多馈入光伏并网功率解耦与直流电压独立控制

为提升多路馈入的光伏组件最大功率捕获及发电量,提出了一种T型三电平光伏并网逆变器功率解耦与直流母线电压独立控制方法。首先建立了T型三电平并网逆变器的数学模型,从功率守恒角度推导了正负母线的输出功率与d,q轴占空比的数学关系,指出了通过控制正负母线的输出功率可实现正负母线电压独立控制。在数学模型的基础上,进一步讨论和分析了系统控制环路,并给出了两路直流母线电压相互解耦的控制方法。最后,通过额定功率为125 kW的两路馈入T型三电平并网逆变器样机验证了此处所提控制方法的正确性和有效性。     

基于CFD的储能变流器功率单元结构和散热研究

针对储能变流器功率单元体积小、功率密度高、运行环境条件差的特点,对该功率单元结构和散热参数进行设计和优化。采用SolidWorks进行3D建模,采用计算流体力学(CFD)有限元分析软件进行散热仿真,求得该单元在设置的结构参数和环境条件下散热器的表面温度,并将其与测试结果进行了验证,以翅片数、散热器进出风口面积、散热器材料、风机流量压力、发热功率、热管数量作为设计变量。研究结果表明:散热器翅片数量和间隙设计、风机的合理选型设计、热管的使用使功率单元的散热效率提升,体积减小,成本降低,该功率单元散热完全可满足使用要求。     

沟槽式与烧结式功率模块的热性能优化实验

为提高功率模块的散热效率,此处将烧结铜粉式热管、沟槽式热管分别与3种不同结构的散热器组合,形成9种中央处理器(CPU)散热模块,探究热管放置方式、热管类型及不同热流密度下各散热模块热性能的分布规律及传热系数的变化趋势,以期获得最高效的散热方式。实验结果显示:在该实验工况下,L_3-3号CPU散热模块散热性能最优,该模块热阻降低了46%;对比沟槽式热管,烧结铜粉式热管的热阻降低了34%;旋转180°条件下烧结铜粉式热管热阻较沟槽式降低了48.9%,具有更快的启动速率与更高的毛细压力,更适合与散热器结合组成高散热模块;正交实验热管极差较散热器极差降低了3.6℃,证明平板热管对高散热模块影响更大。     

基于载波重组的级联逆变器功率均衡策略

PD调制策略作为多载波调制策略中应用最广泛的一种,应用于级联H桥(CHB)逆变器时存在级联单元输出功率不均的问题。针对这一问题,通过分析载波周期输出、垂直互换与级联单元功率平衡角,提出了基于载波重组的级联逆变器功率均衡策略。以四单元CHB逆变器为例,可在任意功率因数下减弱半输出周期功率不均衡程度,并在两个输出周期达到功率均衡。此外对功率均衡方案进行了优化,减少了一半的载波数量并降低了调制难度。最后通过仿真与实验对理论分析及功率均衡方案的可行性进行验证。     

交直流配电网中柔性软开关接入的规划-运行协同优化方法

含分布式源-储-荷的直流配电系统需要通过柔性软开关等电力电子化配电设备与交流系统互联,构成的交直流混合系统不仅可以提高系统整体的可靠性,还可以通过灵活的潮流控制优化系统运行方式,并降低系统损耗。由于用以交直流系统互联的柔性软开关接入方案对全系统可靠性和最优运行方式都有影响,针对这一规划-运行协同问题,首先提出了交直流混合系统的改进显式可靠性计算方法,进而建立了考虑可靠性经济成本和网损的交直流混合配电系统规划-运行协同双层优化模型。上层模型基于加权功率传输分布因数,以系统传输损耗最优为目标确定柔性软开关的接入方案,下层以可靠性成本最低为目标获取交直流混合系统的最优运行方式。最后,在算例系统中进行了仿真对比验证。结果表明,所提出的规划-运行协同优化方法能够有效提升交直流混合系统的可靠性和经济性。     

计及时间演变和空间相关的多风电场短期功率预测

针对多风电场站和多时间步的日前风电功率预测问题,提出了同时计及单风场功率时间演变和多风电场间空间相关的深度时空融合多风电场短期功率预测模型。它由门控循环单元、多核卷积层和时变模式注意力机制共同构成。首先通过门控循环单元和多核卷积层分别提取各风电场历史风电数据的时序和多周期特征;然后引入时变模式注意力机制对多风电场时变特征的演变模式赋予相关性权重,同时实现对多风电场功率时间演变规律的纵向追踪与横向对比。中国北方某风电基地实际算例结果表明,所提预测模型能有效利用风电功率时空特性,与现有多种预测模型相比具有更高的预测精度和更强的风功率时变模式学习能力。     

基于自适应虚拟阻抗控制的孤岛微电网电能质量优化策略

随着大量不对称负载以及非线性负载的接入,孤岛微电网的电能质量问题日益凸显,如何合理分配不平衡和谐波功率成为关键。目前提出的分配策略多致力于实现谐波和负序电流的均分,降低过载风险,但忽略了不同逆变器改善电能质量的差异性。为此,以充分利用逆变器的剩余容量为核心思想,文中提出了一种以改善微电网电能质量为目标的功率分配策略。所提控制策略将剩余容量与输出的非基频功率之差作为输入,自适应调节基波负序和主导谐波频率处的虚拟阻抗,从而保证了逆变器在稳态工况下不过载,并为谐波电流和负序电流分别提供阻抗尽可能小的流通路径,达到改善微电网电能质量的目标。为保证虚拟阻抗调节的稳定性与快速性,基于根轨迹分布确定了虚拟阻抗稳定域范围,并提出了一种改进的变参数积分控制方法。最后,通过仿真和硬件在环实验验证了所提控制策略的可行性与有效性。     

考虑碳排权供求关系的多区域综合能源系统联合优化运行

随着全国碳排放权交易市场的开放,研究碳交易对于多区域综合能源系统的低碳经济运行具有重要意义。首先,针对目前碳交易成本计算既没有计及碳排权购买量约束,也没有考虑区域综合能源系统之间碳排权供求互动的问题,提出一种考虑碳排权供求关系的碳交易成本联合计算方法;然后,计及区域综合能源系统之间的功率交互,建立了基于纳什谈判的多区域综合能源系统合作博弈模型;接着,将合作博弈问题分解成两个子问题分步求解,并采用控制变量法分析了碳交易成本联合计算与区域综合能源系统之间功率交互对系统的影响;最后,通过三区域综合能源系统仿真算例进行多场景对比分析,结果表明所提模型在显著降低经济成本的同时能够避免碳排放超标。     

基于固态变压器的交直流混合配电系统协调运行控制策略

基于固态变压器(solid state transformer, SST)的交直流混合配电系统对于大规模消纳可再生能源具有重要意义,可靠的控制策略是保障混合配电系统稳定运行的关键。提出了基于SST的交直流混合配电系统协调运行控制策略,子网内“源、储、荷”的控制策略可自主实现子网内部的功率平衡;低压级能够维持低压交流母线电压,并实现交直流子网的互济互助;隔离级耦合中压直流母线与低压直流母线,支撑中压直流母线电压;中压级能够构建中压交流母线电压,实现低压级与中压级的互相支撑,并且在离网和并网时均采用电压源输出形式,无需切换控制策略,配合预同步控制实现模式间的无缝切换。RTDS仿真结果表明,系统可采用统一控制策略,无通信实现基于SST的交直流混合配电系统的功率协调与多模式间无缝切换,验证了所提控制策略的有效性与可行性。     

适用于有界通信延迟的交流微网功率分配控制

研究了有界时延条件下交流微网的二次频率恢复和有功功率分配问题。针对分布式发电机组,提出了一种分布式动态事件触发控制法,该方法使用动态事件触发机制,可以极大地减少通信负担。通过Lyapunov函数对系统进行分析,得到了保证系统稳定、实现渐近频率恢复和有功功率分配的充分条件。在此条件的基础上,得到了所有时滞的显式可容忍上界。该上界可作为MG系统规划阶段的设计指南,提高了系统的实时运行安全性。最后,为了验证所提控制方法的有效性,在基于DSP控制器的OPAL-RT实时模拟器上进行了实验,实验结果验证了所提控制器的有效性和优越性。