区域自治型单相/三相多微网多时间尺度递阶控制

随着微网大规模推广应用,地域上较为相近的多类相序微网可互联形成单相/三相混联多微网系统。针对脱离配电网情况下所形成的区域自治多微网,提出一种多时间尺度集散式递阶控制策略,包括秒级分散式实时控制、分钟级集中式协调和小时级动态孤岛切换。其中,分散式实时控制基于各子微网自身稳定运行裕度实现源—荷—储功率调节,平抑光伏和负荷功率波动的同时跟踪联络线功率;集中式协调考虑分散式控制的弃光切荷量以及三相不平衡度约束,基于多目标混合整数规划实现源—荷—储集中式优化进行全局功率分配;动态孤岛切换通过组合互联方案决策实现区域多微网整体资源配置最优。经仿真实例验证,所提策略可实现单相/三相多微网多时间尺度递阶控制,实现应对源—荷波动的源—荷—储协调控制,有利于多微网离网的安全高效运行。     

单/三相光储型多微网并离网切换策略

随着微电网工程的推广应用,多个地域邻近的单微电网因某种需求而互联形成多微网系统。由于多微网系统拓扑结构复杂,具有多种运行模式,如何实现多微网系统在多种运行模式下灵活无缝切换成为亟待解决的问题。针对单/三多微网系统,提出相应的并离网切换策略,包括主动并网转离网、被动并网转离网和离网转并网策略。其中并网转离网切换策略针对单相微电网接入引起的离网多微网系统三相功率不平衡问题,提出单/三相多微网联络线功率调节算法;离网转并网策略考虑系统容量提出并网顺序方案。最后基于广东省绿色能源技术重点实验室(CET LAB)多微网平台对所提策略进行实验验证,证实了所提策略的有效性和实用性。     

基于柔性直流互联的多微网集成聚合运行优化及分析

为解决多微网集成聚合控制与运行管理问题,提出一种多微网柔性直流互联方案及多目标优化调度方法。首先介绍了多微网柔性直流互联结构和电压源型变流器(VSC)模型。然后,以微网中电压波动最小和系统网损最小为优化目标,综合考虑交流系统、直流系统和VSC的运行约束,提出了基于柔性直流互联多微网的多目标优化模型。最后,采用改进非劣排序多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)和交直流混合潮流算法对多目标优化模型进行求解,得到帕累托(Pareto)最优解集,针对Pareto最优解集中解的数量大的问题,提出采用模糊聚类法对Pareto最优解集进行筛选,得到最终优化调度方案。对算例进行了仿真分析,结果表明所提模型和算法能够有效抑制微网电压的波动,进而提高可再生能源的渗透率,同时保证系统的经济运行。     

中国多微网系统发展分析

随着微网大规模接入电网,一定区域内多个邻近微网互联形成多微网系统。在微网向智能电网发展的过程中,多微网系统成为继单微网之后的新型电网研究热点。选取广东省绿色能源技术重点实验室(CET Lab)多微网系统为研究平台,详细分析了当前主流多微网系统基本结构组成。按其典型应用场景,主要介绍偏远地区型、家庭小区型、办公楼宇型、工业园区型和实验研究型这五种多微网系统类型,并选取相对应类型的国内实际多微网系统进行场景应用分析。最后,结合目前多微网系统研究较为关注的规划设计、模式切换、优化运行和控制装置四个方面,对多微网系统的关键技术进行探讨与展望。     

考虑市场环境的多微网分散协同调度方法

多微网系统接入配电网后，会对配网运行造成较大影响，该文结合市场环境下双边交易模式，提出含多微网主动配电系统的双层优化模型。下层优化模型为多微网分散协同调度，采用原对偶内点法求解微网公共连接点的节点电价，同时设计了一种分散式的协同调度策略以确定微网间的交换功率，从而实现多微网系统的经济运行；上层优化模型为配网运行优化，针对多微网接入后带来的配电网运行问题，建立了一种以配电网网损最低为目标函数的配电网重构模型，并采用二进制粒子群算法求解该模型，得到了配网运行的最优方案。通过两层优化实现了含互联微网配电系统的安全经济运行。最后，以3个互联微网系统接入IEEE 33节点配电系统为例，验证了所提调度方法的有效性和合理性。     

柔性互联微网模式紧急切换平滑控制策略

微电网与柔性多状态开关构成的柔性互联多微网是构建以分布式电源为主的新型配电网的主要途径之一。为解决互联微网紧急状态下模式切换产生的冲击,提出微网和柔性多状态开关协调控制的平滑切换策略。分析功率调节、过渡状态、紧急控制3个阶段的特点,提出微网储能自适应下垂系数控制方法,解决切换时延过程源荷失衡造成的电压与频率稳定问题,提出协同相角补偿-协同控制切换-预同步的柔性多状态开关平滑切换方法,平抑切换瞬间柔性多状态开关初始相角和控制方式突变造成的冲击。利用PSCAD/EMTDC建立柔性互联微网仿真模型,验证所提策略可有效抑制微网模式紧急切换冲击,实现微网的持续安全稳定运行。     

配网故障情况下单三相多微网平滑切换控制

配网故障情况下,多微网平滑切换至区域自治状态是多微网稳定运行的关键技术之一。提出一种基于集散式的非计划并网转离网切换策略:首先各子微网在多微网并离网开关切断的同时,采用分散自治控制策略以减轻主电源出力负担;接着,在考虑单三相多微网不平衡度约束的情况下,通过基于改进型快速粒子群算法对光伏及负荷出力及接入情况进行混合整数规划,以实现负荷和光伏的集中式恢复。仿真结果表明,所提的集散式控制策略可有效实现单三相多微网在配网故障情况下由并网状态切换至离网状态的无缝平滑过渡。     

微网用分布式电源变流器下垂特性控制策略

分析了微网用分布式电源变流器的工作原理和基于基波电压的等效模型,提出了一种新的微网用分布式电源变流器控制策略。其中基于电压源输出特性的内环电压矢量控制策略,实现了变流器从并网状态到离网状态的无缝切换;基于下垂特性的外环功率控制策略,保证了微网内多台分布式电源变流器的无互联信号线并联应用;基于平移下垂特性曲线的电网二次同步控制策略,实现了变流器离网状态到并网状态的无缝切换。本文对所提出的这一控制策略进行了详细的理论分析,并利用多台容量为25kVA的微网用分布式电源变流器组成的微网系统实验电路,通过实验结果验证了这一控制策略的可行性。     

串联结构多微网并离网模式切换控制策略

相邻区域内的微电网因互联互供所需可组成多微网系统。在研究单微网的锁相环控制、联络线功率和相位调节的基础上,针对串联结构多微网的结构特点,提出一种多微网并/离网模式切换控制策略。对于离转并模式切换,在不同初始相角和储能频率参考值的情况下,计算相应的离转并切换时间。对于并转离模式切换,根据主动和被动并转离两种情况,对子微网储能输出功率和联络线功率进行调节。仿真结果验证了该控制策略可实现串联结构多微网并/离网模式快速切换。     

单三相混合供电制式多微网联网路径搜索及源荷储恢复策略

配电网供电恢复后,为实现多微网内各区域自治系统稳定及快速有序地并入配电网,提出一种考虑稳定性和联网时长的单相/三相(简称单三相)混合供电制式多微网联网路径搜索算法及源荷储恢复策略:基于单三相混合供电制式多微网图论模型,将联网路径搜索转换成最小生成树问题,利用改进Prim算法进行最短路径搜索;联网完成后,通过基于混合整数规划的粒子群算法,将多微网区域自治时被切除的次要负荷、被限制的新能源出力以及储能电池的电量进行集中式恢复。基于DIg SILENT的单三相多微网仿真平台对所提算法进行仿真验证,证实了所提算法的有效性和实用性。     

适于微电网可控开关无缝切换的无源网络优化设计

含可再生能源的分布式发电系统在配电网和微电网中的渗透率正日益提高,供电可靠性得到提高。但配电网和微电网中大量敏感负荷对电压质量的要求日渐严格,要求外部电网故障时微电网工作状态能"无缝切换"。针对现有微电网与外部电网连接的可控开关方案在无缝切换过程中存在的问题,文中提出了一种适于微电网可控开关无缝切换的无源网络优化设计方案。在外部电网发生电压暂降时刻实现微电网向孤岛模式的无缝切换,确保敏感负荷的可靠运行,同时也有效实现微电网公共连接点电能质量问题的综合治理。通过数学建模和数值计算确定了无源网络的优化设计方法,建立了典型算例的PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了该方法的有效性。     

区域自治型单三相多微电网实时模型预测控制

随着用户侧微电网工程的逐步推广,一定区域内不同相序的微电网可联结成单三相混联的多微电网系统。针对脱离配电网情况下所形成的区域自治型单三相多微电网,提出一种基于模型预测控制的实时控制策略。所提策略根据多微电网集散式分层控制架构,考虑三相不平衡度,以实时联络线功率与给定参考值的偏差最小为控制目标,构建多输入、多扰动、多变量的动态预测模型,再将其转化为混合整数非线性规划问题进行求解,同时引入反馈校正环节进行预测误差修正,实现滚动式的有限时域闭环优化。仿真结果表明,所提策略可实现区域自治型单三相多微电网实时源、荷、储的功率调节,平抑源、荷的出力波动,跟踪联络线功率以满足三相不平衡度约束,有利于区域微电网的规模化推广。     

微网无缝切换控制策略研究

为缓解微网模式切换时带来的电压、电流冲击,通过对微网无缝切换关键技术分析,提出基于频率扰动的微网有差预同步控制方案。为保证储能逆变器控制策略同步平滑切换,提出了基于VSG及电流权值调节的无缝切换控制策略。为实现控制策略的软转换,令VSG控制与PQ控制共用电流内环,并通过电流权值调节2种控制策略的外环参考电流实现平滑过渡,保证了控制策略与PCC点开关的同步切换,避免了物理开关切换造成的电压、电流冲击,有利于微网的稳定运行。仿真验证了所提控制策略可行性和有效性。     

基于无缝切换技术的三相不平衡换相开关研究与设计

应用三相不平衡换相开关可缓解低压配电网中三相电流不平衡现象,但目前分换相开关的相序切换原理过于简单,存在换相过程断电时间长、电压和电流畸变严重等问题,限制了其广泛应用。为此,提出了一种以功率因数校正电路与逆变器电路为基础,由初始阶段、当前相跟踪阶段、切换相跟踪阶段以及换相完成阶段4个阶段组成的整体换相方案。首先通过功率因数校正电路与逆变电路使得将要相互切换的两相的电压调整为同幅、同频与同相,然后电力电子开关完成换相动作,最终实现相间的无缝切换。仿真与实验结果表明,所提出的方案保证了换相过程的不间断供电,同时改善了电压和电流的畸变问题。     

220 kV三相V/V接线一体化牵引变压器的研究及应用

通过分析电气化铁路牵引变压器的单相接线和三相V/V 接线的原理, 指出后者可以降低电网的三相不平衡度。结合浙赣铁路电气化外部供电方案的研究, 对牵引变电所接入系统后的公共连接点在系统多种运行方式下的三相电压不平衡度进行了计算。针对公共连接点三相电压不平衡度超出国标的情况, 提出采用220 kV 三相V/V 接线一体化牵引变压器来降低三相电压不平衡度的方案, 并在浙赣电气化铁路中进行应用, 解决了重载铁路三相供电不平衡问题。     

Analysis of three-phase zero-voltage switching with synchronousstart

The analysis of three-phase zero-voltage switching circuits (star-connected load without neutral connection as well as line-controlled delta-connected load) with resistive load is presented. The system is started in the same way as a single-phase system with zero-voltage synchronous switching, and after 90° the system reverts to three-phase. Results show that, although there is a small DC component in the load voltages, their amplitudes decrease as the number of cycles in the time base is increased. It is also shown that the configurations discussed have approximately the same characteristics as the one-phase integral zero-voltage switching scheme for larger values of the time base. Experimental results obtained with a prototype unit are given to verify the analysis     

单相PWM整流器定频模型预测功率控制算法

针对传统单相PWM整流器开关表直接功率控制算法的系统功率脉动大、开关频率不固定、网侧谐波高等问题,借鉴三相PWM整流器的模型预测直接功率控制(MP-DPC)算法,提出了一种基于占空比优化的单相PWM整流器MP-DPC算法。首先,依据瞬时功率理论,通过虚拟坐标系构造网侧电压与电流的旋转矢量,给出了一种单相系统功率求解算法;然后,研究不同开关状态对系统功率的影响,给出了单相PWM整流器最优开关状态选择与占空比求解的MP-DPC方法;最后,分别对滞环开关表DPC与MP-DPC算法进行了计算机仿真及半实物实验对比研究,结果表明:与滞环开关表DPC算法相比,该MP-DPC算法具有控制精度高、开关频率恒定、网侧电流谐波含量低等优点,也验证了该算法的有效性和优越性。     

单周控制技术在有源电力滤波器中的应用

单周控制法具有结构简单、控制精度高、响应速度快等优点,故文中对基于单周控制原理的单相、三相三线制和三相四线制有源电力滤波波器的工作原理、控制方法及特点进行了介绍。     

Switching frequency and multiple connection at a bulk power self-commutated converter system

This paper describes which is better, e.g., a single bridge or multibridges, what switching frequency is best, at a bulk power converter system for static var compensation from the viewpoint of power loss, utilization rate of power devices, distortion factor of current and voltage waveforms, control response and reliability. This study shows that multiple connection of single-phase bridges with a one-pulse PWM and that of three-phase bridges with a three-pulse PWM are superior to a three-phase single bridge with multiple-pulse PWM. These results are quite different from general considerations in UPS or general-purpose motor drive systems, where higher switching frequency has resulted in less harmonics, better response and smaller size. At a bulk power converter system, many power devices are required, thus multiple connection can easily be applied without the sacrifice of economy. In addition, it is very important, that the newly adopted control strategy provides very quick transient response at the lowest (fundamental) switching frequency.