基于模型预测控制的模块化多电平变流器桥臂能量控制策略

已有模块化多电平变流器(MMC)控制策略大多采用单一子模块电容电压参考给定的控制方式,存在无法分别控制不同桥臂子模块电容电压等不足。提出一种基于模型预测控制的MMC桥臂能量控制策略,通过引入桥臂能量共模分量和差模分量控制,实现各桥臂子模块电容电压的灵活控制;同时,基于MMC的暂态数学模型设计相电流及环流模型预测控制器,并引入电流误差反馈滚动优化,有效地实现了外部相电流和内部环流的解耦控制,使环流控制器具有能灵活实现环流抑制和环流注入的特性,且对系统参数不敏感。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

桥臂不对称情形下MMC无源性PI控制方法

考虑模块化多电平变换器（modular multilevel converter, MMC）桥臂不对称情形，针对环流基频分量不对称引起的dq解耦变换误差问题，提出基于双线性模型的无源性PI控制方法，实现故障相电容电压保持稳定、不对称环流分量的准确抑制、三相并网电流的平衡输出。在abc坐标系下，建立桥臂不对称情形下MMC双线性模型，完成非线性系统控制变量随状态变量同步变化的线性化转换，简化控制器设计，避免dq解耦变换引入的控制误差。从系统全局能量耗散特性出发，设计形式简单的无源性PI控制器，实现子模块电容电压纹波快速抑制，消除桥臂电流不对称性，同时确保闭环控制系统全局渐近稳定运行。基于Matlab的仿真结果验证了所提控制策略能够有效抑制MMC桥臂不对称的不利影响，具有响应快速、稳定性好、鲁棒性强的特点。     

基于准比例—谐振控制的MMC-HVDC环流抑制策略

模块化多电平换流器型高压直流输电(MMC-HVDC)系统三相桥臂之间存在的环流分量,直接影响系统工作特性,增加系统损耗。根据桥臂电流中含有二倍频分量的特性,构建了两相静止坐标系下模块化多电平换流器(MMC)的环流数学模型。为实现正弦输入的无差跟踪,设计了准比例—谐振(PR)控制器实现框图,并基于准PR控制器设计了环流抑制控制策略。相对于旋转坐标系下的环流抑制控制器,所提控制策略无须引入耦合便可实现解耦控制,减小了参数调节工作量,同时无须进行旋转坐标变换,减小了延时,提高了响应速度。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,验证了基于准PR控制的环流抑制策略的有效性。     

电网电压不对称时MMC-HVDC精确环流抑制控制

基于模块化多电平换流器(MMC)柔性直流输电被认为是最具竞争力的高压直流输电方式。基于PR控制器的MMC环流抑制策略已经得到广泛应用并能有效降低桥臂各环流分量,但在电网电压不对称时,桥臂环流中零序电流分量将进入直流侧引起直流电压/电流2倍频波动,现有控制策略不能很好地对其进行抑制。并且现有环流控制模型不能完全揭示MMC内部固有特性,这也阻碍了对MMC的进一步的理解和应用。针对以上两个问题,提出精确的环流控制模型,指出MMC内部环流电气量之间的相互关系。在此基础上,设计了新的环流抑制策略,在Matlab中搭建了±100 k V/300 MW MMC-HVDC仿真模型。仿真结果表明所提控制策略能同时降低桥臂环流和直流电压纹波,提高了MMC-HVDC故障穿越能力。     

模块化多电平换流器的建模与控制

分析了模块化多电平换流器（MMC）的拓扑结构及原理。基于MMC的桥臂电流,建立了新型的电磁暂态模型,其中包括桥臂电流中基波分量、直流分量和二次分量的线性化方程。在此模型基础上,针对MMC桥臂电流中各分量提出相应控制策略,实现了换流器系统的外部功率控制和内部环流控制。通过Matlab／Simulink对基于所述模型的控制策略进行仿真试验,结果表明了控制策略的正确性和有效性。     

基于微分平坦理论模块化多电平换流器环流抑制控制方法

针对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Convert,MMC)三相桥臂相间环流问题,基于微分平坦理论推导出一种环流抑制控制模型。通过分析MMC相间环流的产生本质,根据微分平坦理论的定义,选取系统的输入,输出和中间量,证明了设计出的环流抑制控制器满足微分平坦理论的条件。基于该理论设计的环流抑制控制器,能够大大降低桥臂电流中的环流分量,使其更接近正弦波。最后通过Matlab/Simulink搭建了相应的MMC仿真模型,在未影响MMC外部电压电流的情况下,仿真结果证明了该环流抑制控制模型的有效性,为环流抑制控制器的设计提供了一种新的思路。     

模块化多电平换流器分桥臂电流控制策略

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)电流控制系统大多基于d-q旋转坐标系,并将MMC上、下桥臂当成整体进行控制。为此,提出了MMC分桥臂电流控制策略。推导MMC单桥臂的开关周期平均值模型及小信号模型,并在此基础上设计桥臂电流闭环控制系统。该策略不仅能灵活控制MMC的交流输出电流和直流电流,而且能抑制上、下桥臂间的交流环流。算例结果证明了该策略的有效性。     

模块化多电平换流器直流输电控制策略

模块化多电平换流器高压直流输电(MMC-HVDC)系统的控制策略及电流内环控制器对其故障时的运行特性有着重要影响。设计了电网电压不平衡下负序电流抑制策略和对应的限流环节。为解决正负双序同步旋转坐标下电流序分量分解和控制器较多问题,构建了基于比例积分和谐振控制的混合电流矢量控制。此外为降低桥臂环流对系统运行的影响,在分析桥臂电流构成成分的基础上,针对环流序分量2倍频特点设计了桥臂环流抑制器。仿真结果表明混合电流矢量控制能够实现直流和2倍频交流电流信号的统一控制,达到了负序电流和桥臂环流的抑制效果。     

基于MMC桥臂电流的STATCOM不平衡补偿控制方法

为稳定模块化多电平静止同步补偿器(MMC-STATCOM)的综合补偿,其交流侧电流、内部环流和子模块电容电压均须加以控制。文章首先分析了MMC-STATCOM同时补偿无功和负序电流的原理;然后针对一般方法将MMC交流侧电流和环流分开控制,提出一种基于MMC桥臂电流的STATCOM不平衡补偿控制方法,以实现MMC内外特性的双重控制,减少了专门的环流抑制器,并采用准PR控制器进行MMC上、下桥臂电流的无静差跟踪,以减少控制系统的复杂程度;最后,在PSCAD/EMTDC中进行仿真验证,结果表明所提方法可以实现STATCOM综合补偿,同时能有效抑制MMC内部环流。     

模块化多电平换流器桥臂电流直接控制方案

通过分析模块化多电平换流器(MMC)拓扑结构,提出一种MMC桥臂电流直接控制方案,该方案对MMC上/下桥臂电流实施独立控制.建立了MMC系统小信号传递函数模型,对桥臂电流反馈控制策略进行了分析与设计.以MMC并网逆变器为例,结合多层次电容电压平衡控制策略,得到了基于桥臂电流内环控制的MMC综合控制方案,以实现网侧电流控制及电容电压平衡控制.仿真结果表明,所提出的MMC桥臂电流直接控制方案具有优良的动静态特性,并能有效抑制三相内部环流,验证了该方案的可行性和有效性.     

模型预测控制方法在主动配电网协调控制中的应用

基于主动配电网分层协调控制的特点与储能系统的控制特性,提出应用于主动配电网自治区域的协调控制的模型预测控制方法,并利用动态矩阵控制算法在Matlab 中对主动配电网储能的协调控制进行了场景仿真。仿真结果表明,应用预测控制方法的区域控制器比传统的 PI 控制器有更好的性能。     

互联电网CPS标准下的自动发电控制策略

阐述了互联电网控制性能评价标准(CPS)下的自动发电控制(AGC)策略。提出了CPS调节功率分量这一新概念,并将其与比例分量和积分分量相结合,构成区域总调节功率。进一步根据区域控制偏差(ACE)和频率偏差的大小与方向,对区域总调节功率予以修正,以进一步提高CPS指标。最后提出了根据区域总调节功率而不是ACE来划分AGC控制区域的方法。这些控制策略有利于提高电网频率控制质量,体现了紧急情况下互联电网各AGC控制区之间的相互支援,在多个大电网的实际应用中取得了良好的效果。     

基于三自由度内模控制的永磁同步电机矢量控制方法

针对传统内模控制方法不能兼顾系统跟随性、抗干扰性和鲁棒性的问题,提出了一种基于三自由度内模控制的永磁同步电机矢量控制方法。该方法基于永磁同步电机矢量控制系统,分析了系统实现稳定性和鲁棒性的条件,根据永磁同步电机矢量控制系统的稳定性和鲁棒性条件设计了反馈控制器、反馈滤波器和前馈控制器,从而实现分别对永磁同步电机矢量控制系统的跟随性、抗干扰性和鲁棒性三种性能的优化控制,提升永磁同步电机的控制性能。仿真和实验结果验证了基于三自由度内模控制的永磁同步电机矢量控制方法的正确性和有效性。     

采用计算智能和滑模控制相融合的轮式驱动电动车牵引控制系统

设计了基于滑模变结构和计算智能融合控制的轮式驱动电动车牵引控制系统。该方案由基于计算智能的控制器迭代形成控制信号,采用滑模控制来训练控制器的参数调整率。研究结果表明,控制器不仅保证了被控系统的运动状态能跟踪理想的运动轨迹,消除了常规滑模控制中存在的颤振现象,而且加强了控制器对系统不确定参数的适应性,从根本上提高了牵引控制系统的鲁棒性。     

火电厂电气监控系统接入DCS方式的分析

分析了火电厂电气监控系统（ECS）接入集散控制系统（DCS）的3种模式：硬接线、硬接线+通信、全通信,探讨了不同模式的优缺点和应用中存在的问题,认为硬接线+通信方式是目前火电厂ECS接入DCS的主流解决方案,大大提高了ECS的自动化水平,但目前在应用中还存在ECS与DCS的通信受限、ECS的电气维护和管理功能不十分完善等问题,通过技术的改进、参与各方的密切配合,相信这些问题会很好地得到解决,随着通信技术的日趋成熟和稳定,完全取消硬接线的全通信方式也一定会逐步得到推广。     

多时间尺度协调的区域控制偏差超前控制方法

根据机组响应控制指令时间长短不同,提出一种多时间尺度协调的区域控制偏差(area control error,ACE)超前控制方法。首先分析了现有ACE超前控制方法的不足,给出目标时刻控制区理想总发电的预测模型;然后分析了计划机组计划与执行的关系,提出计划机组出力偏差的预估方法;进而综合考虑总发电、计划机组发电和自动发电控制(auto generation control,AGC)机组的希望运行点,计算出目标时刻协调AGC机组的希望总出力;最后,通过一个优化模型把协调AGC机组的希望总出力分配到各协调AGC机组上。文章所提方法已在四川电网投入现场试运行,结果证明了该方法的可行性。     

含规模化风电场/群的互联电网负荷频率广域分散预测控制

由于风电输出功率具有较强的随机性,规模化风电场/群的并网对互联电网负荷频率控制提出了更高的要求。在分析单一风电机组及规模化风电场有功输出特点的基础上,建立计及风电场/群有功输出的互联电网负荷频率控制模型。以广域相量测量系统为技术平台,建立基于模型预测控制的含规模化风电场/群互联电网的负荷频率分散预测控制模型。以典型双区域负荷频率控制模型为例,考虑不同风电渗透率情况。仿真研究结果表明,所提基于模型预测控制的负荷频率分散控制模型不但能够有效地跟踪风电输出功率的随机波动,维持系统频率及区域间交换功率在较小的范围内变化,并且控制效果明显优于常规PI型负荷频率控制器。     

电网扰动控制标准及其应用

随着互联电网的发展，电网中扰动所造成的影响将由单个区域发展到相邻的互联区域，这对电网的安全稳定运行产生了严重威胁。由于扰动造成的电网连锁事故时有发生，扰动控制的重要性逐渐显现。北美电力可靠性协会(North American electric reliability council，NERC)提出的扰动控制标准(disturbance control standard，DCS)明确具体、可操作性强，为互联系统的安全稳定提供了一种有效的控制方法。文章介绍了NERC制定的DCS的发展历程，阐述了DCS的控制机理及其在国内外应用的情况，同时针对DCS做了相应的事例分析，并提出了基于DCS的电网扰动控制策略。     

Cooperative Control by System Voltage Control Equipments in Consideration of Reducing Capacity of STATCOM

In recent years, the number of renewable energy sources (RESs) such as photovoltaic generation systems and wind power generation systems connected to the grid has been increasing as a way of reducing negative effects on the environment. The outputs of these RESs vary rapidly because of the influence of the weather and the conditions of the location. Therefore, there are concerns that the point voltages in a distribution system may vary drastically and that the voltages may deviate from the appropriate voltage range as a result of the influence of the RES connected to the distribution system or to the diversification of loads. Furthermore, there are concerns about adverse effects on electric power quality, such as voltage imbalances and harmonics. In this paper, we propose a cooperative voltage control method for a distribution system using system voltage control equipment in order to reduce the capacity of the static synchronous compensator. Numerical calculations were performed in order to verify the validity of the proposed method.     

基于IEC 61970标准的多控制中心间无功电压协调控制信息交互模型设计

标准化是未来控制中心信息交互的发展方向。基于IEC 61970标准,提出一种适用于多控制中心间无功电压协调控制(coordinated automatic voltage control,CAVC)的信息交互模型。首先分析CAVC信息流内容,给出用于信息交互的协调控制模型定义;对公用信息模型进行扩展,设计出CAVC标准化信息模型;基于组件接口规范,设计CAVC标准化信息交互接口,并给出其信息交互框架和信息交互数据流程;该信息交互模型在实现智能电网条件下CAVC的多控制中心间信息交互方面具有广阔的应用前景。