新型模块化多电平DC-DC变换器拓扑及其工作机理分析

针对目前模块化多电平DC-DC变换器拓扑结构及其主要采用的交流平衡控制方法所带来的问题,基于直流控制思想,提出了一种新型模块化多电平DC-DC变换器拓扑。通过重构一种全桥子模块结构,每个子模块电容同时包含两条充放电路径,相邻子模块间通过形成局部的并联支路实现电容间电能传递和电容电压自平衡,避免了子模块电容在单向直流电能变换导致的电压失衡。通过对变换器的平衡机理及其基本工作原理分析、仿真实验验证,结果表明所提出的变换器在直流控制方式下能够稳定运行,子模块电容电压具有自平衡能力,变换器电压变比范围大,具有适用于不同应用场合直流输配电的应用潜力。     

计及电压与无功功率的直流潮流算法

直流潮流算法在电力系统中应用广泛,但目前的直流潮流算法大多无法准确计算节点电压幅值和支路无功潮流。因此,文中基于经典直流潮流算法,考虑无功功率方程,提出了一种计及电压与无功功率的直流潮流算法,可在保留直流潮流算法线性与快速性的前提下,实现节点电压幅值与无功潮流的近似求解。对IEEE 118节点系统、Polish 3012节点系统和国内实际大系统的仿真验证表明,所提出的改进直流潮算法能够精确、快速地求解系统中的节点电压幅值与无功潮流。     

含多感应电动机负荷的微网电压稳定性仿真分析

微网中含大量高度非线性的感应电动机负荷,对微网孤岛运行时的电压稳定性构成严重威胁。为此,针对含多感应电动机负荷的微网,根据电力系统功率平衡的原则,从理论上推导了微网各电动机负荷转差与系统电压的动态耦合关系,进而说明感应电动机负荷更加敏感的原因及多感应电动机负荷的转差和系统电压之间的动态耦合特性与微网稳定性相关。基于MATLAB/Simulink仿真平台,搭建了风光柴储多源主从控制微网,通过仿真研究了不同条件下多机叠加启动及微网故障两种情况下微网的电压稳定性,进而提出了提高含多感应电动机负荷的微网电压稳定性的措施。仿真结果表明,多感应电动机负荷之间的相互作用对微网电压稳定性具有重大影响,且串联主从微网的临界故障清除时间受三相短路故障点离感应电动机负荷点的距离和故障点离主控单元的距离双重制约,采用叠加启动策略和故障点快速切机等措施可有效提高微网电压稳定性。所得结论为含多感应电动机负荷的微网稳定性研究与控制提供了理论参考。     

基于信度融合和滑模控制的暂态电压扰动源容错性定位

提出了一种基于信度融合和滑模控制的含分布式电源(DG)智能配电网中实现暂态电压扰动源(TVDS)容错性自动定位方法。在基于网络化电能质量监测系统平台的TVDS容错性自动定位系统框架下,对其中关键功能模块的实现原理进行详细分析,包括基于电能质量监测点优化布置的电能质量动态状态估计、扰动方向判定信度影响因素分析及信度融合、DG接入对扰动方向判定影响规律分析与归纳。然后,提出一种基于滑模控制的TVDS容错性定位算法,实现综合考虑了扰动方向融合信度、DG接入方向误判校正的TVDS容错性自动定位。最后,通过IEEE 34节点含DG配电网络算例,分析验证了所提TVDS容错性定位方法的可行性和有效性。     

多桥换流器高压直流输电送端谐波不稳定分析与抑制

针对多桥换流器高压直流输电系统送端换流站不同工况直流偏磁下谐波不稳定问题,基于单桥6脉波换流器的开关函数和调制理论,考虑换流变压器的叠加特性,得到不同工况下多桥换流器数学模型。在此数学模型基础上,分析了谐波在交直流侧的相互调制,推导出了不同工况下多桥换流器的谐波放大倍数及谐波不稳定的定量判据,并且综合分析影响判据的多种因素,提出了通过合理设计交直流系统阻抗以及合理安排系统的运行工况从而提高系统谐波稳定性的有效措施。最后,在PSCAD中构建了多桥换流器高压直流输电系统电磁暂态仿真模型进行验证,仿真结果验证了所述措施的正确性与有效性。     

NPC三电平逆变器最优化虚拟电压矢量控制

三电平逆变器的中点电位不平衡不仅使开关管的电压应力增加,还会导致输出电流的谐波畸变率增高。因此,三电平逆变器的中点电位平衡控制一直是国内外学者的研究热点。以中点钳位型(NPC)三电平逆变器作为研究对象,提出了一种最优化虚拟电压矢量中点电位平衡控制方法。该方法首先以三电平逆变器固有的有限个离散电压矢量为基础,构造出连续的虚拟电压矢量。然后以参考电压和中点电位平衡为控制目标定义代价函数,此代价函数可以灵活方便地控制逆变器的综合性能。由最优化方法求解出使代价函数值最小的虚拟电压矢量,即为控制参考电压和中点电位平衡的全局最优解,此方法不仅可以保证输出电压有较好的跟踪效果,还具有较强的中点电位平衡能力和抗干扰能力。仿真和实验都对此进行了有效的证明。     

考虑重构的含可再生能源配电网电压控制模型与算法

风电、光伏等分布式电源高渗透并入10kV中压配电网,将导致系统运行经济性与电压质量等问题,若不加以有效管控,则难以充分消纳可再生能源。为实现可再生能源接入下配电网电压安全的主动管控,提出兼顾配电网结构灵活性与电压调节资源能力的机会约束双层优化模型。模型上层以配电网动态重构为手段,确保长时间尺度内的经济运行原则;下层以馈线自动调压器控制策略为对象,实现局部支路电压水平优化。为提高算法效率,利用二阶锥法松弛潮流约束,并采用库恩—塔克(KKT)条件将模型等效转化为单层决策模型。算例结果表明,所提方法通过主动重构技术协调局部电压调节资源,可实现可再生能源接入下配电网的电压安全运行控制。     

基于线性最优的MMC子模块电容电压均衡控制策略

为进一步优化模块化多电平换流器(MMC)子模块控制策略,尤其是能够兼顾子模块电容电压波动、桥臂环流二次谐波含量、子模块绝缘栅双极型晶体管(IGBT)投切次数和算法计算量四方面的性能,提出一种基于线性最优解的MMC子模块电容电压均衡控制策略。首先,阐述了子模块电容电压波动和子模块IGBT投切次数之间的相悖性,通过理论分析证明子模块电容电压波动与桥臂环流二次谐波含量之间也存在非线性关系,需寻找适当算法使其三者同时达到最优情况。然后,针对此目标,对传统算法进行优化,增加附加调节子模块功能,并结合子模块电容电压均衡控制策略,详细阐述了所述算法的控制流程及其优越性。最后,通过动模试验对传统控制策略、子模块电容电压均衡控制策略、所提控制策略及其他采用不同数量的附加调节子模块的控制策略进行对比。试验数据表明,所提策略可以在子模块电压波动、桥臂环流中的二次谐波含量和子模块IGBT投切次数三方面达到线性最优。     

中压配电网串联TCSC调压的应用研究

利用TCSC可以平滑地调节阻抗,实现对不同线路参数或不同负荷的线路进行电压调节,稳定负荷侧电压。对线路电压调节时考虑线路横向压降的影响,从而得到串联补偿容抗计算公式;由于晶闸管的导通压降会影响TCSC的等效基波容抗,因而采用串接受控电压源来消除影响;最后通过TCSC对辐射线路电压调节的仿真分析,说明仿真时通过串接受控电压源可以消除晶闸管导通压降对调压的影响,而在实际应用中只需对查表进行修正,则同样可实现对电压进行精确调节。     

风电经柔性直流并网的暂态稳定性分析

风电经柔性直流并网获得业界的关注和认同,而处于电网末端的风电场通过柔性直流并网,改变了系统接线方式和运行特性,必然会影响系统暂态电压稳定性和频率稳定性。为此,在研究多端柔性直流模型及其控制策略的基础上,以南澳多端柔性直流输电系统为研究对象,电磁暂态仿真分析了换流站与风电场之间的相互影响和换流站故障对近区电网的影响。结果表明:(1)风电经柔性直流并网有助于改善系统稳定性;(2)多端柔性直流系统具有更高的运行灵活性,适合分布式发电多点接入。