计及负序电流均衡的孤岛微电网电压不平衡协同控制策略

孤岛微电网中,由于公共耦合点(PCC)处存在大量单相负荷和非线性负荷,系统易出现三相电压不平衡及负序电流无法均衡分配问题。为此,在分析不平衡补偿与负序电流均衡机理的基础上,提出一种基于动态一致性算法的电压不平衡补偿及负序电流均衡控制策略。在分布式二次控制层中,通过分布式稀疏通信网络实现相邻的分布式电源间实时数据交换,采用动态一致性算法估算全局平均电压和平均负序电流,自适应调节电压不平衡补偿参考向量,以实现电压不平衡补偿和负序电流的均衡控制。该控制策略不仅实现了公共耦合点处电压不平衡补偿,还解决了分布式电源(DG)间因线路阻抗分布不均的负序电流均衡控制问题。最后,通过仿真与实验验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于MMC-UPFC对称分量控制的输电线路三相不平衡治理

该文采用基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC),提出一种通过在线路中串联负序电压来治理输电线路三相不平衡的通用控制策略,建立MMCUPFC在正、负序同步旋转坐标系下的双环控制器,分析不同变压器接线方式对于零序分量的抑制效果,并设计相应的环流抑制控制器。定量分析MMC-UPFC在常规运行方式和三相不平衡治理时的潮流运行范围,给出其运行范围准确的数学解析式,并采用逐点扫描法进行验证。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建MMC-UPFC及相关控制系统模型,进行不同情况下三相不平衡治理的仿真。仿真结果表明:所提出的控制方法具有良好的控制通用性和鲁棒性,能够有效地治理多种原因造成的线路三相不平衡。     

基于MMC-UPFC无源性滑模变结构控制的电网不平衡治理策略

电网三相不平衡是城市电网中的常见问题。基于模块化多电平换流器的统一潮流控制器(MMC-UPFC)是智能电网主动控制的重要工具。首先提出了一种MMC-UPFC的基于无源性滑模非线性控制策略。该策略首先基于无源性理论,利用阻尼注入方法,建立了基于MMC欧拉–拉格朗日模型的UPFC正、负序无源控制器,并将滑模变结构控制与无源控制相结合,解决了无源控制对系统参数精度要求高的问题,赋予整个系统响应速度快、对参数与外部变化不敏感的特点。其次利用MMC-UPFC串联侧换流器,补偿线路负序电压分量,进行电网三相不平衡治理。最后结合实际工程实例,构建了27电平MMC-UPFC仿真系统,详细验证了所提出的MMC-UPFC控制策略及其对电网三相不平衡治理的有效性。     

基于粒子群优化算法的孤岛微电网电压不平衡补偿协调控制

微电网系统孤岛运行条件下,其系统电压完全由网内众微电网逆变器协调运行提供支撑,微电网逆变器控制性能将决定网内供电电压质量的优劣。考虑到微电网中大量单相负荷的存在,系统负荷实则通常表征为不平衡,容易引起系统电压的不平衡。针对这一问题,以同时兼顾微电网逆变器端口电压及公共连接点(PCC)电压不平衡度控制为目标,从分析电压不平衡机理入手,提出一种基于粒子群优化算法的负序电压补偿算法。补偿算法以逆变器端口电压和PCC电压不平衡度作为约束条件建立目标函数,同时考虑逆变器间的环流问题,在实现逆变器端口及PCC电压不平衡控制的同时减小逆变器间的环流。最后,分别基于MATLAB及某电力电子实时仿真平台搭建了系统仿真模型和半实物实时仿真模型,仿真及实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

三相四线制系统负序模型及不平衡源责任计算研究

为量化三线四线制系统中系统侧和用户侧不平衡源在公共连接点(PCC)处的不平衡责任,定义了系统侧、用户侧及各个用户的负序电压责任指标,研究了三相四线制系统的等效负序模型,确定出模型中各等效参数的求取方法,进而实现了系统侧的等效电压源、输电线路和用户侧各负荷的负序电压责任划分。分别在等效电压源对称、输电线路对称,等效电压源对称、输电线路不对称,等效电压源不对称、输电线路对称,等效电压源不对称、输电线路不对称4种情况下,对仿真算例中的等效电压源、输电线路、负荷进行了负序电压责任计算,其结果验证了所提方法的准确性和可行性。     

基于自适应负序电流虚拟阻抗的微电网不平衡控制策略

微电网中单相负荷的存在导致负序电流和电压的产生,对微电网系统的稳定性产生了影响。线路参数的差异影响了微电源的负序电流分配能力,降低了微电源的可靠性,而负序电压比例的增大会降低微电网系统的电能质量。提出一种可提高微电网负荷不平衡工况下供电质量和稳定性的综合控制策略,在微电源控制中增加了自适应的负序虚拟阻抗,采用负序电流幅值调节负序虚拟阻抗值,通过自适应负序虚拟阻抗设计,可实现孤岛模式负荷不平衡工况下多微电源负序电流的精确分配。分析了自适应负序虚拟阻抗特性变化对公共耦合点(PCC)电压不平衡度的影响,为降低PCC电压的不平衡度,给出了一种提高负荷节点电压电能质量的二次控制方法。实验结果验证了控制策略的正确性和有效性。     

不平衡负荷负序加权等效模型及其平衡化补偿方法

补偿负荷不平衡时,通常以理想三相电压源电势作为公共连接点(point of common coupling,PCC)参考电压,实际系统中据此设计的补偿网络并不能完全平衡。对此,针对负荷不平衡的三相三线制电路,为更符合PCC处三相电压不对称的实际情形,该文考虑系统导纳,将系统侧等效为戴维南模型后,建立了不平衡负荷的负序加权等效模型;基于等效负荷参数,运用Steinmetz平衡化理论给出了相间补偿网络电纳的负序加权计算公式。网络参数是以加权系数为变量的函数,可兼容已有的针对三相三线制电路设计的平衡化补偿网络方法,为补偿的优化提供了理论基础。结合具体算例,该文给出了负序加权系数和补偿容量的三维关系图,以补偿容量最小为目标,确定出平衡化补偿的最优方案,仿真与物理实验验证了所提模型和平衡化方法的正确性。     

静止无功发生器补偿电网电压不平衡的控制方法研究

本文提出了一种用静止无功发生器抑制公共连接点(Point of Common Coupling－PCC)处不平衡电压的控制方法。本文将静止无功发生器控制为受负载端负序电压控制的电流源，通过此补偿电流的作用来降低PCC处电压的不平衡度。文章还分析了其补偿性能与各个参数的相互关系，并介绍了PCC处负序电压的适时检测方法。仿真和实验结果表明，该方法可以有效地补偿电源或负载引起的电压不平衡问题，从而满足电力负荷对电网电压质量的要求。     

VSC-HVDC离散模型及其不平衡控制策略

针对常规控制下电压源换流器(VSC)对交流电网电压不平衡的敏感特性,避免电网电压不平衡引起的直流侧电压二次脉动通过直流线路传播到相邻换流站,该文对VSC进行功率分析并研究其不平衡控制策略。在对VSC进行功率特性分析的基础上,采用了网侧功率节点控制并补偿换流电抗和损耗电阻二倍频功率的不平衡控制策略。同时针对工业现场微机控制器,推导了基于双序矢量电流控制器(DVCC)的离散化内环控制模型、Smith预估补偿器模型和外环控制模型。基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)离散模型,对外环功率指令阶跃以及两端换流站分别发生电网不平衡故障进行仿真,仿真结论验证了本文离散模型以及不平衡控制策略的有效性。     

低压微电网多逆变器并联下的电压不平衡补偿方法

随着微电网规模的扩大,负载接入不对称日趋严重,导致微电网电压出现不平衡。为此,提出了--坐标系下的低压微电网多逆变器并联电压不平衡补偿方法。该方法包括不平衡补偿环、下垂控制环及电压电流环3个部分。在传统功率下垂控制基础上,通过检测三相负序电压和电流,引入功率下垂控制基础上,通过检测三相负序电压和电流,引入负序无功电导不平衡下垂控制环,合成并修正指令电流参考值。电压电流控制环采用准比例谐振(proportional-resonant,PR)控制实现电压的无静差控制,采用无差拍控制实现内环电流的精准控制。仿真和实验结果表明了所提的控制方法的有效性。     

改善微网电能质量的有源电能质量调节器研究

提出在微网交流母线和低压配网公共连接点之间并入有源电能质量调节器,可改善微网电能质量,减小微网接入对低压配网电能质量的影响.提出了基于瞬时无功理论的同步锁相方法,准确分解出公共连接点电压基波正序分量,进而求得其相位.由补偿电流控制策略计算得到参考电流,控制有源电能质量调节器实时向微网补偿谐波电流和无功电流,即使在三相负载不平衡时,使公共连接点三相电流平衡且为正弦波,从而平衡公共耦合点的三相电压.Matlab/Simulink 仿真结果证明了所提同步锁相方法和补偿电流控制策略的有效性     

孤岛微电网逆变器不平衡负载下的控制策略

提出一种孤岛微电网逆变器在不平衡负载下的控制策略,采用分序网络解耦控制,在虚拟同步发电机(VSG)控制的基础上引入自适应负序补偿环.对三相负载不平衡下的电路进行分析,得到逆变器分序网络等效电路和逆变器间负序环流产生机理.通过分序网络解耦控制得到电压环参考电压各序分量,引入分序网络虚拟阻抗改进逆变器各序输出阻抗.正序网络...     

电网电压不平衡下交直流混合微电网互联接口变换器分数阶滑模控制策略

针对并网型交直流混合微电网交流侧电压不平衡时会产生交流电流负序分量导致直流母线电压二倍频脉动的问题,提出了一种直流侧母线电压分数阶滑模控制以及交流侧负序电流抑制方法。首先,基于同步旋转坐标系下电网电压不平衡时交直流混合微电网互联接口变换器的数学模型,设计电压外环变结构滑模控制器。然后,根据电压不平衡时互联接口变换器的功率传输特性,提取交流侧三相电压的正序分量,得到交流侧负序电流抑制指令。接着,采用分数阶滑模趋近律设计内环电流解耦控制器,并利用李雅普诺夫函数进行稳定性校验。最后,基于Matlab/Simulink搭建的交直流混合微电网模型,验证了所提控制策略相较传统PI控制不仅抑制了三相电流的不平衡,而且将响应速度提升了近50%。     

三相四桥臂微网变流器在离网不平衡负载下的控制策略及其实现

因三相四桥臂变流器在不平衡系统应用中的优势,采用其作为微网变流器拓扑结构。为改善微网系统离网工况下带不平衡负载时的供电质量,提出了一种改进分序控制方法。采用基于广义二阶积分器的正负序分离方法提取负载电压的正负序分量,再将其变换至对应的旋转坐标系进行控制。在独立的零轴控制中,引入比例谐振调节器,增强零序电压的控制性能,简化控制算法。最后,对所提控制方法进行仿真与实验验证。结果表明,采用该控制方案的四桥臂变流器能够在负载不平衡的情况下维持输出电压的平衡,增强离网条件下的运行性能。     

基于虚拟负电阻的航空静止变流器并联控制策略

在航空微电网系统中,通常需要航空静止变流器提供稳定的电压和频率。为了提高微电网的容量,通常采用多台变流器并联运行,但并联变流器的输出阻抗以及线路阻抗的差异会导致系统功率分配不均问题。在负载不对称的情形下,微网系统的线路阻抗会增加公共点电压的不对称度,影响微网的供电质量。为解决上述问题,采用有互联线的分散逻辑控制策略对系统功率进行均分,并加入了虚拟负电阻策略,降低了当不对称负载出现时并联系统三相电压的不对称度。最后通过实验平台验证了策略的正确性。     

基于PSCAD/EMTDC的统一潮流控制器动态仿真模型

设计了组成统一潮流控制器(UPFC)的动态仿真模型的各个模块,包括正弦脉宽调制(SPWM)信号产生模块、电压源变换器(VSC)控制模块和UPFC控制器的比例积分(PI)控制电路.首先采用三相桥式全控电路组成VSC,VSC的开关器件采用绝缘栅双极性晶体管(IGBT),门极信号按SPWM的方式产生.然后通过分析线路传输功率方程设计了一个简单的PI控制器,并构成完整的UPFC仿真模型.还基于该动态模型对UPFC在功率调节、电压控制和抑制振荡等方面的功能进行了仿真分析.仿真结果表明该UPFC仿真模型在线路功率发生较大变动时能使线路快速恢复;在系统发生三相短路时能有效减少系统的功率损失和减小母线电压的暂降幅度;在系统发生功率波动时还能大幅度减小振幅.     

基于直流侧电容电压弱控制策略的UPFC二阶段控制器设计

在分析常用直流侧电容电压控制方法的基础上，确定了直流侧电容电压强控制的概念，并相应地提出了直流侧电容电压弱控制策略。该策略能够利用UPFC直流侧电容吸收部分暂态能量，从而加速故障后线路上潮流稳定过程。基于直流侧电容电压弱控制的概念，结合线性最优控制方法，给出了相应的弱-强二阶段控制器设计实例及仿真结果。仿真实验表明，在系统发生三相对称短路故障时，该控制策略能够迅速地稳定被控线路的潮流和UPFC接入点的母线电压。该文提出的直流侧电容电压弱控制方式可与任一成熟的UPFC控制策略共同工作，以达到进一步改善控制效果的目的。     

Investigation of SSR characteristics of unified power flow controller

The unified power flow controller (UPFC) is the most versatile flexible ac transmission system (FACTS) controller which can be used to control active and reactive power flows in a transmission line in addition to the bus voltage. The active series compensation is provided by injecting series reactive voltage. The voltage at the two ports of UPFC are regulated by control of shunt current and series real voltage. It also has several operating control modes such as voltage and power regulation, line impedance compensation, etc. This paper presents the analysis and study of sub-synchronous resonance (SSR) characteristics of UPFC. The various combination of operating modes of shunt and series converters are considered for investigating their effect on SSR characteristics.The analysis of SSR with UPFC is carried out based on frequency domain method, eigenvalue analysis and transient simulation. The frequency domain method considers D-Q model of UPFC for the computation of damping torque for quick check in determining torsional mode stability. The study is performed on IEEE First Benchmark Model (FBM).     

统一潮流控制器的建模与控制研究综述

灵活交流输电系统（ＦＡＣＴＳ）技术是近几年来出现的一项新技术,统一潮流控制器（ＵＰＦＣ）是ＦＡＣＴＳ控制器中乞今最全面的控制器,可提供对传输线路参数（即电压、线路阻抗和相角）的全面动态控制,能够快速控制传输线路的有功和无功功率及母线电压。首先由考虑ＵＰＦＣ的电力系统潮流调节问题讨论了ＵＰＦＣ的建模,然后从控制角度综述了目前国内外研究ＵＰＦＣ的最新成果,概述了ＵＰＦＣ的各种控制策略,并分析了ＵＰＦＣ     

统一潮流控制器在风电机组并网运行中的应用

大规模风电并网改变了原来电网的潮流分布、线路传输功率以及电网故障时的暂态特性。将统一潮流控制器(UPFC)应用于异步风电机组并网的环形输电网络模型中,研究UPFC改善风电并网的性能。通过设计UPFC并联侧的双闭环反馈控制,设置风电输出线路三相短路故障来研究UPFC提高风电场低电压穿越能力。再建立UPFC串联侧有功与无功的独立控制系统,向输电线路输出补偿电压,研究其优化风电并网系统的潮流分布能力。在Matlab/Simulink软件中建立模型,仿真结果表明基于UPFC强大的无功补偿能力与潮流控制能力,UPFC能够显著提高风电并网的低电压穿越能力和优化潮流分布。