基于VSC的直流配电网的电压调整控制策略

对基于VSC的直流配电网的功率控制策略进行了分析研究,提出了一种新型电压调整控制策略。该控制策略将直流电压下垂控制与直流电压偏差补偿控制相结合,通过偏差补偿控制实时的调整各端换流站电压控制器的直流电压参考值,实现了系统内潮流变化时有功功率的精确控制,消除和减少了采用传统电压下垂控制时引起的电压偏差,防止了直流配电网发生较大功率波动时过电压的发生。最后,在Matlab/Simulink上搭建了两端直流配电网和三端环状直流配电网仿真模型,对所提控制策略进行了仿真分析,验证了所提控制策略的有效性。     

直流配电网的暂态电压稳定控制策略

新能源与负荷侧换流器在短时电压振荡中的恒功率控制将表现出负阻抗特性,削弱直流电网阻尼,容易诱发直流电压持续性振荡。首先建立下垂控制下直流配电网的暂态电压稳定模型,阐述直流电压惯量与阻尼的定义,分析影响系统暂态特性的关键因素。其次,提出通过引入直流母线电压变化量,动态调整下垂系数,增强直流电压阻尼的控制策略。针对阻尼控制策略带来的直流压降增大的问题,通过改进直流母线电压外环控制,使其与电压阻尼控制策略结合,提出暂态电压稳定控制策略,不仅可以提高系统阻尼,并在电压振荡抑制后减小阻尼控制引起的电压偏差。最后,通过搭建六端直流仿真系统,验证所提控制策略可以有效抑制系统振荡,并可减小振荡后的电压偏差,显著提高系统暂态电压稳定性。     

真双极直流配电网有功-电压分布式二级控制策略

采用下垂控制的真双极直流配电网存在负荷分配不合理以及正负极电压不平衡问题,导致换流器利用率降低、额外损耗增加,并且影响系统稳定性。为了实现负荷合理分配以及抑制正负极电压不平衡,提出了一种真双极直流配电网有功-电压分布式二级控制策略。该策略按照第二级控制功能将电压源换流器(VSC)分类,交换相邻VSC间的信息。在此基础上,逐步迭代得到相应的功率和电压收敛值,并计算得到电压调节量。由此进一步改变下垂控制参考电压值,从而实现负荷的合理分配以及抑制电压不平衡。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了真双极直流配电网模型,仿真结果验证了该策略的有效性和可靠性。     

基于电压源型换流器的多端直流配电网潮流计算

随着分布式电源及电力电子技术的发展,基于电压源型换流器(VSC)的直流配电网具有接入灵活、可靠性高、经济性好等优点。在详细分析了VSC稳态潮流模型的基础上,计及直流配电网的运行控制策略,研究了基于VSC的多端直流配电网潮流计算。在潮流计算过程中,采用节点关联矩阵对网络结构进行自动搜索和自动开环处理,提出了针对环网和下垂节点的统一功率修正方法,并考虑了VSC的功率限制及其控制方式的转换。最后,利用修改后的IEEE 14节点直流配电网算例,验证了所提直流配电网潮流计算方法的有效性和正确性。     

多端互联交直流配电网的潮流分层控制策略及算法

随着直流配电系统的提出与发展,传统配电网的网架结构与运行方式正在逐渐改变,未来会形成交直流混联的配电网新型供电模式,交直流之间的电气量耦合给潮流的有序控制以及混联求解都带来了新的挑战。为此,提出了多端互联的交直流配电网分层潮流控制策略,实现交直流电压的有序控制。第一层控制由交直流互联的换流器实现,采用下垂控制均摊直流配电网内的负荷,并根据下垂曲线对直流母线电压进行控制。第二层控制由具有调压功能的分布式电源实现,维持就地电压平衡。第三层控制由电压调节器实现,进行区域电压调整。针对交直流配电网的特点,提出了高斯—牛顿交直流混合潮流算法,提高了算法的收敛性能。最后,在改进的IEEE 123节点系统上进行了测试,验证了所述控制策略及算法的有效性与正确性。     

基于双端有源阻尼的直流配电网稳定性提升技术研究

恒功率负载大量接入直流配电网会引起直流侧电压振荡失稳,现有研究仅从单端VSC有源阻尼角度出发提高系统稳定性,然而单端有源阻尼改善效果有限,基于这一问题,提出双端VSC有源阻尼控制策略,不仅能提高系统稳定性,而且可提升系统带载能力。首先以下垂控制下的双端VSC直流配电网为研究对象,建立系统等效阻抗模型,然后分析恒功率负载造成系统失稳的原因,采用奈奎斯特稳定性判据分析恒功率负载对系统稳定性的影响,对比单端VSC有源阻尼控制策略与双端VSC有源阻尼控制策略的系统稳定性,最后通过PSCAD/EMTDC搭建仿真模型,验证了所提方法的正确性和有效性。     

直流配电网的电压协调控制策略

为了使直流配电网在不同运行工况下均能保持电压稳定,对直流电压偏差控制与下降控制进行综合优化,提出了直流配电网的电压协调控制策略。通过潮流计算给出各换流器的控制参考值,使网络在恒压模式下能安全稳定运行,当系统出现分布式电源功率波动、负荷变化、换流站退出运行等工况时,各单元根据本地直流电压的变化实现分散自律控制,不依赖通信,可快速实现系统的平稳恢复。根据主换流站的工作状态将系统分为三种运行模式,并给出了系统运行于不同模式时各变流装置的控制策略。应用PSCAD/EMTDC仿真验证表明,该控制策略在各种工况下均能保持直流电压稳定,且储能装置的快速充放电可实现各器件控制策略的平滑切换,提高了系统的供电可靠性。     

直流配电网功率控制策略与电压波动研究

给定结构的直流配电网的电压水平由负荷功率和控制策略决定,功率控制策略及其电压波动是直流配电网建设需要研究的问题之一。为得到不同控制策略下的直流配电网的电压波动特性,针对环状结构的直流配电网及其交直流电源的接口变流器,建立了直流配电网及其控制系统的动态模型,提出了基于不均衡度法评估直流配电网电压波动特性的方法;在此基础上,考虑风电机组接入和退出等因素的影响,研究了基于主从和下垂控制方式下的直流配电网的电压波动。结果表明,对环状直流配电网,主从控制的电压调节能力更强,下垂控制的电压波动的均衡性更好。研究成果可供建设直流配电网以及选择电网控制方式参考。     

基于储能稳压的交直流混合电能路由器协调控制策略

将交/直/交级联变换器、直流变换器、储能及其变换器通过公共直流母线组合,构成含两个交流端口、三个直流端口的电能路由器拓扑结构。分析典型运行模式并提出储能稳压的交直流混合电能路由器虚拟同步机协调控制策略:在交流单/双端并网模式下,通过储能稳定直流电压,两端交/直、直/交变换器通过虚拟同步机功率外环控制功率流向及大小;在交流双端离网模式下,通过储能稳定直流电压的同时,配合分布式电源为交直流负荷供电。所提策略无需模式切换,降低了控制复杂性,可实现电能路由器各模式下直流电压稳定、就地消纳分布式发电,保证交直流负荷持续稳定供电,还可实现双端并网时电网馈线间的柔性互联、电网故障时潮流转供以及双端离网下的自稳定运行,有效提高了低压配电网的供电可靠性。最后,通过仿真和实验验证了所提协调控制策略的正确性和有效性。     

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。     

基于主动配电网运行特性的电压质量评估

主动配电网(active distribution network,ADN)在元件故障时可以主动组网隔离故障,实现部分持续供电。基于这一主动运行特性,计及主动配电网的多运行状态,提出了主动配电网的电压质量评估方法。首先对元件的状态持续时间抽样得到系统的状态与持续时间序列,并对系统各运行状态进行拓扑辨识和导纳参数辨识;然后对分布式电源的出力和负荷采用拉丁超立方抽样,孤岛模式下计及功率平衡原则执行储能和负荷的协调控制,得到分布式电源、储能和负荷的功率;最后对各运行状态进行概率潮流计算,对电压幅值结果进行统计分析,并用提出的节点电压偏差风险和孤岛节点失电率指标进行电压质量评估。将所提方法应用到基于RBTS-Bus2的主动配电网测试系统中,验证了所提方法的有效性。     

电压源换流器高压直流输电不平衡控制策略研究

针对常规控制下电压源换流器(voltage source converter, VSC)对交流系统电压不平衡敏感特性,避免电网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。在对换流站进行功率特性分析的基础上,采用了网侧与VSC侧复合功率控制策略,推导了不平衡条件下功率外环指令电流模型,设计了ab静止坐标下离散滑模内环控制器。基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了VSC-HVDC模型及其离散化内环滑模控制器,两侧换流站分别发生电网不平衡故障,仿真结论验证了该控制策略的有效性。     

考虑不同接线方式的多电压等级直流配电网潮流计算方法

直流配电网潮流分析是直流配电系统设计、运行、维护的基础。传统直流潮流计算方法无法满足控制方式更加灵活、运行方式更加多样、负荷类型更加丰富的多电压等级直流电网的潮流计算需求。为此,提出了在不同接线方式下的多电压等级直流配电网潮流算法,首先考虑AC/DC换流器以及DC/DC直流变换器多种控制方式,建立了统一的潮流控制方程。其次研究了AC/DC换流器及DC/DC直流变换器在不同接线方式下的潮流计算模型并重点分析了不同类型直流负荷在真双极、伪双极网络中的潮流方程的构建方法,进而给出了不平衡网络潮流方程的求解步骤与方法。最后以国家重点研发计划苏州两端电压源变换器(voltage source converter,VSC)多电压等级直流配电网示范工程为算例,验证在不同控制方式下文中所提的多电压等级直流潮流算法的有效性。     

多电压等级不平衡主动配电网电压无功自适应多目标协调优化

高间歇性DG持续大量接入给传统配电网电压无功控制带来严峻挑战。利用新兴DG与传统设备(如电容器、OLTC等)进行电压无功协调控制显得尤为重要。然而,现有协调控制研究多采用负荷与出力的日前预测,并基于平衡网络模型和单一电压等级假设,导致其控制结果不合理或不可行。为应对上述技术挑战,基于主动配电网双向信息通信并采用自适应动态权重策略,提出一种含中压(三相三线)和低压(三相四线)的多电压等级不平衡主动配电网电压无功自适应协调优化控制策略。通过中压侧传统三角形开关电容器与低压侧新兴分布式光伏逆变器的协调控制,实现网损、电压幅值、不平衡度、电容器动作成本及光伏逆变器出力成本的综合运行优化。为有效求解上述配网最优潮流问题,采用改进直接法潮流和粒子群算法进行联合求解。最后,基于某澳大利亚真实配电网开展24 h多场景仿真,以验证所提电压无功控制的可行性、有效性及优越性。     

直流配电网电压控制技术综述

随着分布式可再生能源的快速发展以及电动汽车、数据中心等大量直流负荷的普及,交流配电网的运行和管理受到了挑战。直流配电系统潮流灵活可控,可闭环运行,供电方式多样,具有更广阔的应用前景。但是,相比交流系统的控制,直流配电系统的控制更加复杂。直流电压作为衡量直流配电网有功功率平衡的唯一指标,其稳定控制对直流配电网的可靠运行至关重要。文中首先列举了直流配电网的典型拓扑结构和直流电压等级序列;然后,总结了直流配电网中关键设备电力电子变流器的控制技术;接着,梳理了直流配电网的传统电压控制策略,并对目前一些改进的直流电网电压控制策略进行了深入分析和总结。最后,指出了直流配电网电压控制需要重点关注和解决的问题,可为未来直流配电网直流电压控制的进一步研究提供思路和借鉴。     

计及直流变压器控制的多电压等级双极直流配电网线性化潮流计算

多电压等级双极直流配电网供电容量大、运行方式灵活,已成为未来配电网发展方向。但其网络拓扑复杂,正负极相互耦合,且受直流变压器控制影响,使其潮流计算难度增大。为研究计及直流变压器控制的多电压等级双极直流配电网线性化潮流计算方法,该文首先计及双极直流变压器拓扑结构与控制方式,建立其高低压侧电压、电流传递模型;通过分解双极直流配电网络,提出双极直流配电网网络建模方法,同时建立ZIP负荷线性化等效模型,进而形成多电压等级双极直流配电网潮流计算方法。最后,在Matlab/Simulink中搭建含直流变压器的双极直流配电网案例仿真模型,验证所提算法的有效性与正确性。     

配电网无功电压集中-分布协调控制策略研究

提出了一种基于两层无功电压控制模式的配电网无功电压集中-分布协调控制方法,该方法根据控制对象的补偿效果与动作周期的不同,将配电网无功电压控制体系解耦为无功的就地分布补偿与电压的集中优化控制两个层面,建立控制模型并研究了相应的控制策略.最后采用工程算例进行分析验证,计算结果表明所述控制模型与控制策略能够有效降低网损、提高...     

一种适用于柔性直流配电网的电压控制策略

随着分布式能源的兴起和电力电子技术的发展,相比交流配电网,直流配电网拥有更大的发展潜力。该文首先对直流配电网的拓扑结构、控制方法以及模式切换问题进行了阐述。其次,为了有效解决配网系统中复杂的模式切换问题,简化控制流程和优化潮流控制,文中提出了一种适用于直流配电网的电压控制策略,该策略使各端电压源换流站均具有维持电压和调节功率的能力,其中主站作为功率平衡节点,并为系统提供参考电压。最后,在PSCAD/EMTDC中建立了双端和三端直流配电网结构的仿真模型。通过仿真验证了该直流配电网电压控制策略的有效性。     

考虑电源线电压控制特性的不接地配电网改进三相潮流模型

不接地配电网具有无零序电流通路、端点元件无中性点或虽有中性点但无引出线两个特点。由于无零序电流通路,端点注入电流满足零序分量为0的约束;由于无中性点或中性点引出线,端点元件具有相—中性点电压不可测或不宜控制相—地电压的特点。因此,实际不接地配电网中的电源端点通常以线电压作为测量和控制对象,即电源具有线电压控制特性。文中同时考虑不接地配电网的上述两个特点,提出以线电压为控制对象,通过构造平衡端点等值中性点作为全网的电压参考点,建立平衡端点和有功功率—电压端点的改进模型;在此基础上,进一步结合不同接线方式负荷的潮流模型,建立考虑电源线电压控制特性的不接地配电网改进三相潮流模型。最后,用IEEE13节点修正系统验证了所提模型对不接地配电网三相潮流计算的适应性和有效性。     

计及换流站运行方式的交直流混合配电系统潮流计算方法

针对含有VSC-MTDC的交直流配电网络,在充分考虑交流侧三相不平衡建模和VSC换流站运行控制方式的基础上,提出了一种交替迭代潮流计算方法。讨论了潮流计算时换流站主从控制、下垂控制等多种运行方式下的节点等效处理方法。在交流潮流计算时,将换流站等效为虚拟发电机节点,并采用了可计及三相不平衡的潮流计算方法。通过对改进的IEEE13节点算例的计算分析,表明所述方法可以灵活处理交直流配电网主从控制、下垂控制等多种运行方式并快速收敛,同时通过多端直流可以有效降低分布式电源接入对交流电压分布和三相不平衡的影响,在此基础上可以进一步开展交直流混合配电网三相不平衡补偿控制与运行优化方面的研究。