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。     

考虑非关键负载变动的电力弹簧自适应稳压控制策略

分布式电源在微电网中渗透率越来越高,其间歇性对系统电压稳定性的影响不容忽视。电力弹簧(ES)作为一种新型电压控制装置,能有效抑制关键负载(CL)两端的电压波动。为了减小负载变化对ES调压能力的影响,提出一种考虑非关键负载(NCL)变动的电力弹簧自适应控制策略。介绍了ES的拓扑结构及限制运行条件的理论基础;根据αβ坐标系变化的方法检测母线电压暂降,确定是否将ES投入系统;参考电压计算模块计算出需要提供的补偿电压后,与实际值的误差输入到PI控制器中,经人工鱼群算法(AFSA)动态调整PI控制参数,在保证CL电压稳定基础上缓解NCL变化对ES调压能力的影响。仿真结果表明:所提控制策略能够在保证CL电压稳定基础上有效缓解不同工况下负载变化造成的电压不稳定问题。     

计及系统线路阻抗的电力弹簧电压电流同时补偿控制策略EI北大核心CSCD

针对现有电力弹簧(electric spring,ES)在缓解线路电流不对称、减少中性线电流的控制中存在忽略系统线路阻抗和关键性负载电压无法保持稳定的不足,首先对计及线路阻抗的三相负载不对称系统进行分析,获得中性线电流与ES各相输出电压之间的关系。然后利用果蝇优化算法(fruit fly optimization algorithm,FOA),根据网侧电压计算出使中性线电流幅值最小的ES最优参考输出电压。ES则通过控制器调节其实际输出电压,对关键性负载电压和线路电流同时进行补偿。最后,通过仿真验证了三相电力弹簧在所提策略控制下能够减少线路电流不平衡并保持关键性负载的电压稳定。     

计及系统线路阻抗的电力弹簧电压电流同时补偿控制策略

针对现有电力弹簧(electric spring,ES)在缓解线路电流不对称、减少中性线电流的控制中存在忽略系统线路阻抗和关键性负载电压无法保持稳定的不足,首先对计及线路阻抗的三相负载不对称系统进行分析,获得中性线电流与ES各相输出电压之间的关系。然后利用果蝇优化算法(fruitfly optimization algorithm,FOA),根据网侧电压计算出使中性线电流幅值最小的ES最优参考输出电压。ES则通过控制器调节其实际输出电压,对关键性负载电压和线路电流同时进行补偿。最后,通过仿真验证了三相电力弹簧在所提策略控制下能够减少线路电流不平衡并保持关键性负载的电压稳定。     

基于电力弹簧的电压及功率因数的光伏并网稳定方法

电力弹簧(electric spring,ES)的提出,能够有效解决因分布式光伏接入出现的功率波动及功率因数不达标问题.首先分析了ES的拓扑及其功率控制方法,同时提出了一种基于ES的负荷电压及功率因数控制方法,有效地稳定ES电压及功率因数,抑制光伏并网点的功率波动.然后在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建分布式光伏并网系统.最后通过算例验证所提基于ES的负荷电压及功率因数控制方法的正确性和有效性.     

基于改进PSO算法的非理想电压条件下电力弹簧控制策略

电力弹簧(ES)的提出旨在实现用电量随发电量的变化而变化,可有效缓解新能源发电引起的间歇性问题,为关键负载(CL)提供稳定电能质量。然而当非理想电网(电压不平衡与低次谐波共存)时,ES采用传统比例-积分控制无法稳定CL电压,针对这个问题,首先提出一种基于四阶广义积分器的有源滤波器滤除电网中所含谐波并补偿CL母线的不平衡电流,保证CL电压和电流谐波含量符合要求且逆变器输出电流平衡。在此基础上,提出利用改进粒子群优化算法实时检测CL两端电压的不平衡度信息,实时优化串联非关键负载(NCL)的ES电压脉宽调制控制信号,使CL电压稳定且电能质量符合要求,以消除电网电压不平衡及波动的影响。最后,通过仿真不同负载工况,对所提算法进行了验证。     

三相四线统一电能质量调节器的控制策略

针对电网输入电压的不平衡、非正弦及负载的不平衡、非线性特性，提出了一种基于三相静止坐标系下的三相四线统一电能质量调节器（UPQC）的协调控制策略。该策略将UPQC的串联变流器控制为基波正弦电流源，而并联变流器控制为基波正弦电压源，从而实现了三相四线UPQC对电能质量的综合控制能力，既改善了电网侧的电能质量问题，实现了电网输入电流的正弦及单位输入功率因数，也改善了负载侧的电能质量问题，实现了负载电压的平衡、额定及正弦。10 kVA系统实验装置的实验结果表明了该控制策略的有效性。     

中压直挂式供电质量综合提升装置及其负载电压控制策略

为了综合提升中压(10 kV)供电系统的电能质量,满足集中式电力高敏感负载对供电可靠性的要求,提出了一种中压直挂式供电质量综合提升装置及其负载电压控制策略。首先,介绍了该装置的拓扑与工作原理。该装置通过隔离电抗器实现电网与负载间的阻抗隔离,弱化电网电能质量对负载的影响;采用级联H桥型电池储能系统支撑与控制负载电压,实现负载侧持续性高质量供电。其次,分析了装置中关键设备隔离电抗器与并网电抗器对装置运行特性的影响。然后,提出了综合装置并网运行与离网运行的负载电压控制策略,实现对电网注入功率、负载电压频率与幅值的快速控制。最后,通过仿真分析与实验样机测试验证了所提装置及其负载电压控制策略的可行性与有效性,并对比了多种电能质量提升装置的技术性能。     

基于改进下垂控制关键负载电压实时稳定的电力弹簧控制

针对新能源并网发电引起的间歇性问题,电力弹簧(ES)的提出可有效改善关键负载(CL)电能质量。当电网电压不平衡与线路阻抗阻性较大存在控制耦合时,单相多ES采用传统下垂控制无法获取稳定的电压和频率,因而需要实时修正参数的改进下垂控制策略。首先利用二阶广义积分发生器构造虚拟的正交电压和电流信号完成单相dq旋转坐标变换,进而提出用优化粒子群算法(PSO)实时改进下垂系数:PSO模块检测各CL两端电压不平衡度信息并生成状态变量矩阵,同时下垂控制模块实时采集线路信息并在每个周期更新时将其输入到PSO模块来优化电压偏差,其优化结果反馈到下垂参数并实时更新。最后,通过软件仿真对比传统下垂控制策略和改进下垂控制策略,验证了所提控制策略的有效性。     

基于电力弹簧的微电网分布式发电协同控制

针对微电网运行时的电压和频率波动问题,建立了基于电力弹簧的分布式发电协同控制方法,以保证微电网的稳定运行。首先,基于电力弹簧的基本原理建立功率控制模型,利用电力弹簧的相位和幅值同时可控的特点,分析电力弹簧的四象限特性;在此基础上,设计了电力弹簧有功/无功协同控制方法,基于离散一致性算法,提出一种电力弹簧接入微电网的分布式发电协同控制策略;最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了微电网中发生电压突变、分布式发电功率突变以及负载功率突变3种情况下该控制策略的有效性,对比分析有无电力弹簧接入下系统电压和频率波动情况。实验证明:电力弹簧可以通过同时进行有功/无功补偿来有效解决微电网中分布式电源和负载变化引起的电压、频率波动,保证微电网的稳定运行。     

含有电力弹簧的主动配电网优化运行

电力弹簧作为一种新型负荷侧调节设备,与具有宽电压范围的非关键负载串联形成智能负载,自动调节用电量与发电量匹配,以实现配电网运行优化。研究了含有电力弹簧的主动配电网最优潮流模型,提出了一种基于果蝇优化算法的智能负载优化方法,松弛法被用于推导最优潮流的二阶锥规划公式。结果表明,智能负载的主动调节可以优化配电网电压水平,降低有功网损,降低配电网的运行成本。所提多目标优化模型在一个改进的IEEE-33节点模型中求解,仿真结果验证了其正确性和有效性。     

基于电力弹簧的可再生能源供电系统电压平稳控制方法

针对电力弹簧(Electric Spring,ES)系统多变量、强非线性的特性和传统线性PI控制稳定域窄、鲁棒性不强的问题,为提高关键负载(Critical Load,CL)电能质量并保证ES安全稳定运行,提出一种基于微分平滑理论的非线性控制(Flatness-Based Control,FBC)方法。建立三相ES(Three Phase Electric Spring,TPES)动态数学模型,计算为稳定CL电压TPES所需注入的电压参考值幅值;引入微分平滑理论,验证TPES系统为微分平滑系统,设计基于TPES的微分平滑非线性控制器,实现可再生能源供电系统电压平稳控制和TPES的安全平稳运行;最后,基于Matlab/simulink的仿真结果验证了文中所提微分平滑非线性控制方法具有动态响应快、稳定性高、鲁棒性强的特点。     

基于前馈解耦算法的单相电力弹簧功率控制

提出一种基于前馈解耦算法的单相电力弹簧功率控制策略,并以纯阻性负载为例,建立单相电力弹簧在不同坐标系下的数学模型。利用二阶广义积分发生器构建虚拟的正交电压和电流信号完成单相dq旋转坐标变换。针对单相电力弹簧自身结构的特殊性,提出在传统功率解耦控制双闭环的结构中引入额外的滤波电容电压内环,以达到对公共连接点输入有功功率和无功功率完全解耦的目的,并详细描述了电容电压内环的设计方法。最后,通过实验验证所提策略的有效性。     

基于智能负载的光伏并网电压和频率稳定方法研究

将电力弹簧与非关键负载结合形成智能负载后,应用于分布式光伏并网系统中,以平抑入网造成的电压波动与频率偏差。首先分析了SL的工作原理,同时提出一种抑制电压与频率波动的控制方法,然后在Matlab/Simulink仿真平台中搭建含分布式光伏并网的低压馈电系统,在光伏出力波动的条件下仿真验证所提控制策略的有效性。结果表明,智能负载能够有效平抑分布式光伏并网引起的电压和频率波动。     

基于最优潮流的多端柔性直流输电系统控制策略

在考虑风功率预测的多端柔性直流输电系统中,通过对交直流系统进行多目标潮流优化,将优化得到的各换流站有功功率和直流电压作为最优参考值,结合广义下垂控制对各换流站的控制系数进行调整,从而对多端柔性直流输电系统中各换流站的控制策略进行优化。同时,利用MATLAB对考虑风功率预测的多端柔性直流输电系统进行控制策略优化,对多种情况下的潮流结果进行分析比对,验证该控制策略优化方法的有效性。     

考虑无功辅助服务分段报价的多目标无功优化方法

电力市场改革对电力系统无功辅助服务机制和无功优化提出了更高的要求。如何在确保电力系统电压质量和安全可靠运行的前提下,实现无功辅助服务市场化、优化无功资源调控是无功电压自动控制面临的重要课题。基于电力市场环境提出了一种无功辅助服务分段报价规则,构建机组进相、滞相时的购电成本模型。在此基础上,提出了一种考虑无功辅助服务规则的多目标无功优化控制方法。对某省级电网实际运行方式进行了仿真计算和分析、讨论。仿真结果验证了该算法无功调控效果的有效性、经济性与均衡性,满足电力市场环境下实际应用需求。     

基于最优比例积分的电力弹簧控制器设计

电力弹簧((Electric Spring,ES)能有效缓解分布式发电系统中出现的间歇性和不稳定性问题,但是在现有控制方式下易引入谐波,且响应时间较长,严重影响了电力弹簧的调节效果。针对PI和PR控制器应用于ES这个非线性复杂系统上稳定性和鲁棒性较差的特点,应用改进的单纯型加速算法(simplex method,SPX),以时间乘以误差平方积分准则作为寻优目标函数,对PI控制器的参数进行实时调整、寻优,使ES的动态响应效果达到最佳。仿真结果表明最优PI控制器能快速、无超调的跟踪ES系统的电压设定值,具有较强的适应性和稳定性。