补偿电压暂降的超级电容器储能系统控制研究

介绍了电压暂降的危害及其抑制措施,并在分析超级电容器储能系统对电压暂降的补偿原理的基础上,设计了该储能系统的控制系统及其参数。仿真结果表明,设计的控制系统能实时有效地控制电压、抑制电压暂降。     

电压暂降问题及其抑制方法

随着电力工业不断的发展,用户需求不断增长和可再生能源的应用,人们对电能质量更加重视。本文简要介绍了有关电能质量的定义,并在此基础上详细讨论了电压暂降问题以及与这种干扰相关的问题。其中包括特征、起因、抑制方法及研究方向等。     

基于超级电容储能的动态电压恢复器试验研究

为了避免电压暂降对敏感负荷造成不利影响,可采用基于超级电容储能的动态电压恢复器(DVR),超级电容储能兼具了电容与电池的优势。为了提高电压暂降补偿速度,提出了基于求导法的虚拟d,q轴闭环控制结合交流电压前馈的控制策略。为了验证控制策略的正确性,搭建了包含电网低电压发生设备、DVR和模拟负荷的电压暂降试验系统,基于该试验系统进行了跌落发生和补偿试验。试验结果表明基于超级电容储能的DVR能够实现快速电压补偿,验证了控制策略的正确性。     

基于超级电容储能的动态电压恢复器研究

针对微电网电压闪变问题,研究了基于超级电容器储能的新型动态电压恢复器(DVR)系统。通过引入超级电容器储能,有效的利用了超级电容器极高的充放电能力和电荷储存能力,使动态电压恢复器在补偿电压时能快速提供稳定的电压。此外,通过研究基于超级电容的动态电压恢复器的控制策略,采用前馈加反馈的双闭环控制,引入了电容电流反馈,提高了系统的动态响应速度和控制精度。由于直流电源放电功率的提高,动态电压恢复器适用于频繁出现电压跌落的微电网线路,并且对阻性负载和阻感性负载有较好的适应性。仿真结果验证了理论分析的有效性和正确性。     

电力系统中电压暂降的检测方法

在介绍电压暂降基本概念、原因及危害的基础上,详细分析了电压暂降的主要检测方法和特点,提出不同场合应选取不同方法。其中,基于无功功率理论的d q0变换方法在目前动态电压恢复器装置中比较常用;新的单相d-q坐标变换检测方法实时性不够好;改进的电压暂降检测方法在对暂降幅值和相位跳变进行检测时扰动很小,实时性高。最后提出采用DVR装置补偿。     

解决配电网电压暂降问题的飞轮储能单元建模与仿真

飞轮储能装置具有短时间、高功率放电的特性,可用于解决电能质量问题。文章用含飞轮储能单元的动态电压恢复器解决配电网电压暂降问题,其中飞轮储能单元使用钢转子和内装式永磁同步电机,既降低了飞轮的制造成本,又减小了飞轮驱动单元的损耗。根据飞轮储能系统的特点,给出了包括配电网电压跌落检测、飞轮储能装置的充放电控制策略和快速补偿电压跌落的整体控制策略。重点讨论了基于矢量控制的飞轮储能装置充放电控制策略,通过控制直流母线电压,使能量在配电网、飞轮储能单元及负载间合理流动。在Matlab/Simulink环境下建立了动态电压恢复器模型,仿真结果表明该模型能准确控制飞轮储能装置充放电,补偿配电网电压跌落,保护敏感负载不受影响。     

基于光伏发电的DVR补偿配电网电压暂降

介绍了基于光伏的动态电压恢复器的工作原理。提出了将光伏替代传统直流电源用于动态电压恢复的技术,并分析了其控制原理。在MATLAB/Simulink的环境下进行了仿真,仿真结果表明基于光伏的动态电压恢复器可以有效补偿配电网电压暂降。     

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。     

基于混合储能系统的动态电压恢复器

针对电压暂降影响电能质量的问题,利用动态电压恢复器(DVR)在系统发生电压暂降时从储能装置汲取电能,通过逆变单元供给重要负荷。提出适当调节蓄电池与超级电容器的容量配比并设计两储能元件间的控制并联器,并将此混合储能系统应用于DVR装置中,有效地提高整套DVR的工作特性与经济性能比。采用DSP(TMS320LF2812)为中央处理器构建的检测系统,实时快速、精确地采集电网电压。通过将混合储能系统运用于DVR的仿真分析与实验样机研制结果证明,对于持续时间较长或次数频繁的电压暂降,混合储能系统能有效地提高DVR的整体工作性能,稳定重要负荷电压。     

基于有源式混合储能系统的动态电压恢复器

针对电压暂降问题,利用动态电压恢复器(DVR)从超级电容器蓄电池混合储能装置汲取电能补偿负载电压。介绍基于有源式混合储能系统的动态电压恢复器的等效电路,建立了蓄电池电容器并联的数学模型和控制系统,提高整套DVR的工作特性与经济性能比。对有源式混合储能系统用于DVR进行仿真分析,结果表明对于持续时间较长的电压暂降,有源式混合储能系统能有效维持敏感负荷的电压恒定。     

动态电压恢复器的时间优化补偿策略研究

动态电压恢复器（DVR）是缓解电压跌落问题最经济、有效的用户电力装置,它的补偿能力指标是持续补偿时间。以补偿电压跌落时DVR装置的最大持续补偿时间为控制目标,通过调整负荷电压超前跌落电网电压的相位角β,提出一种新的时间优化补偿策略。为减轻DVR运行时对负荷的扰动,使补偿开始和结束的暂态过程更平稳,新策略采取了β按恒定步长Δβ缓慢变化的控制方法,并根据DVR装置的T-β曲线,通过判断特定量符号决定β角的补偿方向。此种β角控制方法避免直接求解β的最优解,计算量小。仿真结果证明,新策略能获得比最小能量补偿策略更长的DVR持续补偿时间,有效利用了DVR的直流母线储能。     

基于超级电容器控制策略的含风电微电网电压波动的抑制

在分析含风电及储能的微电网电压—功率特性基础上,提出一种基于超级电容器控制策略的电压波动抑制方法,可对风电功率的随机波动进行快速补偿,保证风电与超级电容器储能共同向外输出的功率稳定,实现系统母线电压的稳定控制。对该方法进行了PSCAD仿真,仿真结果表明:风速变化时,该方法可有效抑制风电功率变化引起的电压波动;大型阻感性负载投入、外部故障时,该方法亦能减小电压波动和电压恢复时间,从而验证了所提方法的有效性与可行性。     

一种基于复阻抗的电压暂降定位方法

电压暂降是目前电力系统最重要的电能质量问题之一,日益受到社会的关注。针对传统算法运算复杂、精度较差的缺陷,提出了一种基于复阻抗的电压暂降定位方法。该方法首先对检测到的电压和电流信号分别进行Hilbert变换构造其解析信号,然后计算对应的复阻抗,利用电压暂降发生时阻抗和相位突变的特性,结合超限判别,准确定位电压暂降的发生时刻,检测出其持续时间,最后通过实验验证所提方法的有效性。实验结果表明,该方法检测精度高、易于判别,具有广泛的推广价值。     

DSTATCOM在电压凹陷抑制中的仿真研究

电压凹陷是造成供电质量下降的重要原因之一,采用加装STATCOM进行补偿可以有效地提高现代电力系统电压的稳定性.对电压凹陷进行了分析,在此基础上对DSTATCOM在电压凹陷的工况下提出了一种对补偿电流和负载电压进行分别调节的补偿控制策略,对电压敏感负载可起到有效的保护作用.仿真结果验证了该控制策略的正确性和的有效性.     

微电网中超级电容器储能系统的仿真研究

超级电容器作为一种高功率型储能装置,其在微电网中是提高电能质量的重要组成部分.设计了微电网中超级电容器储能系统,在此基础上重点阐述了双向DC/DC变换器的拓扑结构、工作原理以及双重移相脉冲下电压外环电流内环的双闭环控制策略.最后在Simulink/MATLAB平台实验验证了在该控制策略下储能系统能够很好的维持直流侧母线电压和网侧电流的稳定性.     

Effective operation method by interdependent use of condenser energy of the voltage transient sag compensator with controlled gradational voltage

This paper presents the efficient operation method of the interdependent use of condenser energy on the new concept of voltage transient sag compensator. This compensator consists of the series connection inverter units, and each inverter unit generates a different output voltage by 2ⁿ times. The method proposed here, in any case of various levels of transient voltage sags on the power line, provides the efficient use of condenser energy of all these inverter units. The method of interdependent use of condenser energy is also verified by the experiment. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 154(3): 56–64, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20290     

Proposal of voltage transient sag compensator with controlled gradational voltage

This paper presents a new concept for a voltage transient sag compensator and the experimental result of its 400‐V‐class compensator. This compensator is composed of the series connection of some inverter units with gradational output voltages. Because each output voltage is different by 2ⁿ times, an approximate sinusoidal voltage is generated by controlling operation of each inverter and compensates voltage sag of the power line. The compensator can be directly installed in a power line without an insertion transformer and a large filter, and thus it is expected to be a compact and economical system. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 154(3): 65–72, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20289     

基于动态时间弯曲距离的电压暂降源辨识方法

为了实现对各类型电压暂降源的准确辨识,从波形相似性检测的角度提出了一种基于动态时间弯曲距离的电压暂降源辨识方法。通过仿真模型分析了基本电压暂降和经不同类型变压器传播后各类暂降的波性特征,构建了电压暂降类型与暂降原因及变压器类型的映射关系。利用9种电压暂降波形数据构建匹配库,采用动态时间弯曲距离法将实测的电压暂降波形数据与匹配库波形数据进行匹配分析,实现电压暂降源的辨识。仿真分析的结果表明,该方法能够对电网中出现的各种类型电压暂降进行辨识,具有较高的准确性和有效性,满足工程应用的需求。     

基于DSP的电压暂降检测方法研究

电压暂降是一种严重的电能质量问题,基于DSP电能质量在线监测装置可以对电压暂降进行实时的检测分析。介绍了电压暂降幅值的检测方法,研究了有效值检测方法、瞬时电压dq分解法以及其改进后的αβ-dq变换检测法,并将其在DSP中进行验证,验证结果证明了这几种检测方法的有效性。这些方法均在检测上存在一定的延时,研究发现,不同的暂降深度对应的检测延迟时间有所不同,通过计算得出了电压暂降起始时刻的延时误差曲线,可以利用该曲线进行误差修正,进而得到更为准确的电压暂降起始时刻。仿真结果证明了该曲线能够修正误差时间。     

电压跌落检测的仿真研究

电压跌落是电能指标中的一项重要因素。电能质量的优劣对电网和电气设备的安全、经济运行,保证产品质量和科学实验以及人民生活和生产的正常进行均具有十分重要的意义,直接关系到国民经济的总体利益。而论文研究了电压跌落的产生原因,并阐述了其检测和动态补偿技术,通过Matlab中的simulink进行仿真,从而验证了该种方案的有效性。