基于高压调功器的冲击负荷平衡研究

针对工业轧机、电弧炉等冲击性负荷运行时,有功功率波动幅度大且频次密集的问题,提出采用高压调功器(HVPR)来镜像平衡冲击负荷造成的功率波动,维持电网频率稳定。文中介绍了高压调功器的组成和控制原理,冲击负荷平衡控制策略,并通过PSCAD/EMTDC仿真软件对调功器的功率控制进行验证,最后给出了现场冲击负荷平衡试验波形。     

直接功率控制的三相空间矢量脉宽调制整流器离散域建模

为了在常规的电压定向控制基础上省去电流内环和交流电压传感器,提高系统的动态响应,将空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)与直接功率控制相结合,在推导系统数学模型的基础上,对电压外环调节器、功率内环调节器、SVPWM调制模块、系统时钟、采样频率、数据位数、坐标变换模块等参数进行了设计,在Simulink和基于现场可编程门阵列的高速数字信号处理平台上分别搭建了连续域和离散域模型,并进行了仿真和实验验证。仿真和实验结果表明,该方法提高了系统的动态响应速度,实现了高功率因数运行。     

含双馈风电电力系统的采样负荷频率控制

针对含新能源的多区域电力系统频率稳定问题,提出一种考虑控制信号更新周期变化的采样负荷频率控制(load frequency control,LFC)方案。首先,在充分考虑系统采样特性的基础上,建立新型电力系统采样LFC模型,并将模型转化为一个采样数据网络控制系统。然后,利用整个采样区间[t _k,t _k+1)信息,构建一个新的双边闭环型Lyapunov泛函。结合所提出的泛函与自由矩阵不等式,导出系统的低保守性稳定准则。基于这个准则,提出确保系统镇定的采样控制器设计方法。最后,通过实例仿真验证了所提方法的有效性与优越性。     

基于尼科尔斯PID设计方法的负荷频率控制

为解决互联水电系统负荷频率控制(load frequencycontrol,LFC)问题,及保持互联电网系统频率、联络线功率及区域控制误差(area control error,ACE)的稳定,根据闭环系统谐振峰值与系统响应最大峰值之间的关系,构建一个与系统参数及控制器参数都相关的优化问题,通过该问题的求解获得控制器参数与系统参数之间的数学关系,针对水轮发电系统非最小相位特性,通过串加比例–微分(proportional-derivative,PD)控制方式降低系统阶次,设计尼科尔斯(Nichols)曲线的比例–积分–微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器。基于模型参数扰动和负荷干扰的仿真结果表明:尼科尔斯PID控制器能快速调整系统频率偏差、联络线功率偏差及ACE为0,具有良好的鲁棒性能和抗负荷干扰性能,系统过渡过程性能明显优于传统PID调节器结果。     

柔性互联交流配电网的换流器并离网统一控制策略

提出一种并离网统一控制策略,在孤岛控制模式的基础上设计了主动功率调节功能,并网运行时按照有功-电压平方下垂的关系自动分配有功功率;离网运行时下垂功率控制自动切换成定交流电网频率和电压的孤岛模式。该方法适用于并网和离网2种不同的运行工况,并且省去了孤岛检测环节,大幅简化了控制系统结构。以四端柔性互联交流配电网系统为例,详细分析了并离网统一控制策略的参数设计方法,并建立电磁暂态仿真模型,针对并离网多种不同工况开展仿真。仿真结果表明,所提方法可以满足柔性互联系统的负荷均衡及转供的性能要求,同时也避免了并离网切换过程的过电流。     

LQI-TYPE LOAD-FREQUENCY CONTROL WITH FIRST-ORDER SAMPLING HOLDER WHICH IMPROVES CONTROL PERFORMANCE AGAINST RAMPWISE LOAD DISTURBANCES

ABSTRACT

This paper presents a new method of designing discrete-type load-frequency regulator with a first-order sampling holder which improves control performance against rampwise load disturbances.An attractive feature of the proposed control scheme is that the first-order holder is used as the hold device and then, in addition to the accumulative quantity of the area control error (ACE), the accumulative quantity of time multiplied by ACE is used as feedback signal,to cancel the rampwise load disturbance effect on the frequency and the scheduled tie-line power.Another feature Is that it considers the time delay due to the computation time of the control law and the transmission time of the system data over the telemeter links to the controlling plant.The realization of such a regulator may be easy and of low cost because of its simple construction.     

带有虚拟磁链估算补偿的STATCOM定频直接功率控制

将基于虚拟磁链定频直接功率控制策略应用于STATCOM,解决传统直接功率控制开关频率不固定,滤波器设计困难,抽样频率和A/D转换要求高的问题,重点对传统虚拟磁链估算中由低通滤波器(LPF)代替纯积分环节时产生的幅值和相位误差进行了分析,并对此提出了一种补偿方法。对比仿真结果表明,该补偿方法很好地消除了传统方法存在的误差。理论分析与仿真结果表明,带有虚拟磁链估算补偿的STATCOM定频直接功率控制系统实现了无功功率的快速检测和补偿,具有良好的动静态性能。     

柔性直流互联电网的孤岛频率快速控制技术

区域小电网同时通过交流及柔性直流输电通道与其他大电网连接的互联电网,当交流输电通道故障导致区域小电网孤岛时,柔性直流系统的定有功功率控制方式限制了大电网对孤岛的支援能力。根据柔性直流系统具有潮流控制快速可靠的特点,设计了一种基于离线计算与在线判断相结合的柔性直流互联电网的孤岛频率快速控制方案。首先,通过离线策略初步确定功率缺额,随后根据在线频率变化率判定采取粗调或精调的实际控制措施,用于粗调的离线计算结果使得在线判断时计算量小、采样少,动作快速;用于精调的频率限制控制器(frequency limit controller,FLC)可以实现无差调节,能够对粗调结果进行补充,增强可靠性,并能与区域电网的切机(负荷)措施紧密配合。仿真结果表明,所提的故障孤岛频率快速控制方案能够有效解决孤岛系统频率稳定问题。     

基于高斯混合模型及近似线性规划的风电系统校正控制方法

提出一种基于高斯混合模型及近似线性规划的风电系统校正控制方法。考虑到风电及负荷功率预测误差的非高斯特性及相关性,建立了描述风电及负荷功率联合概率分布的高斯混合模型。考虑切负荷、发电机功率调整以及统一潮流控制器等控制措施,以控制代价最小为目标函数,构建了计及电压、频率及线路潮流等静态安全约束的风电系统校正控制优化问题的数学模型。为求解含不确定变量的非线性优化问题,依据高斯混合模型的性质,在稳态运行点的邻域内将非线性约束近似转化为线性约束,用线性规划方法求解,并不断迭代直至收敛。最后,将该方法应用于修改后的IEEE 10机39节点算例系统验证其有效性,与场景法的对比结果表明该方法求解效率较高,且具有较好的经济性。     

考虑可控负荷的多区域电力系统分布式模型预测负荷频率控制

由于同步发电机的惯性较大,导致传统的集中式负荷频率控制模式反应不够迅速,而用户侧具有快速响应能力的可控负荷资源为系统的频率调节提供了新机遇。研究了考虑用户侧可控负荷资源主动参与系统频率调节的多区域互联电力系统分布式模型预测负荷频率控制问题。通过建立的含可控负荷的多区域互联电力系统负荷频率响应模型及自动发电控制模型,基于连续时域交替方向乘子法和分布式模型预测控制方法,提出了一种用户侧可控负荷资源主动参与的多区域互联电力系统分布式模型预测最优负荷频率控制模型。基于修改的IEEE39节点三区域互联电力系统进行仿真验证,结果表明所提考虑可控负荷的分布式模型预测控制策略可显著减少系统恢复至稳态所需的时间。分布式控制策略的控制自由度更高,增强了系统的可控性。     

基于分布式发电的不对称电压调节器仿真

针对本地不对称的三相负荷所引起的公共连接点（PCC）三相电压不对称,提出了基于分布式发电的不对称电压调节器的设计,将三相不对称电压的调节统一于分布式发电系统中,在并网的情况下实现了负荷不对称时PCC点电压的调节。采用的是功率电流双环控制策略的逆变控制系统,通过合理的选取功率控制环,电流控制环,PI控制器参数,可以使得分布式发电逆变装置在两种情况下具有良好的电压调节稳态及动态性能。利用Matlab/Simulink对系统进行仿真,验证了所提系统结构及控制策略设计的可行性。     

并联有源电力滤波器的自适应重复控制

在现有电力有源滤波器重复控制方法的基础上,提出了自适应负载谐波电流数字检测方法和重复控制自适应信号发生器。基于瞬时无功功率理论,在d-q坐标系中实现谐波电流的数字检测算法,并引入自适应的每基波周期采样点数kmax消除电网电压频率变化的影响。采用比例控制与重复控制并联用于输出波形控制。实验结果证明了这种自适应的谐波电流检测和数字重复控制方式的有效性。     

基于事件驱动的含风电互联电网负荷频率鲁棒控制

风电输出功率具有强随机性和波动性的特点,因此风电高占比带来的输入电能波动给多区负荷频率控制带来更大挑战。计及风功率预测误差对负荷频率控制的影响,且考虑到未来开放式通信环境对区域控制误差信号传输的影响,文中提出了一种基于事件驱动通信下的鲁棒负荷频率控制策略,以保证含风电电力系统频率稳定性的同时尽可能地减少网络通信传输量。以典型含风电的两区域负荷频率控制为例进行了仿真研究,仿真结果表明,文中所提出的基于事件驱动通信的鲁棒控制器相对于常规比例—积分控制器而言,不仅能够有效保证风功率波动下的频率输出的l2增益性能,还能减少系统平稳态的通信次数,具有良好的频率控制性能。     

独立型微电网中基于虚拟阻抗的改进下垂控制

传统的下垂控制没有考虑逆变器之间线路阻抗的影响,直接应用于独立型微电网中分布式电源的控制,会影响系统的稳定性和功率均分。首先详细分析了采用传统下垂控制不能实现功率均分的原因,指出系统的线路阻抗和逆变器的额定容量成反比是传统下垂控制实现功率均分的充要条件;其次,提出了一种基于虚拟阻抗的改进下垂控制策略,引入虚拟电抗削弱线路阻抗模型中的阻性成分带来的功率耦合,引入系统电压反馈,通过改进电压/无功下垂控制解决线路阻抗不平衡带来的无功功率均分问题。采用该下垂控制能够实现系统功率的准确均分,并且改善系统的供电质量。仿真结果验证了该控制算法的有效性。     

谐波与无功综合补偿装置的控制策略

针对高压大容量负荷谐波抑制和无功补偿的要求,以串联谐振注入式有源电力滤波器为基础结合并联型无源滤波器的谐波和无功综合补偿装置为例,通过结构分析.对常用基本控制策略进行比较.基于此,针对结构特点和应用需求进行有效的分频控制方法的研究,形成一套从基本控制策略选择到具体控制方法实现的综合补偿装置控制系统设计与实施的完整方案.为适应负荷变化频繁的复杂工况.提出采用根据电源谐波电流进行控制的基本策略以提高装置的安全稳定性能.同时利用基于直流分量的PI控制和基于广义积分的模糊自整定PI控制2种方法分别实现谐波电流的有效分频控制,后者不但避免了分频检测的环节.降低了计算量,而且很好地保证了控制效果.     

基于深度强化学习的孤立多微电网系统频率和电压综合控制

分布式电源出力不确定性和负荷功率扰动给孤立多微电网系统稳定带来较大威胁。提出基于多智能体柔性动作评价(MA-SAC)算法的孤立多微电网负荷频率控制器(LFC),同时采用柔性动作评价(SAC)算法对自动电压调节器(AVR)的比例积分(PI)控制参数进行优化调整。建立了多微电网LFC和AVR组合模型。对于电压和频率控制器的设计,分别根据SAC算法和多智能体深度强化学习(MA-DRL)框架建立各自的状态、动作空间与奖励函数。选择合适的神经网络与训练参数经过预学习生成深度强化学习控制器。最后通过仿真分析,基于SAC算法优化的PI控制器能更快跟踪电压参考值;多微电网系统遭遇功率扰动时,MA-SAC控制器可以快速维持频率稳定。     

电网一次调频能力的在线估计

用于评价电网运行性能的指标很多，例如A1、A2和ACE，以及北美电网推出的新的控制性能评价标准CPS1、CPS2等，但是这些指标均是衡量电网总体运行性能的标准，不能用来评价电网在发生突发性事故时的快速调节能力。该文定义了电网的一次调频能力(PFCA)。并由定义结合方差分析得到了电网一次调频能力在静态及动态情况下的数学表达式，给出了可实际应用的计算方法，并讨论了计算过程中的参数误差对结果的影响。     

基于VMD和MPC的电动汽车-火电机组联合调频控制

合理的调频指令分配策略以及有效的指令跟踪控制方法是利用集群电动汽车(aggregate electric vehicle, AEV)联合火电机组开展调频控制、改善调频质量、提高调频经济性的关键。基于此,文中提出基于变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和双层模型预测控制(model predictive control, MPC)的AEV参与系统调频控制策略。首先,设计AEV联合传统火电机组的频率协调优化控制结构,建立火电机组及负荷频率控制模型,同时将AEV转化为虚拟调频单元,构建在AEV参与下系统单区域多机组负荷频率控制模型;然后,利用VMD将电网调频指令信号分解为含不同频率成分的本征模态函数,整合高频分量作为AEV的调频指令,低频分量作为火电机组群的调频指令,并通过双层MPC分别在AEV和火电机组群内部实现调频指令的优化再分配及跟踪控制;最后,对所提控制策略进行仿真验证。结果表明所提控制策略可实现对系统频率的有效调节,且兼顾了调频的经济性和动态性能。     

Decentralized robust adaptive-output feedback controller for power system load frequency control

In this paper, a new model reference-decentralized robust adaptive-output feedback controller is proposed for the load frequency control (LFC) of large-scale power systems with unknown parameters. This control strategy requires only local input–output data and can follow random changes in the operating conditions. The controller is designed such that the trajectory errors and the control gains of each area remain uniformly bounded. In the proposed method, firstly an adaptive observer is designed to estimate the state variables and system parameters using local data only. Then a locally linear combination of the estimated states and the model reference states are used to design a robust adaptive-output feedback controller for each area. Simulation results for a three-area power system show that the proposed controller achieves good performance even in the presence of plant parameter changes and system non-linearities. Received: 18 October 2001/Accepted: 24 October 2001     

PLC水轮机调速器闭环控制技术研究

对可编程控制器（ＰＬＣ）闭环实时控制弃统及在水轮机调速器中的应用技术进行了研究，使ＰＬＣ调速器在完全达到普通微机调速系统的性能指标（国标）的同时具有更高的可靠性与性价比。给出了频率测量及输入、缩短等效采样周期、可靠性设计等关键技术的分析，研究结果以及物理数字混合闭环实时控制试验结果。该系统的工业样机已经现场运行考验，对三峡等大型水电控制设备的国产化具有参考价值。