线间多功能DVR的工作机理及仿真分析

动态电压恢复器(DVR)是一种电能质量的高效治理装置。提出了一种中压馈线间共直流侧的多功能DVR拓扑,包含两个串联型变流器。其中一组用于滤除馈线上非线性负载产生的电压谐波,并维持直流侧电压稳定。另一组具有动态电压补偿功能,可实现其他馈线上的电压扰动抑制,并在负载侧发生短路故障时,具有快速故障电流限制功能。结合滤波与稳压控制、电压电流双闭环比例谐振控制,分析了拓扑运行机理、切换过程。仿真结果验证了所提拓扑及控制策略的正确性。     

适用于微电网的集中式DVR拓扑研究

动态电压补偿器(Dynamic Voltage Restorer,DVR)是近年来使用最多的维持微电网敏感负荷电能质量的元件,但传统单个动态电压补偿器应对电压跌落时具有应用率低、运行经济性差和补偿时间短等缺点;而改进型馈线间动态电压补偿器(The Interline Dynamic Voltage Restores,IDVR)存在两条馈线不能同时发生跌落的局限性。提出一种集中式动态电压补偿器的拓扑结构,针对单一馈线电压跌落的情况,提高了补偿效果与补偿时间;针对多馈线同时跌落的情况,该结构可对多个敏感负荷同时补偿,并对重要元件优先补偿。仿真结果表明,该结构可提高动态电压补偿器的应用率,增强直流储能设备经济性,以及更好的补偿效果。     

一种适用于直流微电网的自适应下垂控制策略

下垂控制能够实现功率的按比例分配,在直流微电网中被广泛应用。然而由于线路阻抗存在差异,采用传统下垂控制的分布式单元在电压偏差和电流精准分配之间存在矛盾。为此,利用电压偏差截距补偿法和功率分配环节对下垂系数进行自适应调节,实现了直流微电网系统各个分布式电源功率的精准分配和电压补偿,并使用四端直流微电网仿真模型验证了所提出的控制策略的有效性。     

中压大容量DVR的拓扑结构及其控制方法研究

介绍了动态电压恢复器的电路拓扑和基本原理以及DVR的发展趋势,提出了中压大容量条件下动态电压恢复器的一种切实可行的电路结构。在此基础上,提出了基于瞬时无功功率理论的DVR软锁相方法和改进的DVR反馈控制方法。进行了系统的仿真研究。对DVR补偿单元进行了实验。仿真和实验结果均验证了软锁相方法是有效的,DVR的补偿效果也是令人满意的。     

微电网动态电压恢复器控制补偿策略研究

针对微电网中由于光伏、风力条件的不确定性,输出的电压跌落频率较高的问题,为减少对设备的损坏,保证电压的输出质量,作为保护的动态电压恢复器(DVR),采用负载电压外环、电容电流内环的双闭环控制,可提高输出电压的精度、系统阻尼性能以及负载适应能力。在补偿策略上,在不同情况下分别采用全相补偿和最小能量补偿法,以最终达到最满意的补偿效果。在理论分析基础上,通过Matlab仿真对上述方法进行验证,结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于实时拓扑识别的分布式馈线自动化控制方法

现有分布式馈线自动化(FA)算法大都针对具体的馈线拓扑结构与联络开关位置设计,馈线运行方式改变时需要重新调整算法。通过检测开关两侧电压,可以识别联络开关的身份并自动调整控制算法,但要求每一个分段开关两侧都安装电压互感器。提出通过智能终端之间的接力查询,自动识别馈线实时拓扑结构与联络开关位置。相邻分段开关的智能终端间通过交换故障电流检测信息,定位并隔离故障区段;联络开关处的配电终端根据馈线实时拓扑结构计算备供电源容量裕度,从而最大范围恢复非故障区段供电。根据所提方法建立FA系统,静模试验及现场运行结果证明了该方法能够自动适应馈线拓扑结构变化,快速进行故障隔离与供电恢复控制。     

基于馈线树动态拓扑的高容错故障定段方法

开关的投切和分布式电源的渗透使得配电网拓扑和运行方式复杂多变,给馈线故障定段带来挑战。提出把馈线拓扑分解为树枝和分叉区两种连接单元的馈线树故障定段法。通过智能馈线终端单元识别馈线上各开关的状态变化以实时更新馈线拓扑信息,计算树枝状态函数。根据节点共识容错判据进行故障区段可信度判断,进一步结合分叉区状态进行交叉验证。对节点信息正方向的定义以过流前潮流信息为基准,解决有源配电网故障电流的方向定义问题。最后通过算例验证所提方法的优越性。     

适用于柔性直流的辅助功率补偿下垂控制

目前,多端柔性直流互联系统中的模块化多电平换流站广泛采用下垂控制策略,可根据下垂特性曲线自主调节电压和功率。但是,该策略难以应对诸如换流站潮流翻转、换流站退出运行等突发工况下直流侧电压的异常波动。为此,建立了基于下垂控制策略的换流站线性模型,表明下垂控制使换流站调节速度难以满足突发工况的需求;在此基础上,针对突发工况下直流侧电压突变问题,提出了一种基于辅助功率补偿的改进型下垂控制策略。相比传统下垂控制,该策略无须改变换流站控制参数,稳定性更好,反应速度更快,抑制电压波动能力更强,较好地优化了直流互联系统应对突发工况时的性能,并通过仿真验证了该策略的有效性。     

有源滤波器直流侧电压控制方法研究

电力有源滤波器(APF)是一种重要的谐波及无功动态补偿装置,而控制直流侧电压,保证其稳定是保证电力有源滤波器具有良好补偿性能,实现同时补偿谐波和无功的关键。文章从能量补偿的角度出发,介绍一种新的直流侧电压控制方法。该方法从交流电网中输进合适的有功功率补充电力变换器的功耗,使直流电压恒定不变,使得装置的补偿性能良好。仿真结果证明了方法的有效性。     

DVR逆变单元补偿方法分析与研究

定量分析计算电网电压暂降时DVR逆变单元与电网的功率交换情况,详细研究逆变单元在各种补偿策略下的输出电压和有功功率与故障前后电网电压、负载电压和参考相量的具体关系,最后通过Matlab仿真研究各补偿方法。     

实现动态电压恢复器可靠与经济运行的方法

直流电容器上所存储的能量大小直接决定了动态电压恢复器(DVR)对电压跌落补偿的能力。提出了一种新颖的多DVR共用直流电容的方法,共用电容可以在补偿电压跌落的同时进行能量的补充,省去了为给电容补充能量而专门配制的整流设备,节约了DVR成本。对DVR控制电压跌落的策略进行了分析,结果表明在使用最小能量补偿法时,这种方法能可靠补偿线路深度、长时间的电压跌落。仿真表明了结果的正确性。     

光储直流微网能量协调控制方法

直流微网中分布式电源出力的随机波动性,不仅会引起直流母线电压大范围波动,还会影响系统的稳定运行。对此,提出了一种光储直流微网能量协调控制方法,实现了因系统功率供需不平衡引起的母线电压波动的快速平抑。该方法优先利用新能源为负荷供电,通过设定并网变换器和储能模块的工作阈值以协调管理各模块间的能量流动,避免直流母线电压小范围波动引起电力电子器件频繁动作,实现能量的最优利用。在并网状态下,直流微网通过并网变换器与大电网进行能量交换;在离网状态下,光伏模块与混合储能模块协调配合给本地负载供电。其中,考虑混合储能模块的充放电裕量,结合超级电容功率密度大和锂电池能量密度高的特点,混合储能模块让超级电容先工作来平衡系统瞬时功率,提高系统的动态响应特性,减少锂电池动作次数,延长使用寿命。锂电池工作后,可以配合超级电容调整直流母线电压,防止超级电容达到饱和的速度过快。仿真验证了所提方法的有效性。     

微网系统不平衡电压补偿控制策略

微网系统中负荷不平衡会造成系统中电压的不平衡,影响微网系统的供电质量。针对这一问题,文中首先介绍了微网系统逆变器的控制方法,然后基于下垂控制,分析了微网系统电压不平衡的原因。为保证微网逆变器端口和公共耦合点电压能同时满足供电质量标准的要求,提出一种采用微网中储能逆变器对逆变器端口和微网公共耦合点不平衡电压进行同时补偿的控制策略,对所提补偿策略进行了详细的阐述,最后通过仿真和实验分析验证了所提方法的有效性。     

级联动态电压恢复器的研究

配电系统电压跌落时,动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)可以维持敏感负荷侧的电压稳定。文中介绍了级联动态电压恢复器(interline dynamic voltage restorer,IDVR)的结构,该IDVR把不同馈线上2个或2个以上的DVR通过1个直流电容连接起来,当其中一个DVR补偿电压跌落时,另一个DVR对直流电容充电。文中还分析比较了DVR的补偿策略,指出基于最小能量补偿法的IDVR系统可持续补偿较严重的电压跌落,并将负荷电压外环、滤波器电容电流内环的双闭环控制方法应用到IDVR系统中,提高了IDVR系统的阻尼比。仿真实验验证了该IDVR系统的正确性和有效性。     

基于鲁棒扰动观测器的直流微电网电压动态补偿控制

针对直流微电网中母线电压控制问题,设计一种基于鲁棒扰动观测器的动态补偿控制策略,完成DC-DC变换器的电压补偿。首先,在直流微电网系统架构的基础上对母线电压波动进行理论分析。其次,建立直流微电网系统的DC-DC变换器状态空间数学模型,得到控制系统的输入输出关系。根据鲁棒双互质分解和尤拉参数化稳定控制器理论,得到基于鲁棒扰动观测器的控制架构,应用模型匹配理论反向补偿电流扰动所产生的输出值。通过线性矩阵不等式(LMI)方法求解电压环补偿控制器,并根据DC-DC变换器的动态结构图设计电流环补偿控制器。半实物仿真结果表明,该架构能够在不改变原系统结构参数的前提下,提升DC-DC变换器的动态性能,抑制负载投切、功率波动以及交流侧负载不平衡等引起的直流母线电压波动,增强系统的鲁棒性。     

基于电压下垂法的独立直流微网混合储能系统控制策略改进

针对独立直流微网中混合储能单元使用寿命问题,基于电压下垂控制的混合储能单元控制策略,提出了混合储能系统控制策略的改进措施。首先采用基于超级电容荷电状态的稳态功率修正策略,使超级电容在工作一段时间后荷电状态能够恢复至初始额定值,避免超级电容过充或者过放。其次,针对电池使用寿命问题,提出基于混合储能荷电状态的能量管理策略,以达到延长电池使用寿命的目的。最后通过Matlab/Simulink仿真分析,证明该方法在光伏输出功率改变条件下可有效延长电池与超级电容使用寿命。     

基于最小能量法的DVR控制算法

考虑动态电压恢复器(DVR)在不同的补偿方式下对装置的能量要求不同,针对如何实现DVR最小能量补偿进行研究,将电压补偿情况分为7种(5种为电压暂降情况,2种为电压突升情况),并根据每种情况的各自幅值、相角特点,计算DVR输出的补偿电压的幅值和相角,并给出最小能量补偿的依据.同时,在DVR传统结构上进行改进,以最新的三单相独立补偿取代传统的三相同时补偿,形成3个独立的充电电路、储能电容和输出补偿电路,提高了DVR的响应速度和精度,而且增加了抑制电压突升的功能.在Matlab/Simulink仿真软件下进行的单相电压跌落补偿试验,仿真结果显示,所提的补偿算法在不同电压突变情况下,均可对系统进行恰当的电压补偿,并能保证DVR消耗的能量最小.     

具有故障限流功能的线间直流潮流控制器及其控制方法

针对多端直流输电系统潮流调节和故障电流抑制两大难题,提出一种具有故障限流功能的线间直流潮流控制器(IDCPFC),可以实现线路电流灵活调节和直流故障电流抑制.首先,介绍了IDCPFC的拓扑结构、工作原理和等效电路,该结构具有模块化、可拓展的优势,在此基础上提出了电压、电流分时控制方法.然后,分析了所提IDCPFC在直流短路故障工况下的运行特性,提出了闭锁降压限流方法和过压旁路保护策略,研究了故障电流抑制能力的影响因素及参数选取.最后,在PLECS中建立了三端直流系统的仿真模型,仿真结果证明了所提IDCPFC在潮流控制、功率阶跃和故障限流工况下的有效性,并研制了小型样机验证了IDCPFC的潮流调节和故障限流功能.     

直流微网DC/DC变换器的虚拟直流电机控制策略研究

直流微网是小惯性系统,负荷频繁投切和新能源出力波动等因素都会影响母线电压的稳定。在直流微网系统中,往往通过储能单元维持系统功率平衡和母线电压稳定。针对储能端口双向DC/DC变换器,提出一种简化的虚拟直流电机控制方法,以增强系统的惯性和阻尼;建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析控制策略的稳定性和动态特性;对于动态响应初期母线电压的冲击性变化,提出输出电流前馈的小信号模型补偿方法,进一步平滑母线电压的动态过程;最后通过仿真分析验证了所提控制策略的正确性和有效性。