基于功率前馈的直流母线电压控制方法研究

传统背靠背双PWM换流系统中,当电网电压或负载状态突变时,直流母线电压波动幅度较大,若控制不当,将严重威胁系统的安全可靠运行。根据瞬时有功功率平衡关系,提出了一种功率前馈的抑制直流母线电压波动控制方法。通过建立负载状态前馈通道,将负载瞬时有功功率直接前馈到网侧瞬时有功功率控制环节,有效抑制了直流母线电压的波动,提高了系统的动态性能。搭建了Matlab/Simulink仿真模型及实验平台,对有、无功率前馈控制的直流母线电压波动情况进行了对比,结果表明,功率前馈控制策略可有效抑制直流母线电压波动。     

双PWM变换器功率前馈控制方法

为解决双PWM变换器控制直流母线电压波动偏大和系统响应慢的问题,提出了一种功率前馈控制方法。在整流器侧有功电流的给定值中加入逆变器有功功率对应的补偿量,在电机运行状态发生改变时不会直接改变直流侧母线电容电压的大小,而是直接改变整流器侧有功电流的大小。仿真结果表明双PWM变换器功率前馈控制策略能有效减小直流母线的波动,使减小直流母线电容成为可能,同时也提高了系统的动态响应性能。     

基于模型预测算法功率补偿双PWM协调控制

从能量流动角度分析双PWM结构,在前端整流侧采用模型预测算法实现对整流器输出的有功功率与无功功率最小跟踪误差的基础上,采用动态与静态相结合的功率补偿方法实现对系统能量控制,从而代替前端整流侧电压外环PI控制,用以达到在负载功率突变时抑制直流母线电压波动,减少直流侧电容容量,控制网侧谐波的目的。后端采用转子磁链定向控制方法实现对三相异步电动机的控制,最终实现双PWM前端整流侧与后端逆变侧的协调控制。仿真结果表明,系统在电动机功率突变时,能够实现功率最小误差跟踪控制,并且能够抑制直流母线电压波动,网侧电流波形良好。     

基于功率平衡及时滞补偿相结合的双级式变流器协调控制

在光伏、锂电池储能等分布式发电系统及微网中,包含DC/DC和DC/AC两级功率变换模块的双级式功率变流器作为能量汇集和交换的核心设备而得到广泛应用,其协调控制则是保证系统稳定运行的关键。首先利用经典控制理论从动态性能方面分别对前后级控制器参数进行设计;然后在全系统状态空间小信号模型基础上,利用特征值理论进行稳定性分析;最后为抑制暂态时直流母线电压冲击和波动,提出基于功率平衡和时滞补偿(一阶微分环节)相结合的前馈补偿方法。实验结果表明,采用本文提出的控制器设计和分析方法获得的系统动态与稳态性能和理论分析一致;应用该前馈补偿方法,能有效抑制暂态时直流母线电压冲击和波动,提高系统动态响应。     

电机控制器直流侧前置双向Buck/Boost变换器的直接功率控制策略研究

对电机驱动系统前置双向Buck/Boost变换器后直流母线电压的波动抑制问题进行研究。分析功率前馈控制策略抑制母线电压波动能力较弱的原因。对双向Buck/Boost变换器提出一种母线电容能量外环、输出功率内环的直接功率控制策略,并将输出功率的变化趋势反映到双向Buck/Boost变换器的发波环节,进一步提高了变换器的动态响应特性。基于小信号模型分析上述两种控制策略的本质区别。小信号模型分析结果、仿真和实验结果都证实,提出的直接功率控制策略比功率前馈控制策略有更好的抑制母线电压波动的能力。     

飞轮储能系统中双向功率变换器控制策略的分析与研究

微电网需提供功率缓冲装置,飞轮储能装置可快速调节电能质量,为微电网提供频率、电压支撑.为提高飞轮储能系统的动态响应速度,分析了背靠背变换器的数学模型,以此提出了一种在母线电压平方外环、功率内环的直接功率控制策略基础上,增加功率前馈补偿的控制策略.采用该控制策略可大幅改善由于飞轮储能系统切换状态时电机侧PWM变换器状态突变导致的直流母线电压波动,提高微电网侧PWM变换器的响应速度,从而提高系统的运行效率,改善系统的动态运行性能.分析验证了该控制策略的可行性,并利用仿真与实验进行验证.     

基于系统级功率平衡的双PWM变频系统模型预测控制研究

近些年来,双侧脉宽调制变频系统相关技术的研究已成为热点问题,该文在模型预测控制的基础上,提出了一种新型的功率预测算法。该算法中,整流侧采用模型预测直接功率控制,逆变侧采用模型预测直接转矩控制,为了补偿系统本身延迟,双侧均采用2步预测控制。同时,在直流电压外环中引入系统级功率平衡模型,在逆变侧输出功率前馈的基础上,对稳态响应所需功率进行实时性预测补偿,对动态响应所需功率进行阶段性超前预测补偿。以异步电机为负载的仿真和实验对比研究结果表明,改进的功率预测控制能够进一步抑制突变时的电压波动,提高了直流侧的动态响应,在系统能量流动精确控制的同时实现了双侧控制性能的协调提升。     

地铁能量回馈变流器直流电压波动抑制研究

在地铁再生制动能量回馈变流器中,直流母线电压受地铁制动的影响而出现较大波动,极大地影响了地铁直流供电系统的安全可靠运行。为抑制直流母线电压波动,提高系统动态响应,分析了传统双环控制策略和直流电流前馈控制策略提高母线电压动态响应的原理及优缺点,提出一种优化的直流电流前馈控制策略,有效抑制了地铁制动引起的母线电压波动,使系统动态响应能力得到提高,而且能使母线电压保持在设定值。最后,仿真和实验结果均验证了该控制策略的有效性。     

永磁直驱风电系统双PWM变换器前馈补偿控制

永磁直驱风电系统双PWM变换器在常规控制策略下当风速变化时,直流母线电压波动幅度较大、控制系统的响应速度较慢,这将不利于系统的安全、稳定运行。为此,根据瞬时有功功率平衡关系,提出有功功率前馈补偿协调控制策略。将发电机侧瞬时有功功率直接前馈于网侧双闭环瞬时有功功率内环给定,避开了电压控制外环对功率的间接调节,加快了控制系统的响应速度,协调两侧变换器瞬时有功功率及时平衡,有效抑制了直流母线电压的波动。为加强前馈控制对扰动的抵消作用,在前馈控制通道中加入补偿环节,进一步提高前馈控制效果。对比仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。     

基于P-U下垂特性的虚拟直流电机控制策略

直流微电网中传统P-U下垂控制由于只具备下垂特性、缺乏惯性,无法抑制直流母线电压波动,当网内功率突变时,直流母线电压瞬态特性较差,平稳性低.为抑制直流母线电压波动,提升直流母线电压动态稳定性,提出一种基于P-U下垂特性的虚拟直流电机(VDCM)控制策略.通过模拟直流电机机械惯性,将直流电机机电暂态响应过程与下垂控制特性进行等效,设计直流电压源变换器(VSC)P-U下垂控制环路,使直流变换器具备直流电机大惯性、高阻尼输出特性,有效地提升了母线电压动态稳定性,抑制直流母线电压波动.该文建立虚拟直流电机控制策略小信号模型,分析控制策略动作具体机理及系统稳定性,并与传统P-U下垂控制进行对比,通过仿真及实验验证了该策略的有效性.     

开放竞争的电力市场与电能质量

简要介绍了开放与竞争的电力市场与电能质量之间的关系,同时扼要介绍了有关电能质量的基本内容。     

一种基于潮流追踪的电力系统无功补偿方法

提出了一种旨在改善电力系统无功传输和降低有功网损的无功补偿点选择和补偿容量确定方法。该方法通过无功潮流追踪,获得负荷无功功率的传输路径,结合无功流动与支路有功网损的关系,定义了节点的网损分摊系数,进而根据系数的大小选择无功补偿点;推导了网损分摊系数对负荷无功功率的近似表达式,结合网损优化的近似模型,推导出了各补偿点最优补偿容量的计算公式;通过39节点测试系统,验证了该方法的有效性。所提出的网损分摊系数的物理概念清晰,计算便捷,据此进行的无功补偿对改善无功分布和降低网损均有较好的效果。     

电力市场条件下无功发电成本研究

无功功率服务是电力市场辅助服务的一个重要组成部分，对发电厂的无功生产成本进行了探讨。以有功和无功功率生产总成本最小为目标函数，该目标函数是在已知发电厂总的负荷需求和满足各发电机组的有功、无功发电功率极限约束条件下，使发电总成本最低。求解采用最小二乘角的广义逆法、该方法能求解无约束条件下的优化问题。求解过程是先将目标函数和等式约束条件化为受等式约束的拉格朗日函数，再调用该算法和对不等式约束条件进行处理。方法简单可行，计算结果符合生产实际，研究结果发明发电厂的无功服务应得到一定的经济补偿，使其自觉地维持电力系统的安全和稳定运行。     

基于电力平衡的辽宁电网接纳风电能力分析

确定电网允许接入的风电场最大装机容量是在风电规划阶段电网公司最关心的问题.文中基于辽宁电网的电源负荷特性及峰谷差情况分析,预测了风电机组运行后电网调峰可能面临的严峻问题.在充分考虑尖峰电源备用、低谷火电机组出力减到非常规调峰定额等情况后,提出了基于电力平衡确定最大接纳风电能力的计算方法,并总结出计算用公式,给出了辽宁电网2010年、2012年、2015年、2020年4个水平年的接纳风电能力情况,指出可接纳容量小于规划容量,最后提出了提高辽宁电网接纳风电能力的具体措施.     

考虑风电接入的电力系统无功优化

研究了含风电场的电力系统无功优化,提出了通过潮流计算得到风电场的无功补偿容量,利用非线性原-对偶内点法对整个电网进行无功优化的新方法。建立了风电机组的稳态模型,介绍了风电场在电力系统潮流计算中的处理方法。通过潮流计算得到风电场的无功补偿容量,建立以有功网损最小和电压水平最好的多目标无功优化模型,在满足各种约束条件下采用非线性原对偶内点法对该模型进行优化求解。通过烟台电网的实际计算结果验证了该方法的可行性和实用性。     

利用柔性功率调节器抑制电力系统功率振荡

基于飞轮储能的柔性功率调节器(FPC)是一种以储能原理为基础的新型FACTS装置。FPC能够快速与电力系统进行动态功率交换,改变系统的电气阻尼,从而抑制电力系统的功率振荡,增强电力系统的稳定性。本文基于含一台FPC的单机无穷大系统模型,分析了FPC阻尼功率振荡的机理,提出了其功率控制器的控制策略。根据所建立的模型和控制策略,在EMTDC/PSCAD环境建立了该系统的仿真平台,进行了详细的全时域数字仿真研究。并通过研制一台10kW的FPC样机进行电力系统动态模拟实验研究。研究结果表明,FPC改善了系统的阻尼特性,增强了系统抑制电力系统功率振荡的能力。     

风电并网对电力系统的影响

风速具有波动性和间歇性,导致风力发电具有较强的不确定性.为确保电力系统的安全、稳定运行,研究风电并网对电力系统的影响是非常必要的.介绍了国内外风电发展现状,综述了大型风电场并网对电力系统造成的影响及其补救措施.     

地铁供电系统无功补偿方案

在分析地铁供电系统基本特征的基础上,建立了系统平均功率因数的数学模型,并以广州地铁2号线的运营数据为例验证了模型的有效性。对于地铁供电系统而言,高压交流电缆(33/110 kV)充电功率的影响不容忽视。结合广州地铁5号线供电系统初步设计,分析了用电负荷的波动和动力照明负荷功率因数的变化对系统110kV侧功率因数的影响,估计了动力照明负荷的临界功率因数,经过技术经济比较提出了优化的无功补偿方案。     

关于青海电网核电站发展的初步探讨

根据2007年国务院通过的《核电中长期发展规划》,到2020年投入运行的核电装机容量达4.5×109?kW（届时约占全国总装机容量的4%）,在建核电装机容量达1.2×109?kW。为实现这一发展目标,发展内陆核电势在必行。对青海核电建设的必要性论述及对我国目前内陆核电厂址选择条件结合青海实情,并借鉴欧洲国家内陆核电建设成功的先进经验,为内陆核电在青海省的突破和可持续发展创造有利条件。     

电力监控软件在配电系统中的应用

介绍了基于Acrel-3000电力监控软件和ACR220EK网络电力仪表,设计并实现了一套分散式采集和集中控制管理原理的配电自动化系统。系统实现了微机在配电室中无人管理的功能,省去了值班人员现场操作断路器的烦琐,提高了供电质量和管理水平,具有简明实用、投资少等优点。