基于最小有功注入策略的级联逆变器动态电压恢复器

基于最小有功注入策略.对使用电容储能的级联逆变器动态电压恢复器(DVR)补偿电压跌落新方法进行了研究.选取负载电流相量为参考相量对DVR进行相量图分析.使各物理量之间的关系更清晰,便于定量求解.定量分析了DVR的补偿能力和负荷功率因数的函数关系,据此得到了4种不同功率因数下DVR注入有功功率和补偿电压跌落的曲线.设计了优化DVR注入有功功率的控制方式.特别考虑了DVR注入电压达到最高限额的补偿情况.仿真结果表明在保证最小电容储能的情况下,最小有功功率注入策略级联逆变器降低了DVR装置与电力系统交换的有功功率以及直流侧电容的容量,可以处理更长时间和更严重的电压跌落.     

Voltage sag compensation with minimum energy injection by use of a micro‐SMES

This paper presents a method to compensate voltage sags with minimum energy injection for a series‐connected voltage restorer using a micro‐SMES. A circuit for extracting the fundamental symmetrical components from sag voltages and a minimum energy injection algorithm is described. Simulations of voltage sag compensation have been carried out using PSCAD/EMTDC for various faults. The simulation results confirm the validity of the proposed method and show the possibility of reducing the size of energy storage devices. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 141(3): 70–80, 2002; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10047     

基于超级电容储能系统的动态电压恢复器研究

在建立基于等效电路的超级电容器储能（SCES）系统的数学模型基础上,设计了一种超级电容器储能的动态电压恢复器（DVR）。该DVR以超级电容器为直流侧储能单元,采用非隔离型Buck-Boost双向DC／DC变换器进行双闭环功率前馈控制,采用双向电压源型DC／AC变换器进行解耦和前馈补偿控制。根据SCES的特性,确定了系统的基本运行原理,即当电源电压暂降时,通过调节DVR输出的有功功率和无功功率来维持负载电压幅值和相位的稳定。仿真实验结果验证了该DVR拓扑结构及其控制策略的正确性和有效性。     

Interphase power controller with voltage injection

This paper introduces a new family of interphase power controllers (IPC) based on the principle of voltage injection commonly used in phase-shifting transformers (PST). The voltage injection IPC exhibits power (active and reactive) control characteristics similar to previously defined IPCs and retains their inherent qualities: passive control, short circuit limitation and voltage decoupling. It also provides more flexibility for the adjustment of the operating point. Two promising topologies are described in more detail. One of them offers the potential of retrofitting existing phase-shifting transformers into full-fledged IPCs. The application of the IPCs is in flexible AC transmission systems     

考虑静态电压稳定裕度的含UPFC最优潮流计算方法研究

提出一种考虑静态电压稳定裕度的含统一潮流控制器(UPFC)最优潮流计算模型及方法。模型中增加了局部电网的静态电压稳定裕度约束和UPFC运行约束条件,以及UPFC串联和并联侧等效电压源的幅值、相角等自变量。基于Benders分解法将模型分解为主模型和子模型,其中,主模型为典型的含UPFC最优潮流模型,子模型为静态电压稳定计算模型,通过Benders割建立主子模型间的协调优化,最终实现了整个模型的求解。以苏州南部500 k V为例进行仿真计算,结果验证了文中模型及算法的有效性。     

注入3次谐波控制的共模电压分析

由于功率器件仅有2个开关状态,输出电压只能离散变化,造成中性点存在共模电压,对电机的运行产生负面效应。以传统两电平变频器和级联型高压变频器为例,分析了共模电压产生机理和3次谐波注入理论,在此基础上,分析注入3次谐波在提高直流电压利用率的同时,对输出共模电压造成的影响。经对比发现,共模电压新增加了3次谐波电压成分,当调制比取最大值时,共模电压中3次谐波电压幅值达到最大,加剧了共模电压对电机可靠运行的影响。通过Matlab仿真,验证了理论分析的正确性,并进一步说明了,对采用同相调制算法的变频器,注入3次谐波将导致共模电压增加。     

一种带谐波补偿功能的DVR

提出了静止坐标下的谐振控制器,避开复杂的坐标变换方法,简单地检测出指定次数的谐波。应用这种静止坐标下的谐振控制器对指定次数的谐波电压进行闭环控制,简单的加到动态电压恢复器DVR(DynamicVoltageRestorer)系统中以达到谐波电压补偿功能,而对基本DVR的电压凹陷补偿性能的影响很小,提高了DVR的效率。分析谐振控制器的幅频和相频特性,指出在加入DVR控制系统中进行谐波补偿时不会引起有功功率的流动,对直流侧的能量影响较小。通过Matlab仿真确定了这种方法可以消除绝大部分指定次数的谐波。     

应用特征谐波消除改进脉振高频电压注入法

针对永磁同步电机无位置传感器矢量控制中传统脉振高频电压注入法存在的估算角度滞后、与中高速无位置传感器控制技术切换困难等问题提出改进方法。引入特征谐波消除的方式取代低通滤波器,同时充分考虑定子电阻对位置估算的影响,修改误差矫正项以减小估算误差,并给出了改进后的脉振高频电压注入法的完整实现方式。应用特征谐波消除的方式得到误差校正项,估算的转子位置更加精确,用特征谐波消除的方式去除高频电流信号,不会引起电流畸变和相位滞后。用改进算法得到的转子位置及转速作为反馈对电机进行闭环控制,可以改善电机低速下的动态特性。仿真分析和实验结果证明了该方法的有效性。     

考虑风速特性的动态电压崩溃指标

基于四分法划分的风速模型和简化风力发电系统传输线路模型,考虑3阶双馈异步风力发电机的转差率和风电机注入系统功率的随机性,推导出电压崩溃指标.根据指标测量值与临界值之间的距离判定系统接近电压崩溃的程度;投入SVC补偿可提高该指标,即提高系统电压崩溃的预防能力.最后以配电网系统中接入单台风力发电机为例,基于MATLAB的Simulink对风速、滑差和动态电压崩溃指标进行仿真,仿真结果验证了该指标的有效性和实用性.     

三次谐波电压注入的五相感应电机SVM-DTC方法

将空间电压矢量调制(SVM)与直接转矩控制(DTC)相结合,并根据集中整距绕组的特点,提出了三次谐波电压注入的五相感应电机SVM-DTC方法.对3种实现三次谐波注入的五相感应电机的SVM-DTC方案进行比较,并通过仿真实验分别予以实现.实验表明,提出的优化控制方案不仅实现了基波和三次谐波电压的闭环控制,并且同时保证了基波和三次谐波磁链的相位关系恒定,能够达到气隙磁密波形为准方波的控制要求.     

电压注入型DCIPC中VSC的控制方式及运行特性仿真研究

针对于常规相间功率控制器静态移相和调节过程产生功率振荡等问题,在电压注入型相间功率控制器结构的基础上,将其移相功能由电压源换流器实现,构成移相角度连续可控的动态可控相间功率控制器(DCIPC)。建立dq0坐标下的DCIPC数学模型,阐述电压源换流器的控制方式并采用间接电流控制策略实现对电压源换流器的控制,通过对PWM调制比M及移相角δ进行控制,平稳连续地改变电压源换流器的注入电压,从而实现带IPC联络线功率及电压的调节。以经带DCIPC联络线相连的两机系统为例,验证了DCIPC能够实现连续有效调节线路功率和电压的功能。     

Network switching and voltage evaluation during power system restoration

In this work, voltage evaluation after power components energization such as transmission line, transformer and shunt reactor is analyzed using artificial neural network (ANN)-based approach. Throughout the initial phase of system restoration, unexpected overvoltage may happen due to nonlinear interaction between the unloaded transformer and the transmission system. Such an overvoltage might damage some equipment and delay power system restoration. In the cases of transformer and shunt reactor energization, ANN is trained with the worst case scenario of switching angle and remanent flux which reduce the number of required simulations for training ANN. Moreover, for achieving good generalization capability for developed ANN, equivalent parameters of the network are used as ANN inputs. The simulated results for a partial of 39-bus New England test system show that the proposed technique can estimate the peak values and duration of overvoltages during network switching with good accuracy.     

电压安全域的最小负荷裕度计算

为了评估系统电压稳定性,提出电压安全域的最小负荷裕度算法.该方法在压缩网络的基础上利用降阶雅可比矩阵最小特征模式的参与因子得到最薄弱的负荷节点.利用矩阵部分求逆算法得到对薄弱负荷节点电压灵敏度最小的发电机节点,并将其作为新增负荷的功率平衡节点,利用选出的最薄弱负荷节点和发电机节点形成初始的功率增长方向,通过连续潮流算法得到电压安全域的最小负荷裕度.无功不足引起电压崩溃这一重要因素在算法中得以体现.通过IEEE多个算例仿真以及与相关文献算例结果对比验证了所提出算法的正确性和有效性.     

基于飞轮储能的动态电压恢复器补偿策略的研究

针对目前无储能装置动态电压恢复器(DVR)的不足,研究了基于飞轮储能的新型DVR系统。文中介绍了系统的拓扑结构和工作原理;结合飞轮储能装置的特点对补偿策略进行了分析比较,指出综合补偿策略在考虑注入补偿电压能力的同时,优化了DVR与电网的能量交换过程,延长了有效补偿时间;为了克服以往综合补偿策略在求解相量角α时计算量大和不考虑能量倒灌的缺点,通过对输出有功功率-相量角(PDVR-α)曲线和视在功率-相量角(SDVR-α)曲线的分析,提出了一种新型的α求解方法;仿真结果验证了理论分析的有效性和正确性。     

Dynamic compensation of capacitive voltage transformers

This paper presents the digital algorithm for on-line dynamic compensation of the secondary voltage of a capacitive voltage transformer (CVT). The adopted CVT model together with the assumed simplifications is given first. Next, the compensating algorithm based on digital inversion of the CVT transfer function is derived. Frequency domain analysis and quantitative evaluation of the compensation follow. The ATP-EMTP simulations are included that show the improvement of the measurement of protective criteria quantities as a result of dynamic compensation of a CVT     

Stable equivalent models with minimum phase transfer functions in the dynamic aggregation of voltage regulators

The dynamic aggregation is a step of the calculation of coherency-based dynamic equivalents. If the dynamic aggregation of voltage regulators is solved as an unconstrained optimization problem, negative time constants may appear in the solution, which characterize unstable equivalent models and/or nonminimum phase equivalent transfer functions. The squared-variable transformation is considered to solve this problem. The solutions of the dynamic aggregation problem of voltage regulator models obtained with both the original formulation and the squared-variable transformation are compared. A criterion is also proposed to select the best equivalent voltage regulator model for each coherent group. The New England system, including salient-pole synchronous machines with subtransient effects and excitation system models, is considered in the studies.     

分布式储能系统参与调压的主动配电网两段式电压协调控制策略

针对主动配电网的电压问题,提出一种基于两阶段运行优化的传统调压设备与分布式储能系统(DESS)协调控制方法。第一阶段为模型预测控制,采用较长时间间隔调节网络节点电压,以传统调压设备为控制对象,以网络损耗最小为目标,建立优化模型,并采用锥优化算法高效求解;第二阶段为基于电压灵敏度的DESS分散控制,负责控制频繁波动的关键节点电压,包括无功功率控制和有功充放电控制,除了进行本地控制,还协调中央控制器完成其他关键节点的控制。修改后的IEEE 34节点系统算例分析表明,所提方法能够有效抑制关键节点电压的频繁波动,阻止网络电压越限,减轻传统调压设备的调压负担。     

限流式动态电压恢复器及其参数设计

为优化电网正常运行时的电能质量,针对电力系统短路故障问题,提出了一种限流式动态电压恢复器(Dynamic voltage restorer with fault current limiting,DVR-FCL)拓扑结构。以限流阻抗值为目标函数,考虑直流侧电压整定的参数设计,给出了DVR-FCL的直流侧电压、输出滤波器、串联变压器参数、串联变流器、直流侧电容的整定方法。利用PSCAD/EMTDC仿真软件验证了DVR-FCL对电压跌落及短路故障的动作特性。结果表明,所提拓扑结构和参数设计方法正确,可实现改善电压质量和短路限流的双重功能,保证了电力系统安全性和稳定性。     

应用合同能源管理方式服务高压电机节能

对利用合同能源管理方式服务高压电机节能的方案进行了详细的说明和论述。通过合同能源管理这种低风险高效益的服务形式,对原有设备进行技术改造,实现技术服务和节能分享,从而获得节电效益和经济效益。     

基于网损最小的配电网多代理复电系统设计

基于多代理技术和JADE开发平台,以配电网重构后的网损最小为目标,设计了配电网的多代理复电系统。简要叙述了代理及多代理的特征;重点分析了多代理复电系统的主要复电过程,包含确定复电总代理、确定停电区域、制定优化复电方案、方案执行;详细阐述了各代理在复电过程中的作用和行为,以及采用改进最优流模式法进行重构复电方案的制定过程。各代理可以按照预定步骤逐步实现为停电区域恢复供电。以该复电系统对33母线系统部分区域发生故障后的网络进行了优化复电重构,验证了该多代理复电系统的可行性。