一种无需高带宽通信线路的高精度自主均流控制策略

直流微电网并联系统多采用下垂控制实现功率分配,但线路阻抗的存在会降低其分配精度,传统均流策略基于高带宽通信网络采集电压或电流信息实现功率补偿,制造成本偏高、可靠性较低,同时通信线路存在通信延时,会对均流效果产生影响.为实现直流微电网并联系统变换器输出功率自主均分控制,提出一种无高带宽通信线路的直流微电网并联光储变换器均流策略.该策略通过分析恒压运行模式与下垂运行模式下,线路阻抗对并联变换器功率分配特性的影响规律,设计虚拟阻抗补偿环节,根据变换器自身输出电气特性,对变换器输出功率进行调节,实现输出功率的自主均分.仿真和实验结果表明,所提控制策略能够提高并联变换器的功率自主分配精度.     

基于Z源变换器的电动汽车超级电容-电池混合储能系统

Z源变换器具有单级升压、降压、无死区、电压畸变小、可靠性高等优点,在电动汽车领域具有广阔的前景。提出一种基于Z源变换器的电动汽车超级电容-电池混合储能系统。该结构将储能与驱动系统相融合,减少了电池功率变换器,降低了损耗与成本。详细分析通过Z源变换器实现混合储能系统不同模式下功率分配的运行机理。此基础上提出功率分频协调控制策略以提高混合储能系统的响应速度并实现各模式的无缝切换。最后,为了避免短时尺度冲击电流对电池的影响,设计电池瞬态峰值电流估计方法。仿真与实验结果验证了所提出的混合储能系统及控制策略的有效性。     

基于改进SVPWM策略的双直流端口整流器功率分配方法

研究了一种三相三端口AC-DC变换器的空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略及功率分配方法,可用作独立新能源供电系统中的接口变换器。该变换器通过蓄电池与新能源装置的协调配合,可以平衡新能源装置固有的功率波动。变换器拓扑形式与传统T形三电平AC-DC变换器类似,分离出直流侧的一个分压电容作为蓄电池端口,交流侧与直流输出、蓄电池端口之间均为单级功率变换。沿用传统SVPWM策略,分析得到不对称三电平工况下的改进型SVPWM策略。通过分析开关矢量对应的功率流向,说明调节矢量作用时间可以实现2个直流端口的功率分配,并得到功率分配的闭环控制方式。对变换器的功率调节范围、电感电流纹波、功率密度等特性进行了详细分析。仿真结果验证了理论分析的正确性和变换器在效率方面的优势。     

基于虚拟阻抗的孤岛交流微电网混合储能控制策略研究

为了实现孤岛交流微电网(AC-MG)混合储能系统(HESS)的分散控制,提出了一种基于虚拟阻抗的针对超级电容(SC)和蓄电池(Battery)构成的HESS功率动态分配方法。在不需要实时检测负载功率的情况下实现两种类型储能设备的功率实时动态分配。在分析虚拟阻抗基本原理并建立HESS等效电路模型的基础上,推导了HESS动态功率分配的理论原理。通过分析DC-AC变换器电压电流双环控制参数对于变换器输出阻抗和虚拟阻抗的影响,进而给出有益于功率分配的控制参数设置方法。在此基础上,建立了HESS的仿真模型,设计了2类典型的等效功率波动工况,深入分析HESS在各种工况下的运行特性。结果表明：在各种工况下,HESS都可以通过控制超级电容串联虚拟电容(VC)实现其补偿等效功率波动的高频部分;蓄电池串联虚拟电阻(VR)吸收功率波动的低频部分,动态功率自动分配有效实现,提高了系统的鲁棒性和可靠性。     

交直流混合微电网接口变换器双向下垂控制

交直流混合微电网中的接口变换器对于系统的稳定运行和功率的协调分配有着重要的作用。提出了一种接口变换器的双向下垂控制方法,分别采用变换器两侧的交流母线频率和直流母线电压对交流、直流微电网的电能需求程度进行衡量,确定变换器传输功率的大小与方向。控制架构中包括直流电压-有功功率和交流频率-有功功率两个下垂环节,并将二者输出之差作为接口变换器的功率参考值。同时,为了减缓下垂控制导致的电压或频率的跌落,在下垂控制基础上设计了恢复控制策略,以提高交直流混合微电网的电能质量和可靠性。这种双向下垂控制可以更精确地协调交流与直流微电网之间的能量传输,实现分布式能源的充分利用。利用DigSILENT软件搭建系统仿真模型,验证了控制方法的正确性。     

直流微电网中不同网络结构的负荷功率分配精度研究

微电网运行过程中,负荷功率的合理分配取决于不同接口变换器的并网容量。为了确保多台变换器均工作在较为理想的工况下,针对直流微电网系统的放射状结构和网状结构,提出了一种基于下垂控制的改进功率分配方法。该方法以下垂控制为基础,针对控制目标变换器引入了相邻的2台接口变换器的直流母线电压平均值补偿分量和输出功率补偿分量,利用低带宽通信网络,实现直流母线电压的提升以及在线路电阻取值不同的情况下不同变换器之间负荷功率的合理分配。对上述控制方法在不同网络结构、线路电阻取值等情况下的适用性进行了详细的分析。同时,利用MATLAB/Simulink搭建了带有4台变换器的直流微电网仿真模型,验证了所提出控制方法的有效性。     

多储能变换器直流微电网功率控制

直流微电网因其控制策略简单、安装灵活,现今逐步得到广泛应用.在分析双有源桥隔离型DC-DC变换器工作原理和控制策略的基础上,由于多变换器到直流母线公共节点之间存在一定的线缆阻抗,这将导致直流母线电压和多储能单元间的功率分配产生偏差,同时无法实现多储能单元间按照SOC值进行功率分配,文中提出了基于电压偏差补偿器和功率分配精度补偿器的改进下垂控制策略,以实现功率均分和电压无差调节.通过实验验证该控制策略适用于多储能变换器构成的直流微电网系统间的功率分配.     

混合微网含储能系统互联接口变换器的双阈值窗控制策略

互联接口变换器作为混合微电网的关键装置,关系到微网运行的效率和可靠性。以互联接口变换器的归一化下垂控制及开启和关断条件为基础,融合基于荷电率的储能单元控制,组成开启阈值窗和关断阈值窗相结合的含储能系统的两级式互联接口变换器的双阈值窗控制策略,实现对互联接口变换器和储能系统的二次开启和关闭。仿真结果表明,变换器实现了双向功率控制,避免了互联接口变换器在整流和逆变间的反复切换,解决了单阈值控制策略切断较大功率流而导致的反复开断问题。储能系统内部各单元根据荷电率分配出力,进一步拓宽互联接口变换器的功率可调范围。     

含有源功率解耦的单相H桥逆变器综合可靠性评估

为抑制单相H桥变换器系统中直流侧低频纹波,近年来出现了许多功率解耦方法减小或消除DCLink电容,延长DC-Link寿命,提高其可靠性。然而,由于有源功率解耦引入了额外器件,且原有器件的应力也有所改变,因此,有必要对变换器级的可靠性进行综合评估。基于2 k W的单相H桥逆变器,通过器件级的电-热应力模型、寿命模型、Weibull分布得到器件级可靠性,并基于器件级可靠性,通过可靠性框图(RBD)得到变换器级可靠性,与传统无源解耦逆变器相比较,综合评估带两种不同有源功率解耦的单相H桥逆变器可靠性。     

开关磁阻电动机功率变换器性能及可靠性比较

介绍了几种开关磁阻电动机功率变换器及其拓扑改进结构,给出了主电路的选用原则和依据。在三相12/8结构开关磁阻电动机基础上仿真对比分析了某些变换器对开关磁阻电动机相电流、转矩脉动、效率等性能的影响。最后建立了功率变换器的可靠性模型以及可靠性仿真对比分析。     

用于风电的模块化多电平变流器IGBT的定制化设计

模块化多电平换流器(MMC)已广泛应用于风力发电系统中,其中绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的设计直接影响着系统的各项性能。而IGBT模块的设计选型缺乏理论指导,存在IGBT模块裕量选取过大造成的成本浪费现象,因此文中提出一种基于双目标优化的IGBT的定制化设计方法。首先以损耗和芯片成本作为IGBT定制化设计的指标,结合风力发电的年运行工况,根据风速的概率分布来评估IGBT损耗,通过双目标粒子群算法求得Pareto前沿。最后,分别采用IGBT模块和分立元件2种方法进行定制化设计,结果表明所提设计方法在降低器件成本的同时可以兼顾变流器的损耗和可靠性。     

一种优化可靠性与经济性的变压器检修决策方法

为了在制定变压器预防性检修周期时考虑变压器自身可靠性的变化,提出了一种优化可靠性与经济性的变压器检修决策方法。利用二参数威布尔分布描述变压器的故障率及可靠度变化规律,通过役龄回退因子建立考虑预防性检修的故障率函数和可靠度函数,以变压器平均剩余无故障工作时间为检修计划期,以检修计划期内的预防性检修费用、故障检修费用和停电损失之和最小为目标函数,建立了变压器检修周期优化模型。通过对变压器内部部件故障模式的定性定量分析,计算变压器部件检修优先度,确定变压器部件检修方式。算例分析验证了该方法的可行性。     

考虑可靠性的电网最佳供电半径计算方法

寻求一种新的最佳供电半径计算方法,加入了对供电可靠性的考虑,通过研究两者关系建立数学表达式,以经济成本为优化目标,单位面积供电年费用最小为目标函数,将可靠性与传统的电网供电能力、电压质量、以及线损率等一同作为约束条件,利用单纯形与粒子群优化相混合的算法求对最佳供电半径做出优化,并通过具体算例分析得出不同供电可靠性要求下的供电半径计算结果与经济成本比对,证明了该方法的可行性并具有一定的应用价值。     

考虑昼夜特性的微电网分布式电源优化配置

采用改进粒子群算法对孤岛运行的微电网进行分布式电源优化配置,考虑光照强度和负荷的昼夜特性及其对供电可靠性的影响,建立包括设备初始投资成本、运行维护费用、蓄电池重置成本、燃料和环境污染惩罚费用的目标函数;提高昼夜供电可靠性的同时降低配置成本,分析蓄电池和柴油机昼夜出力特性,在此基础上研究风光供载能力和蓄电池容量对优化结果的影响。算例仿真结果证明了模型的合理性。     

配电网可靠性优化的研究

采用优化方法分析了配电网可靠性与经济性之间的关系，优化的目标函数为停电损失函数，状态变量为负荷点的强迫停运率和强迫停运时间，利用非线性规划计算状态变量的优化值，作为进行配电网规划，供电设备检修的依据，结果表明，该方法有效可行，优于传统的技术经济多方案的比较方法。     

高压大容量储能功率转换系统的拓扑结构比较

高压大容量储能功率转换系统的主电路是储能电池进行充放电控制的基础,选择合理的功率转换系统主电路拓扑结构直接关系到高压大容量储能系统实际应用的可行性。分析变压器升压型变流器并联结构、H桥链式多电平变流器、全(半)桥模块化多电平变流器的单级式与双级式主电路拓扑结构,对比上述拓扑结构的材料成本、工作可靠性、材料功率损耗和输出电能质量。基于数学模型与仿真分析综合比较单位容量投资成本、工作可靠性、系统损耗和输出电能质量,结果显示H桥链式多电平变流器和半桥模块化多电平变流器更适合构建10 kV兆瓦级高压大容量储能功率转换系统。     

考虑电压暂降风险的高压配网动态无功容量优化配置

高压配网系统中,结合敏感负荷特性,引入电压暂降风险作为电压稳定的考虑对象。选用STATCOM进行动态无功补偿,从暂态研究电压稳定。建立无功优化的单目标函数模型,将电压暂降损失、线路有功损耗、动态无功补偿装置费用经济量化相加。设定多组无功容量并求取相应的总支出费用。通过Matlab软件对费用和容量进行曲线拟合,以计算最优容量。最后以广东电网某片区进行实例仿真,求取对应的最优解,结果显示在提高电力系统的安全可靠性同时也大大降低了经济成本。     

基于永磁同步电机的电流源型风电变流器实现

永磁直驱式全功率风电变流器具有结构简单、转换效率高、低成本、可靠性高等优势,是目前风力发电领域的一个重要研究方向。电流源型变换器跟电压源型变换器相比,具有出色的低电压穿越能力、易并联、高可靠性等优点。因此提出了基于永磁同步电机的电流源型风电变流器的实现方法,包括变换器的参数设计、有功和无功的控制策略、有源阻尼的实现。基于提出的控制策略,可以实现一个完整的电流源型PWM变流器。最后给出了提出的控制策略的MATLAB仿真结果。     

并网变换器电流重构模型预测容错控制

当传统并网变换器发生桥臂故障时,通过连接故障相到直流侧电容中点,重构为三相四开关容错运行结构。针对三相四开关容错变换器的交流电流传感器故障问题,提出了一种基于电流重构的模型预测功率控制方法。首先,利用采样的直流电流和正常交流传感器信息,并根据变换器电压矢量与电流关系重新构造出三相电流。其次,建立容错变换器功率预测模型,利用重构电流参与容错变换器的模型预测控制,应用使代价函数取得最小值的开关矢量。最后,搭建仿真和实验平台进行验证,结果表明所提控制策略有效,输出功率稳定,实现了并网变换器在桥臂和传感器双重故障下的容错运行,提高了系统的可靠性。     

Model Predictive Torque Ripple Reduction with Weighting Factor Optimization Fed by an Indirect Matrix Converter

Abstract—Model predictive control has emerged as a powerful control tool in the field of power converter and drive's system. In this article, a weighting factor optimization for reducing the torque ripple of induction machine fed by an indirect matrix converter is introduced and presented. Therefore, an optimization method is adopted here to calculate the optimum weighting factor corresponding to minimum torque ripple. However, model predictive torque and flux control of the induction machine with conventionally selected weighting factor is being investigated in this article and is compared with the proposed optimum weighting factor based model predictive control algorithm to reduce the torque ripples. The proposed model predictive control scheme utilizes the discrete phenomena of power converter and predicts the future nature of the system variables. For the next sampling period, model predictive method selects the optimized switching state that minimizes a cost function based on optimized weighting factor to actuate the power converter. The introduced weighting factor optimization method in model predictive control algorithm is validated through simulations and shows potential control, tracking of variables with their respective references and consequently reduces the torque ripples corresponding to conventional weighting factor based predictive control method.