,通过在底层逆变器调制波中叠加额外阻尼等效控制量,提出了分布式阻尼重构方案,并结合系统谐波谐振抑制及自身稳定的双重稳定约束要求,构建了基于系统级阻抗匹配及底层零极点的分布式阻尼极限重构能力评估方案,以实现渗透率的最大提高;最后,通过仿真和实验验证了所提方案的有效性。研究结果表明,所提方案可提高逆变器的谐波谐振抑制能力及并网系统的渗透率水平,为屋顶光伏大规模接入提供技术保障。