电气化铁路背靠背光伏发电系统及控制策略

将光伏发电接入牵引供电系统,有助于推进铁路系统的节能减排以及光伏电能的就近消纳。针对铁路牵引供电系统的特殊性,首次提出一种适用于电气化铁路的背靠背光伏发电系统及其控制策略。利用背靠背变流器的直流侧输出光伏电能,根据工况动态计算两侧变流器的最优电流,实现两侧变流器的独立控制,充分利用变流器的容量对牵引供电系统进行一定的无功和负序补偿,在自发自用的发电模式下,实现光伏电能的就近消纳,同时不影响牵引供电系统的电能质量。最后,搭建了系统仿真模型,验证了所提背靠背光伏发电系统的有效性。     

面向电气化铁路牵引供电的光伏发电分相电流控制策略

充分利用电气化铁路沿线太阳能禀赋,不仅可以为电气化铁路牵引供电提供清洁能源,也可以促进光伏发电的就近消纳。文中提出一种面向电气化铁路接入的光伏发电分相电流控制策略。该分相电流控制策略实施于三相静止坐标系,通过对分相电流的调节实现对光伏发电的并网控制;同时,考虑变流器容量约束,在保证光伏功率全额输出的前提下,充分利用变流器裕量输出负序电流供给单相牵引负荷,降低电气化铁路并网接入点的电流不平衡度,可在无需相序分离的条件下实现光伏发电的并网发电与负序补偿的统一控制。最后,基于RTLAB实验平台验证了所提控制策略的有效性。     

计及新能源接入的柔性牵引供电系统区间最优潮流研究

传统电气化铁路存在以负序为主的电能质量问题及电分相问题,严重影响铁路运行安全和效率,一种基于三相-单相全交直交变流器的新型柔性牵引供电系统能够有效解决该问题.以接入储能装置及光伏的柔性牵引供电系统为研究对象,以功率平衡、系统运行边界为约束,以牵引变电所日运行成本最低为目标,考虑光伏的不确定性和牵 引负荷的波动性,建立区间最优潮流模型,最后利用 YALMIP工具包和 GUROBI求解器进行求解.算例分析结果表明,储能装置和光伏接入柔性牵引供电系统后,系统日运行成本最高可降低30.49％.     

电气化铁路牵引供电用光伏发电系统的接入拓扑及其电流控制策略

提出了电气化铁路牵引供电用光伏发电系统的接入拓扑及其电流控制策略。首先,利用V/V变压器将两相牵引电压转换为与电网电压幅值、相位相同的三相电压,为光伏发电系统的接入提供三相平衡电网环境。然后,提出实施于三相静止坐标系中的分相电流控制策略。该策略利用相电流替代正、负序电流作为被控对象,通过对相电流的闭环控制,可在无需正、负序分离提取的条件下完成不对称与三相对称电流的注入,实现光伏发电为牵引负荷供电的自发自用运行和为电网输送功率的全额上网双模式运行。最后,仿真结果验证了所提出接入拓扑与电流控制策略的有效性。     

牵引供电系统光储接入方案及其控制策略

为了实现光伏发电在牵引供电系统中的有效利用,提出了一种基于铁路功率调节器的牵引供电系统光储接 入方案及其控制策略.介绍了系统拓扑结构并分析其工作原理,根据分区所两供电臂负荷情况划分多种运行模式和运 行工况,不仅可以实现再生制动能量的利用、负荷削峰填谷以及光伏发电的消纳,同时能够有效调节供电臂末端网 压.仿真结果证明了所提方案及其控制策略的正确性和有效性.     

光伏接入牵引供电系统对电能质量的影响

提出将光伏系统作为牵引负荷电源之一,与电力系统共同给牵引负荷供电的方案。光伏系统在27.5k V侧接入牵引供电系统,分析牵引负荷特性和光伏系统输出特性,推导计算光伏系统接入前、后对电力系统侧电能质量的影响;针对不同工况对光伏接入后电能质量的影响进行仿真分析,基于实测负荷数据对光伏系统接入前、后电能质量的影响进行验证。结果表明:所研究的光伏接入方案对电力系统侧三相电压不平衡度不产生影响,对三相谐波畸变率以及功率因数的影响与接入光伏系统的大小有关。     

基于Matlab和YALMIP的V/v型牵引供电系统负序电流优化方法

针对电气化铁路牵引供电系统负荷不对称引起的负序电流问题,本文提出一种基于铁路功率调节器补偿的负序电流优化方法。以含V/v牵引变压器的供电系统为对象,分析负序电流产生以及铁路功率调节器功率补偿的机理,构造基于铁路功率调节器功率补偿的V/v型牵引供电系统的负序电流优化模型。基于Matlab平台和YALMIP工具箱,调用IPOPT优化工具求解该模型,并通过仿真分析验证所提模型和方法的正确性和有效性。结果表明,采用铁路功率调节器功率补偿能够有效抑制牵引供电系统中的负序电流,保证了电气化铁路的电能质量。     

光伏发电在地铁牵引供电系统中的应用研究

地铁作为城市轨道交通的重要组成部分,在乌鲁木齐市未来的城市发展道路上不可或缺,蓬勃发展的地铁建设事业必将增大城市电力供应需求,为城市供电带来巨大挑战。乌鲁木齐市太阳能资源丰富,若能将光伏发电应用于地铁牵引供电系统,可以有效减少城市供电压力,降低地铁运营成本。因此,提出将光伏电站接入地铁牵引供电系统中,由光伏发电提供部分地铁牵引电能。为验证设想的有效性,基于MATLAB/Simulink构建了1 MW光伏电站接入地铁牵引供电系统的仿真模型,通过观察光伏电站经过逆变器后的输出电能的谐波大小判断光伏电站是否满足并网条件。仿真结果表明,经过逆变器后的光伏发电站输出的电能谐波满足并网要求,验证了光伏电站接入地铁牵引供电系统这一方法的可行性。     

光伏接人牵引供电系统谐波交互影响及其适应性分析

为了分析光伏接入牵引供电系统的谐波交互影响及其适应性,基于谐波传输理论,建立了系统谐波电流分析模型;利用MATLAB/Simulink搭建了光伏-全并联自耦变压器牵引网-动车组耦合系统的联合仿真模型,并验证了模型的准确性;在此基础上,分别针对牵引侧、光伏侧的动态工况进行仿真,对比分析了光伏接入前/后系统谐振及谐波放大特性、牵引网稳态电压分布、不同母线侧谐波电压/电流畸变情况以及光伏逆变器的耐受能力。通过实测数据对牵引供电系统接纳光伏的能力进行算例分析,结果表明:当光伏的装机容量较小时,光伏发电系统与牵引供电系统之间谐波的交互影响较小,两者均表现出较好的适应性。     

适用于中抽式Scott牵引变压器的负序补偿方法

传统的负序补偿原理主要是针对直接供电方式的牵引供电系统，并不适用于自耦变压器供电的牵引供电系统。考虑到中点抽出式Scott牵引变压器在自耦变压器供电的牵引供电系统中得到了大量应用，本文中作者以该系统为研究对象，首先对牵引供电系统的结构进行分析，然后通过对牵引变压器一次侧与二次侧电压电流关系分析，提出一种适用于自耦变压器供电的牵引供电系统的负序补偿原理，并结合移相构造原理提出一种负序补偿电流计算新方法，最后通过仿真对本文提出的补偿方法的有效性进行验证。     

牵引变电所群贯通供电系统负序补偿模型及控制策略

针对牵引变电所群贯通供电系统存在的三相电压不平衡问题,提出一种基于三相变压器与静止无功发生器(SVG)的负序集中补偿方案及控制策略.首先,根据牵引变压器的功率变换关系及不同的负荷情况,推导了2种模式下补偿装置对牵引负荷的补偿功率通用表达式.根据中国的电能质量标准,提出了以负序满意补偿为目标的双限值补偿方案,方案包括了模式选择方法、SVG容量配置方法及SVG运行方法.根据补偿方案,设计了带有模式判别的SVG双闭环补偿控制策略.然后,采用牵引变电所实测数据对补偿方案进行验证,证明了方案具有良好的补偿效果,与全补偿方案相比,所提方案需要的装置容量更小.最后,通过仿真证明了控制策略对负序补偿的有效性和较快的响应速度.     

直流微网中超级电容器储能系统控制方法研究

直流微网有利于光伏等可再生能源的接入,便于为直流负荷提供电能,节约成本。但直流微网易受到新能源出力和负载波动影响,存在运行不稳定、电能质量差等缺点。本文提出一种用于双向DC/DC电路中的滑模变结构控制方法,该方法可应用于孤岛运行和并网运行2种方式控制。在Matlab/Simulink平台上分别搭建了孤岛光伏供电系统和并网光伏系统的直流微网仿真系统,仿真结果表明该方法可以提高供电电能质量,提高直流微网电压质量,此结果验证了控制方法的鲁棒性和有效性。     

基于Dd匹配变和SVG的牵引变电所群贯通供电系统负序治理方案及控制策略

牵引变电所群贯通供电方案是解决长大坡道、外部电源短路容量小且接口少的电气化铁路供电问题的有效技术手段之一.针对牵引变电所群贯通供电系统负序治理问题,提出了一种基于Dd匹配变和静止无功发生器(static var generator,SVG)的负序治理方案及控制策略.介绍了牵引变电所群贯通供电系统的结构,分析了其各端口电...     

基于模型预测控制的分布式光伏集群协调优化控制

分布式光伏发电的高密度接入给配电网原有的经济、稳定运行带来了不小的挑战。为了减少分布式光伏发电接入配电网造成的网络损耗,提高光伏发电的经济性,首先分析和归纳了分布式光伏集群的概念和特点;然后针对配电网内的分布式电源、柔性负荷、无功功率调节设备等装置在时间尺度、控制功能方面的调节特性,提出了一种含分布式光伏集群的协调优化调度方法。该方法以模型预测控制为基础,动态滚动协调光伏集群未来一段时间内的有功出力和无功出力,起到减小网络损耗和优化系统电压的作用。采用PGE 69节点系统在MATLAB数学软件下进行建模仿真分析,结果证明了所提优化控制方法的可行性和有效性。     

基于YNvd平衡变压器和模拟负载的同相供电试验系统

为了更深入开展同相供电系统的研究,提出了一种由新型YNvd平衡牵引变压器、模拟负载以及综合潮流控制器(IPFC)构成的同相供电试验系统方案。分别介绍了YNvd平衡变压器、IPFC和模拟负载的结构和工作原理,通过对IPFC与模拟负载制定相应的控制策略,以实现对同相供电系统的仿真模拟。研究结果表明,该试验系统能够模拟牵引负荷特性,实现能量循环利用,模拟同相供电系统,消除了系统负序电流,实现了谐波和无功的动态补偿,验证了同相供电系统的可行性。     

同相贯通牵引供电系统综合潮流控制器设计

针对电气化铁道牵引供电系统存在大量的负序、谐波、无功等问题,提出了一种适用于牵引负载的同相贯通牵引供电系统交直交综合潮流控制器.交直交综合潮流控制器由两电平四重化PWM整流器和4个2H桥级联多电平逆变器组成.潮流控制器能够实现单位功率因数、低谐波含量三相整流,及时传递牵引负载需要的有功功率,使得牵引供电系统呈现出三相对称纯阻性负载特性.Matlab/Simulink下仿真结果,验证了该方案的正确性.     

基于OGRE引擎的牵引供电系统仿真模型加载优化研究

为了提高基于OGRE三维仿真引擎对牵引供电系统进行三维仿真时的实时渲染效率,从减少渲染批次的角度出发,对仿真模型加载优化方法进行研究。通过分析普通模型加载方式(单个物体独立加载)、静态几何加载方式和实例几何加载方式的工作原理,并以牵引供电系统绝缘子为实验对象,分别采用三种加载方式加载不同数量的绝缘子进行对比分析,结果表明静态几何和实例几何方法能够大幅地减少渲染批次,相比于普通的加载方式可以大大地提高渲染效率。根据三种加载方式的特点,设计了仿真系统的模型加载优化方案,仿真结果表明提出的优化方案对牵引供电系统进行仿真可以减少实时渲染过程中的批次,有效地提高场景的实时渲染效率。     

基于分层控制的光—储—燃直流供电系统能量管理方法

为克服光伏发电的随机性和间歇性,实现高可靠性、高品质供电,提出一种基于光伏/蓄电池/超级电容/燃料电池的直流供电系统能量管理分层控制方法。针对混合直流供电系统的多参数、非线性特性,上层控制设计微分平滑方法直接补偿非线性分量,实现系统非线性动态可逆,确保在光伏出力大幅变化、负载突变或系统参数发生摄动情形下,使系统直流母线电压依然能够稳定运行,同时为下层控制提供总载荷电流参考轨迹;针对混合直流供电系统中多电源的不同特性,下层控制采用模型预测方法,以延长系统循环使用寿命为目标,设计加权因子,根据光伏出力和负载功率需求状况,动态调节储能单元充放电速率,使系统快速跟踪总载荷电流期望轨迹,实现各电源间功率的合理分配。基于MATLAB/Simulink的仿真结果验证了所提能量管理分层控制方法的可行性和有效性,该方法具有结构简单、动态响应快、鲁棒性高、稳定性好的特点。