考虑网络传输延迟的二级电压控制

随着电力数据信息网络的发展,为了提高控制系统的灵活性和可靠性,二级电压实时控制系统的控制信息和数据可以逐步发展到在基于TCP/IP的标准数据网络上传输.基于网络传输的闭环控制系统设计必须考虑信息传榆延迟的影响.根据二级电压控制的基本原理,建立了考虑网络传输延迟的二级电压控制模型,设计了基于多步预测和延迟补偿的二级电压控制器,以保证控制系统在网络环境下具有良好的控制性能和稳定性.以新英格兰39节点系统为例进行数字仿真,验证了这种基于网络通信的新型二级电压控制器的性能和效果.     

新型模糊逻辑二级电压控制器

摘要： 设计了一种新型的基于极坐标二值模糊逻辑规则的模糊逻辑二级电压控制器。该控制器有效地将模糊逻辑规则和二次电压控制相结合：将引导节点的电压偏差及其微分作为模糊逻辑控制规则的前项输入，与规则作用后，推理出相应的电压控制信号，然后引入比例积分器，得到区域无功控制信号，通过发电机的励磁控制，实现对引导节点电压的控制。该控制器通过引入控制发电机的参与因子，实现了区域内各控制发电机之间的相互协调和补充。以New England 39节点系统为例进行仿真计算，结果表明：所设计的二级电压控制器在系统发生电压扰动的期间，能够从区域电压稳定的角度出发，调整各级电压控制器的电压参考值从而调整其无功出力，为系统提供所需的电压支持，使得系统的负荷电压水平维持在较好的状态，提高了系统的电压稳定性。它比常规PID二级电压控制器具有更好的控制性能。     

基于分数阶PI~λ控制器的有源电力滤波器直流侧电压控制

直流侧电压的稳定控制是保证有源电力滤波器(APF)性能的关键。文中基于APF直接功率控制系统,给出直流侧电压功率控制模型,提出采用分数阶比例—积分(FO-PIλ)控制器进行直流侧电压稳定控制,采用频域方法设计FO-PIλ控制器,并用来调节直流侧电压的大小和波动,以减少对APF的功率损耗和补偿性能的影响。仿真分析表明:基于FO-PIλ控制器的APF直流侧电压控制具有良好的动态性能和更强的鲁棒性;在负载扰动和电压闪变的情况下直流侧电压仍然稳定,能够快速精确地稳定在给定值;新的控制方案优于传统使用比例—积分(PI)控制的方案。     

Z-源逆变器直流链升压电路控制器的研究

本文提出了一种PID控制器控制Z-源逆变器Z-源网络电容两端的电压,得到较为恒定的直流链电压。基于Z-源网络小信号模型和直通占空比调制信号传递函数的基础上,得到整个环路的开环增益,设计了PID控制器。该控制器具有抑制诸如电源电压波动、负载电流扰动等的功能。同时,由于增加了微分(D)调节,系统的动态性能和稳定裕度都得到了很大程度的改善;能够克服由于Z-源网络电容和直通占空比之间的非线性关系给系统带来的闭环控制器设计困难、系统的动态性能差等缺点,使控制器参数设计非常准确、简单,动态、静态有了明显的提高。通过仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于分数阶PI λ 控制器的有源电力滤波器直流侧电压控制

直流侧电压的稳定控制是保证有源电力滤波器(APF)性能的关键.文中基于APF直接功率控制系统,给出直流侧电压功率控制模型,提出采用分数阶比例-积分(FO-PIλ)控制器进行直流侧电压稳定控制,采用频域方法设计FO-PIλ控制器,并用来调节直流侧电压的大小和波动,以减少对APF的功率损耗和补偿性能的影响.仿真分析表明:基于FO-PIλ控制器的APF直流侧电压控制具有良好的动态性能和更强的鲁棒性;在负载扰动和电压闪变的情况下直流侧电压仍然稳定,能够快速精确地稳定在给定值;新的控制方案优于传统使用比例积分(PI)控制的方案.     

考虑控制区域间影响的二级电压控制

从系统分析的观点阐述了二级电压控制的基本原理，说明了在电力系统联系日趋紧密的情况下，相邻控制区域间的相互关联对二级电压控制效果的影响。文中考虑了区域间联络线的无功潮流的变化，对现有的二级电压控制系统的控制策略进行了改进。采用新的控制方案后，相邻区域的无功电压变化不会影响本区域的控制性能，从而较好地解决了不同区域间二级电压控制器的分散协调控制问题。以新英格兰系统为例进行了数字仿真，验证了改进的二级电压控制方案的有效性。     

电压型逆变电源输出电压IMC-PID控制技术研究

提出了一种带PD输出电压瞬时值反馈内环的内模控制(internal model control, IMC)-PID电压型逆变电源控制方案：PD瞬时值反馈内环提高系统的动态性能，IMC-PID外环保证系统的稳态性能。给出了详细的基于极点配置的内环PD控制器和外环IMC-PID控制器设计步骤和方法。该方案只需检测输出电压，控制器结构简单，分析设计容易。仿真和实验结果表明该控制系统不仅具有优良的动、稳态性能，而且有很强的鲁棒性。相对电压、电流双环控制方案而言，该文提出的方案控制器结构和分析更加简单，成本更低，鲁棒性更强。     

基于网络时延在线预估的二级电压紧急控制

为提高暂态情况下系统的控制保护效果,针对网络时延对网络化控制系统控制性能影响的问题,构建了电力系统时延网络的二级电压紧急控制系统框架,分析其网络时延组成及确定性和不确定性时延对系统控制的影响。提出了根据递推原理利用时延滑动窗口在线预估时延的方法后根据外推数据窗随故障情况实时变化的原理以外推历史数据,导出实时数据,并据此设计了不确定时延预估控制器。仿真经典IEEE3机9节点系统的结果表明该法能有效抑制紧急情况下各种网络时延引起的主导节点电压幅值振荡。     

静止同步补偿器电压控制策略

为寻求性能优良、容易实现的配电静止同步补偿器(DSTATCOM)的电压控制策略,根据DSTATCOM系统中的瞬时功率平衡理论,推导出了DSTATCOM用于控制电压时的直接电压控制策略。该控制策略中无需电流检测电路,跟传统的串级控制相比较具有控制简单、响应速度快等优点;针对直接电压控制策略中控制器的控制性能受系统参数影响较大的缺陷,提出了DSTATCOM的直接电压模糊PI控制策略,使根据瞬时功率平衡的直接电压控制具有更好的控制性能;同时考虑到实际电网中的电压不平衡现象普遍存在,在DSTATCOM电压控制器中引入电网电压负序分量的前馈控制,从而有效的提高了DSTATCOM在电网电压不平衡条件下的生存能力。理论分析和仿真结果证明了所提控制方法的正确性和有效性。     

通用电能质量控制器直流侧电压控制建模与分析

为了对通用电能质量控制器直流侧电压进行更为有效的控制,提出一种用于三相三线通用电能质量控制器(UPQC)直流侧电压控制的外环模型。在所得模型的基础上利用经典控制理论分析了实际UPQC的补偿能力;并通过分析抗扰动性能,采用比例积分调节器时电压环稳定性以及采用比例调节器时电压环稳定性,详细比较了直流侧电压的两种控制方法——反馈控制和复合控制(反馈加前馈控制)。仿真和实验结果验证了UPQC的最大补偿能力,同时表明复合控制具有较好的抗扰性能,以及在比例调节器下具有较好的相对稳定性。     

基于多Agent的二级电压控制系统实现及性能分析

以基于多Agent的二级电压控制系统的基本原理为基础,提出了基于多Agent的二级电压控制系统的实现方案.根据Agent理论模型和电力系统二级电压控制的要求,设计了控制系统中电压控制Agent的各模块并提出了多个控制Agent之间通信、协调和协作的具体实现方法,分析了控制系统在电力系统正常情况下和紧急情况下的运行性能和特点.最后用经典的新英格兰系统进行了数字仿真,仿真结果表明了文中所提设计方案的有效性.     

基于分布式两级控制的孤岛微网网络化控制策略

针对传统微网下垂控制的网络化控制策略中数据传输随机丢包对系统控制精度和稳定性影响的问题,提出一种基于分布式两级控制的孤岛微网网络化控制方法。采用初级控制实现负荷分配,同时增加分布式次级控制部分弥补电压和频率偏差提高孤岛微网负荷分配精度并维持微网稳定,通过改进的分布式卡尔曼(Kalman)滤波估计微网电压与频率输出状态,可有效避免数据传输随机丢包对系统稳定性的影响。所提的控制策略可实现二次型性能指标的全局最优控制,且对较小程度的数据丢包率具有鲁棒性。仿真实验验证表明,所給出的控制方法是有效可行的。     

基于分布式内模设计的微电网协调二次控制策略

研究基于多代理系统的孤岛型微电网二次电压和频率控制策略。首先建立孤岛型微电网电压和频率控制数学模型,利用状态反馈得到输入-输出线性化模型;然后简要介绍所需的基本图论原理,并利用内模设计原理设计分布式协调二次控制器,避免了集中控制结构下对中央控制器的依赖。基于多代理系统的分布式二次控制器通过一定的有向通信网络连接,每个代理只需本地及相邻节点信息。最后在PSCAD/EMTDC中建立孤岛微网的测试系统,通过仿真对所提控制策略的有效性进行验证,结果表明所提策略能够使频率和电压恢复额定值,同时保证有功功率分配的准确性。     

孤岛型微电网分布式二次调节策略及通信拓扑优化

由于线路阻抗分布不均,基于下垂控制的孤岛型微电网需要引入二次调节手段以实现电压及功率的优化控制。传统的二次调节常通过微电网中心控制器(MGCC)实现,但由于存在中心节点,系统的可靠性及可扩展性差。本文提出了一种基于对等稀疏网络的分布式二次调节策略,该策略利用离散一致性算法,仅通过与邻居节点间的有限通信实现分布式单元功率均分及系统平均电压的调节。由于控制节点间完全对等,不存在中心控制器,增加了控制的可靠性及灵活性。利用Matlab/Simulink搭建孤岛型微电网,在JADE平台上开发分布式二次调节策略,联合仿真所提策略的有效性,并与已有集中式、自治式策略进行对比。详细分析通信延时对策略的影响,对通信网络拓扑结构进行多目标优化,根据延时的抗干扰能力选择最优拓扑结构。     

基于状态反馈与重复控制的逆变器控制技术

针对PWM电压型逆变器提出了一种将带积分状态反馈与重复控制相结合的输出电压控制方案。状态反馈所需的变量为电容电压和电容电流。为避免采样、计算延时占用 PWM脉宽,以上反馈变量值均由状态观测器基于实测电容电压和负载电流值预测得到,使控制算法可以提前一拍进行,这样也避免了设置专门的电容电流传感器。由于积分控制的引入,改善了状态反馈控制的稳态精度,克服了早先提出的类似方案在加载时的电压跌落问题。居于控制系统最外层的重复控制器可以保证逆变器即使带非线性负载也能保持高度正弦的输出电压。实验表明该方案可同时实现高动态响应和高稳态波形精度,适用于UPS等需要高性能输出电压控制的场合。     

基于有限时间一致性的直流微电网分布式协同控制

直流微电网的控制目标主要是实现维持电压稳定和负荷比例分配,传统的下垂控制无法同时兼顾两个控制目标,而集中控制存在依赖中央控制器等弊端。文中提出一种基于有限时间一致性的直流微电网分布式控制策略,在下垂控制的基础上,提出包括电流矫正控制和电压调节控制的分布式二次控制。该策略基于多代理系统及其分布式交互协议实现,各分布式电源代理仅与邻居交互输出电流信息,通过有限时间一致性协议,完成各分布式电源的输出电流按比例分配,并利用平均输出电流进行电压协同调节。所述控制策略以分布式的方式实现,能够满足分布式电源即插即用的要求,采用有限时间一致性算法具有较好的收敛性能。为验证该策略的控制效果,在PSCAD/EMTDC中建立了详细的直流微电网模型进行仿真。结果表明所述策略可以有效地完成直流微电网电压稳定和负荷比例分配的控制目标。     

组合式大功率逆变电源控制系统研究

分析了组合式三相逆变电源在三相abc坐标系和同步旋转dq坐标系下的数学模型,根据三相输出电压在dq坐标系下的特点,提出将瞬时PI控制和重复控制相结合的复合控制方案,利用重复控制器抑制稳态谐波畸变,利用PI控制器提高系统的动态响应速度,抑制基波扰动。该复合控制方案通过一台450kVA三相大功率逆变电源试验验证,相关试验结果表明该方案可以得到优良的稳态和动态控制性能。     

电流型变流器在电网电压不平衡时的控制

提出一种电网电压不对称情况下抑制三相脉宽调制(PWM)电流型变流器(CSC)直流输出电流二次谐波、减少网侧电流低次谐波的控制方法.该方法对传统的预测控制进行改进并应用到电网不平衡的三相CSC系统中,获得了良好的控制性能.应用电流空间矢量调制技术,使器件的利用率得到提高.所提出的方法无需电流传感器检测网侧电流,降低了实现成本.实验结果证明所提出的方法是正确、可行的.     

A Simple Control Scheme for the High Performance Z-Source Inverter

In the past decade, the Z-source inverter (ZSI) is successfully developed for many applications. This paper proposes a simple integrated control scheme for the high performance ZSI. A proportional-integral PI controller is used to regulate the voltage of the Z-network capacitor. Moreover, the peak value of the DC-link voltage is controlled by limiting the shoot-through duty ratio. Furthermore, the instantaneous voltage control technique is utilized to retain the sinusoidal shape of the output voltage. A feed-forward signal of the AC voltage is employed to smooth the output voltage. To generate the PWM signals for the ZSI switches, the simple boost control method is utilized which coordinates the operation of different controllers. Extensive digital simulations are conducted to evaluate the dynamic behavior of the proposed control scheme. Moreover, an experimental setup is built to verify the performance of the proposed control scheme for the high performance ZSI.