基于虚拟同步发电机的固态变压器交流端口柔性控制策略研究

固态变压器(solid state transformer, SST)能实现传统电力变压器的变压、隔离作用,还可实现灵活的电能调控作用,但不具备传统同步发电机的机械特性及同步运行机制。当分布式电源经SST接入电网时,由于其出力的随机性和波动性,将对上级电网造成冲击,导致电网电压/频率波动。提出一种基于虚拟同步发电机的SST交流端口控制策略。首先,建立模块化多电平型输入级和同步发电机等效模型,将虚拟同步发电机原理融入输入级控制策略,以提高SST并网端口的电能质量、惯性及阻尼特性,并使其具备参与电网调频、调压能力。其次,提出储能装置辅助调频控制,保障SST参与一次调频时低压系统负载功率消耗平衡。最后,确立了输出级虚拟同步发电机控制策略,以提高低压交流端口负荷功率响应特性,实现SST对上级电网的友好性。在Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,验证了所提SST拓扑结构及其控制策略的正确性和有效性。     

下垂控制在基于固态变压器的高压微电网中的应用

对下垂控制应用于微电网进行了理论分析,指出将其应用于基于固态变压器(SST)的高压微电网的合理性和优越性。研究了下垂系数与微电网动态性能之间的关系,分析了下垂系数对微电网频率稳定范围的影响。在SST的高压变流器中实现下垂控制,并推导了SST的容量与下垂系数的关系。通过一个环形的高压微电网,仿真分析了所提出的下垂控制策略在高压微电网联网运行、孤岛运行以及这2种模式切换时稳定微电网频率和电压的效果。仿真结果表明,各种运行模式下,微电网的电压和频率均具有良好的稳定性。     

基于固态变压器的互联交直流微电网功率互济自主控制

为充分发挥固态变压器在微电网中的灵活调节能力，提出一种面向多端口固态变压器互联交直流微电网的功率互济自主控制方法。该方法根据固态变压器多端口互联的交直流独立子网的有功–频率以及有功–直流电压下垂控制特性，通过定义各子网的瞬时有功不平衡归一化变量，来衡量交直流微电网全局功率不平衡程度。基于此，以使各子网瞬时有功不平衡归一化变量相等为目标，设计固态变压器中三级换流器的联合控制策略，实现全局不平衡功率在各子网之间的均衡自主分配，促进各子网之间的功率互济。建立小信号模型，并对所提功率互济自主控制的关键参数进行优化。基于RT-LAB的控制器硬件在环实验验证了所提方法能够自主、灵活地实现互联交直流微电网子网间的功率互济。     

基于虚拟联轴电机的直流固态变压器研究

针对传统单级DC/DC变换器高降压变换困难的以及发电间歇问题及电网惯性不足的问题,文中提出了一种具有虚拟连轴电机特性的高降压比直流固态变压器(DC Electronic Power Transformer,DCEPT)控制方法。控制策略可在维持直流配网稳定的同时实现对上级高压电网的自主响应与功率支持。为直流并网接口提供惯性支持,有效实现对上级电网的惯性和阻尼支撑。拓扑具有降压比较高、负载响应速度快、具有较好的抗干扰能力。仿真结果验证了所提拓扑方法以及虚拟联轴控制策略的有效性。     

基于分布式电源接入的配电网电能质量分析与控制举措评估

分布式电源接入配电网,造成配电网的运行特性发生了重大变化,电压偏差、电压波动和闪变问题频现;由于非线性元件在接口设备中的应用,谐波对电网的运行及供电负荷产生不利影响;另外,直流偏磁的问题直接造成变压器运行特性的恶化,进一步影响了整个配电网的运行。对分布式电源接入后电压质量问题进行探讨,并提出控制措施。     

基于坐标旋转虚拟阻抗的微电网控制与性能分析

微电网中系统阻抗不平衡和复阻抗特性、电源和负载位置复杂性等因素严重影响了系统功率分配的准确性、稳定性和动态性能。提出了基于坐标旋转虚拟阻抗的孤岛微电网控制策略,采用坐标旋转虚拟阻抗闭环改善微电网的阻抗特性,基于电压幅值和频率下垂控制实现系统功率分配,带前馈补偿的电压外环控制和电流内环控制保证了系统的稳态和暂态性能。建立了完整的微电网小信号动态模型,并在此基础上分析了坐标旋转虚拟阻抗对整个微电网性能的影响。算例仿真验证了小信号动态建模分析的准确性,证明了该方法能够改进功率解耦和分配的准确性,提高微电网控制的稳定性和动态性能。     

分布式电源接入直流微电网的研究综述

论述了推动直流微电网发展的因素及国内外发展状况.对直流微电网的系统结构、多源协调控制方式进行了分析.介绍了直流用电设备和直流保护设备的类型.提出直流微电网存在的问题及未来的发展前景.     

基于模式切换的固态变压器多直流电压平衡控制方法

能源互联网通过固态变压器整合分布式可再生能源,但是容易出现不同H桥模块间电压失衡、直流变换效率低以及能耗高的问题。因此,研究基于模式切换的固态变压器多直流电压平衡控制方法,分析固态变压器中的负责能量传递的双移相桥隔离型双向直流变换器损耗分布情况,为直流变换器效率优化提供分析依据,通过移相控制模式和梯形电流控制模式间的合理切换控制,提高直流变换器效率,实现固态变压器中双向直流变换器全功率范围内的损耗最佳控制,在此基础上,通过单相任意单元数级联H桥固态变压器的SVPWM算法,解决变压器的模块级联H桥型固态变压器出现不同H桥模块间的均压问题,实现变压器多直流电压的平衡控制。结果表明,该方法对固态变压器多直流电压平衡后,使得变压器电网电流谐波小,固态变压器AC／DC的3H桥电容电压达到了平衡状态,固态变压器直流母线端口电压以及低压直流端口电压稳定,达到平衡状态。     

含多种分布式电源的直流配电网多模式调压策略

直流配电网凭借适于分布式电源接入等优势成为未来配电网的发展方向,其稳定运行控制策略是亟待解决的问题之一。该文以包含风电、光伏和储能系统的直流配电网为研究对象,提出了一种基于下垂控制的多模式调压策略。根据电压偏离额定值程度和各端调压能力,该策略将直流配电网的电压调节分为主调压模式、后备调压模式和紧急调压模式,实现了多种工况下直流电压的分散自律控制。主调压模式和后备调压模式分别为联网换流器和储能系统按下垂特性调节直流电压,紧急调压模式则包括新能源降功率运行和负荷减载。此外,对蓄电池荷电状态达限值及直流电压偏差问题进行了研究,并提出了相应的解决方法。最后,利用Matlab/Simulink搭建了包含风电、光伏和蓄电池的六端环状直流配电网仿真平台,验证了所提调压策略的有效性。     

基于APEO的分布式电源改进型下垂优化控制策略研究

如何对分布式电源的控制策略和控制参数进行优化改进设计,使其更适应于线路阻抗为阻性的低压离网微电网等工作环境,具有重要意义。为此,设计提出了一种基于自适应群体极值优化(APEO)的分布式电源改进型下垂优化控制方法。该方法内容为在传统下垂控制的基础上引入阻性下垂控制和相位平移量的累加控制,并将分布式电源改进型下垂控制器参数优化设计问题转换为一个典型的有约束优化问题,利用所设计的APEO算法获得分布式电源改进型下垂控制器最优参数,最终实现了电压稳定和功率协调的解耦控制,降低了分布式电源并离网切换时的暂态冲击,实现了分布式电源在工作模式未切换状态下的热插拔功能。最后在由两台容量为10 kW分布式电源构成的微电网实验系统上进行了硬件平台测试实验,验证了所提出的控制策略的有效性和可行性。     

多端口分布式光伏接入直流配电系统整体故障穿越协调控制

因新能源渗透率高,多端口光伏分布式接入直流配电系统在并网换流器交流送出线路发生故障时应具备故障穿越的能力.然而,并网换流器与光伏直流变压器的容量、控制方式不同,即使两者在故障穿越期间可以相互高速通信协调,但是由于不同换流设备功率调节响应存在差异,直流母线电压容易发生较大波动,进而导致整个系统脱网.为此,提出了基于光伏端...     

直流微电网分布式储能系统电流负荷动态分配方法

针对独立运行的直流微电网,提出了一种考虑不匹配线路阻抗和储能容量的分布式储能系统分级控制策略。通过负荷平衡级控制动态地微调虚拟阻抗,消除不匹配线路阻抗对电流负荷分配精度的影响;进而通过荷电状态(SOC)平衡级控制,各个储能单元根据其容量和SOC动态地调节电流负荷,使得SOC误差以e指数曲线下降,最终实现储能单元在充放电过程中SOC均衡。所提方法采用动态一致性算法,可实现各分布式储能单元的信息共享,提高了系统的可靠性与灵活性。通过小信号稳定性分析,讨论关键参数对系统稳定的影响。基于RTDS设计了3种实验方案,结果验证了所提方法能够使得电流负荷按储能容量合理分配,提高了系统的扩展性和通用性。     

计及分布式电源下垂控制和负荷静态特性的三相不平衡孤岛微电网直接潮流算法

基于分布式电源下垂控制、负荷静态特性和三相不平衡网络模型,提出了一种三相不平衡孤岛微电网的直接潮流算法。首先基于配电网直接潮流算法,并计及分布式电源下垂控制和负荷静态特性的影响,推导建立了三相不平衡孤岛微电网直接潮流算法的计算模型。为了求解所提直接潮流算法的计算模型,提出了一种两层潮流迭代法,其中内层潮流迭代法用于求解除虚拟节点外的三相不平衡孤岛微电网的潮流计算,外层潮流迭代法用于更新虚拟节点电压和系统角频率。最后分别基于澳大利亚真实网络和25节点典型微电网开展多场景仿真分析,并将其与牛顿信赖域方法进行对比分析,仿真及对比结果表明所提算法能够快速准确地反映微电网的特点以及真实运行状态,并能够解决三相不平衡孤岛微电网的潮流计算问题。     

浅析分布式发电对继电保护的影响

分布式发电的接入改变了原电网潮流分布和短路电流的方向、大小。原继电保护的整定值、配合不再适合。介绍了分布式发电对继电保护的几点影响并进行了简单的分析。     

自适应高通滤波下垂控制的孤岛直流微电网功率分配控制

直流微电网孤岛运行时,由于不匹配线路阻抗及本地负荷因素的影响,传统“电压-功率”下垂控制难以使得各分布式电源按照下垂系数精确分配负荷功率。提出了一种基于自适应高通滤波下垂控制的孤岛直流微电网功率分配控制策略。通过在分布式电源下垂控制中引入采样保持器,根据采样保持器输出结果不断自适应地修改下垂系数,进而减小分布式电源实际输出功率与期望输出功率的偏差,同时高通滤波控制也有效提高了母线电压质量。最后基于 RTDS 仿真平台搭建不同工况下的实验模型,实验结果验证了所设计控制策略的有效性。     

基于小信号模型的微网控制参数选择与稳定性分析

小信号稳定性是微网运行的关键问题之一,特别是孤岛运行时,控制器结构较为复杂,且缺少大电网的电压频率支撑。为此,以未来可再生电能传输和管理(future renewableelectric energy delivery and management,FREEDM)网络为对象,推导固态变压器(solid state transformer,SST)、网络线路及负荷模型的状态空间方程,建立完整的微网小信号模型,分析孤岛运行时的稳定性,并根据其状态矩阵特征值及灵敏度,确定影响系统稳定的关键参数,设计配置多SST的环形微网,仿真验证选取的控制器参数的正确性。结果表明,系统对负荷突变和随机波动都具有很强的适应性,且具有良好的环流抑制效果。所建小信号模型可用于微网稳定性分析及控制器参数的优化设计。     

平均成本下垂控制策略在分布式发电中的应用

提出了一种线性分布式电源功率分配方案,在微电网孤网运行时可节约总的发电成本。基于(分布式电源)各自的平均发电成本,通过调整分布式电源下垂率实现成本的节约。与现有的基于非线性成本下垂策略相比,所提方案使用下垂曲线,在减少总成本方面取得了良好的性能。该方案以可调度及不可调度下垂控制的分布式电源微网进行了实验。实验结果证明了在不同的运行情况下,所提方案具有高效和良好的特性。     

广域分布式电源运营管控系统

大规模分布式电源的接入,将给配电网安全稳定运行带来隐患,并给广域分布式电源的运营管理带来巨大挑战。针对大范围分布式电源并网后会产生海量异构、多态的数据,重点围绕大范围、大规模、高密度分布式电源的应用场景,分析分布式电源运营管控系统中各类数据的逻辑关系和使用价值,设计分布式电源运营管控系统业务架构、应用架构、数据架构、技术架构和物理架构。基于分布式电源运营管控系统,开展广域分布式电源大数据挖掘分析与应用。从技术指标、激励政策、市场需求、成本效益、政治环境5个方面对广域分布式电源行业发展景气进行评价;运用集值统计和合成指数相结合的方法实现从定性、定量等多维度判别和预测分布式电源的景气情况,实现对未来发展态势的预判,从而为大规模分布式电源的运营管理提供整体技术解决方案。