基于储能型SNOP功率反馈控制策略的研究与仿真

针对由于新能源发电出力的随机性和以新能源汽车为代表的新一代负荷接入配电网的不确定性所导致的功率不平衡问题,提出了基于储能型SNOP的功率反馈控制策略;该控制策略以交流系统有功功率不平衡所导致的频率差值作为反馈量,并通过功率电流环控制端口变流器的有功功率传输,从而实现根据有功负荷的变化进行有功潮流实时控制,同时储能的加入使SNOP高度集成为一种具有能量存储功能的能量中转装置,可以在一定范围内缓解功率波动,增大了SNOP的调度能力;随后利用DigSILENT/PowerFactory建立储能型SNOP的柔性互联仿真模型,通过投切有功负荷的方式验证了控制策略的有效性;仿真结果表明:该控制策略能够充分利用储能装置实时协调馈线之间的功率平衡。     

±300 kVar静止同步补偿器STATCOM控制系统

介绍了一种±300 kVar STATCOM装置的拓扑结构及其基于DSP的双CPU冗余控制系统的软硬件设计,提出了一种基于变结构神经网络模糊控制的内环控制和PI外环控制的双闭环控制结构.通过试验确定了逆变器的开关频率,并且对模拟冲击负载下的单负荷-无穷大系统中STATCOM进行试验.试验结果表明,该装置能够维持负载母线电压的稳定性.     

负载电流前馈双闭环控制逆变器的研究

电压环为PI调节器、电流环为滞环控制的瞬时电压电流双闭环控制策略以其易于实现,动态响应速度快等优点,在逆变器中得到了广泛应用。但在大功率的逆变场合,这种双闭环的控制策略无法提高逆变器的外特性。文中基于双降压式逆变器这种拓扑结构,分析了采用双闭环控制策略无法提高逆变器外特性的原因。研究了一种负载电流前馈双闭环控制策略,该控制策略在双闭环控制策略的基础上增加了负载电流补偿,提高了逆变器的外特性。研制了一台单相6kVA双降压式逆变器的原理样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

±300kVar静止同步补偿器STATCOM控制系统

介绍了一种士300kVar STATCOM装置的拓扑结构及其基于DSP的双CPU冗余控制系统的软硬件设计，提出了一种基于变结构神经网络模糊控制的内环控制和PI外环控制的双闭环控制结构．通过试验确定了逆变器的开关频率，并且对模拟冲击负载下的单负荷一无穷大系统中STATCOM进行试验．试验结果表明，该装置能够维持负载母线电压的稳定性．     

YNvd平衡牵引变压器部分运行特性的实验研究

新型YNvd平衡牵引变压器兼有斯科特与阻抗匹配平衡变压器二者的优点,它不但能改善电能质量,还可以避免电分相,提高牵引供电系统的运行效率和可靠性。本文通过模拟YNvd平衡牵引变压器的运行,对YNvd平衡牵引变压器在低压侧两相对称短路、低压侧α相短路和不同负载条件下的电气特性进行了初步的研究。     

液压能量调节型风力发电机组储能发电的恒频控制

为了消除风能波动性和间歇性对电网平稳运行的冲击影响,实现风轮捕获能量的储存与调节,将储能系统引入到液压型风力发电机组的泵控马达闭式液压系统中,利用AMESim软件建立了无风时独立依靠储能系统储存液压能驱动马达旋转的数学模型.针对这种新型液压风力机液压系统的组成和工作原理,提出了一种恒压差+恒转速的双闭环马达恒转速控制策略以保证储能发电时发电机始终工作在同步转速.对比分析了在恒压差单闭环与恒压差+恒转速双闭环控制作用下系统各变量的响应曲线和变化趋势.仿真结果表明所设计的双闭环马达恒转速控制策略可以使马达转速稳定在1 500 r/min,满足储能单独发电时对输出电能频率的要求.     

蓄电池超级电容混合储能双重解耦控制策略

蓄电池-超级电容器混合储能系统既可充分应用功率型储能器件的物理特性,又可优化蓄电池的充放电过程,是储能技术未来发展方向之一。本研究中提出了一种主从结构双重解耦控制策略,利用功率前馈解除了母线电压与扰动输入间的耦合关系,也抑制了耦合扰动输入对超级电容端电压的影响,将端电压有效维持在一定范围,解决了传统控制策略下超级电容的过充过放问题,简化了控制过程;而且在保证微电网稳定运行的同时,使得蓄电池的充放电电流变化平滑,降低其变化率,延长其使用寿命,并提高了微电网孤岛运行储能系统运行的可靠性。最后通过仿真分析,验证了所提控制策略的正确性。     

基于复合控制的无变压器并联混合型有源电力滤波器

无变压器并联混合型有源电力滤波器是一种新颖的有源滤波器拓扑结构.阐述系统主电路组成,给出无源部分的设计原则,提出将带有校正环节的复合控制和直流侧电容电压控制引入控制环路以获得指令电流的控制策略,继而通过三角载波控制实现实际输出电流对指令电流的跟踪.在Matlab环境下建立系统模型并进行仿真.仿真结果表明,应用该控制策略的滤波器可以有效地对负载谐波进行补偿,从而证明该控制策略的可行性.     

基于零电压直流均压电路和分层控制的中压级联有源滤波器

级联有源滤波器拓扑结构简洁,可不经变压器直接接入中压配网,但级联单元的数目大,控制繁杂,并且直流侧电容电压存在不均衡问题。该文提出一种中压级联有源滤波器分层控制策略,分离系统上层主功能控制和下层单元控制,扩大主控制计算的时间裕度,实现较复杂的控制算法,并保证系统动态响应速度;同时提出一种硬件辅助箝位电路及其软开关控制策略,实现直流侧电容能量交换与均压控制,并且通过相位与模式控制使辅助回路开关零电压(zerovoltage switching,ZVS)运行,提高辅助回路效率,降低开关噪声。仿真和实验研究证明:分层控制策略与软开关辅助箝位措施是实现中压级联有源滤波器的有效方法。     

结合随机空间矢量脉宽调制的静止无功发生器双序控制策略

针对采用传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的静止无功发生器(SVG)输出电流及电压中含有幅值较高的高次谐波分量问题,提出一种将双随机SVPWM与SVG双序同步相结合的控制策略。首先,在三相三线制系统中将不平衡负载电流与SVG补偿电流分别进行正负序变换,采用基于前馈解耦的电压、电流双闭环控制对正序无功及负序分量进行同步补偿,其中电压外环采用模糊PI控制器以稳定直流侧电压。然后,采用随机开关频率与随机脉冲位置相结合的双随机SVPWM技术,以获得更宽的谐波频谱,优化并网电流波形。不同工况下的仿真及实验表明:所提控制策略可大幅削减SVG输出电流及电压的谐波幅值,驱散集中于开关频率及其整数倍处的谐波能量,获得连续的功率谱密度;实验中采用此控制策略的并网电流谐波畸变率降低至3.88%,功率因数提高到0.972,验证了此控制策略的有效性。     

可变速抽水蓄能发电技术的应用与进展

 可变速抽水蓄能可成为电网负荷频率控制、平衡可再生能源发电出力波动的有效手段。论文在介绍可变速抽水蓄能整体结构的基础上,重点介绍了交交方式和交直交方式变频励磁单元的拓扑和构成。说明了交交方式具有器件少、可靠性高、易于大容量化等优点,但存在频率只能整数倍减小、无法实现大范围连续调节、响应速度较慢等缺点。而交直交方式具有频率可大范围连续调节、响应速度较快等特点,其性价比呈快速上升趋势。分析了机组在发电方式和电动方式时运行的变速原理和调节过程。通过发电出力与转速的关系曲线说明通过转速控制实现最佳出力的过程。通过泵类负荷输入功率与转速的关系,描述了电动方式下调节转速对电网功率调节的作用。综合考虑能量平衡、波动负荷与可再生能源发电出力跟踪控制及电压稳定控制的需求,形成参考功率。在此基础上,采用d-q解耦方法实现可变速机组有功与无功功率的控制。最后,通过电网功率调节、电压波动控制及风电功率波动抑制示例,阐述了可变速机组对电网运行的控制作用。     

含多种形式能源发电的微网状态转换协调控制策略

针对包含多种连续性和间歇性DG、储能装置以及敏感负荷的微网,提出了一种基于状态转换的协调控制策略。以微网中允许出现的有效运行状态为基础,通过将微网当前运行状态和触发事件作为中央控制器的输入变量,各可控元件的控制方式作为输出变量,制定微网运行状态转换方案。为保证敏感负荷的可靠供电,考虑微网所有运行状态下系统频率无差调节和储能装置的容量限制,提出了笔者定义运行状态下各元件相应的控制方式和状态转换触发事件。利用PSCAD/EMTDC软件仿真分析了3种典型的运行状态转换过程,结果表明所提协调控制策略能够保证本地敏感负荷不间断供电,实现了微网状态之间的平滑转换和频率无差调节。     

工业微电网分组储能控制策略

工业用户对于微电网的应用有着极大的经济性和可靠性要求.可再生能源发电的不确定性,和储能充放电损耗过高,影响着微电网的经济性;同时,一般的微电网系统并没有备用储能,影响着微电网的可靠性.针对上述问题,提出了一种应用于工业微电网系统的分组储能控制策略.将储能分为三组分别进行优化调度,减少了可再生能源发电不确定性对微电网的影...     

含源网络中复合储能式电力电子变压器的协调控制

因电力电子变压器（PET）自身难以应对电网电压的跌落或中断,为提升含源网络中PET低压直流侧的电能质量,文中拟将多类型复合储能系统的多端口DC / DC变换器与光伏系统相结合、以应用于工程实践。文中首先对多端口蓄电池采用能量流均衡控制进行优化,使各荷电状态接近同一值。后引入超级电容补偿负荷突变时的高频分量,减小充放电对蓄电池的冲击。再采用功率分配型控制对光伏系统进行并网,与复合储能系统进行协调控制,从而快速有效调节功率,对系统的稳定性进行优化。仿真结果表明,光储协调控制能提高PET的功率补偿能力以及对新能源的消纳能力,验证了光储系统应用在低压直流侧的有效性,提高了系统的可靠性和稳定性。     

低压微网多逆变电源的综合控制策略设计

针对微电网通常是接入低压配电网的情况,分析了低压微电网输电线路与传统高压输电线路阻抗比的差异,对低压微网功率传输进行了理论修正.在此基础上采用不同的控制策略对低压微电网进行综合控制,联网模式下为了执行支撑本地电压和调节馈线潮流,微电源采用PQ控制策略;孤岛模式下为确保负荷能各自快速分担负载和电压频率稳定,微电源采用电压频率V/f下垂控制.为保证逆变器输出阻抗与线路阻抗相匹配,在逆变器控制策略中引入阻性虚拟阻抗,根据低压线路参数呈阻性的特点,对传统高压大电网下垂特性进行修正,通过旋转坐标正交变换矩阵,对电压频率V/f下垂控制进行了改进,使得传统的V/f下垂控制得以扩展应用于低压微网中.仿真验证分析,证明了低压微电网系统下设计的综合控制策略能够保证系统与运行的稳定性和可靠性.     

由光伏直接供电的电动汽车无线充电系统控制策略

为提升光伏发电的就地消纳能力,弥补电动汽车有线充电存在的弊端,通过提出一种含电动汽车无线充电的直流微网拓扑结构,研究了由光伏直接向电动汽车供电的控制方法。该拓扑以光伏发电系统为基础,新增了以蓄电池、超级电容器组成的混合储能模块,光伏系统在为充电站自身负荷供电的同时,向电动汽车供电,对系统中各部分进行优化并提出相应控制策略。Simulink仿真与实验结果表明:混合储能模块可有效平抑光伏输出功率的波动;磁耦合谐振式无线电能传输方式可提高电动汽车充电效果;在保证电动汽车稳定充电的基础上促进了光伏消纳。验证了所提拓扑的可行性与控制策略的有效性。     

不平衡负荷下PET输出级电能质量优化控制

近年来,伴随新型电力系统在电源侧大规模新能源并网及其渗透率的不断提高,用户侧负荷更加复杂多元化、非线性化,致使配电网电能质量下降。本文针对不平衡负荷情况下配电网输出电压不平衡、低压直流电压脉动及谐波注入等问题,基于T型三电平输出级的电力电子变压器三级拓扑结构,采用SVPWM调制和中点电位平衡技术,设计了一种计及正/负双序电流的优化控制策略,保障三相电压平衡或直流电压恒定,实现配电网稳定运行。仿真分析和验证结果表明,该方法有效可行,能够有效改善不平衡负荷条件下配电网电能质量。     

基于Hamilton能量理论的飞轮储能系统比率一致性控制

基于Hamilton能量理论,提出一种飞轮储能系统比率一致性控制方法。该方法通过对飞轮储能单元转速的调节,实现系统的比率一致性控制,达到飞轮储能系统（FESS）内部功率的合理分配。（a）建立飞轮储能单元端口受控Hamilton(PCH)系统模型,利用PCH系统反馈镇定原理,获得端口受控耗散Hamilton (PCH-D) 模型;(b)研究飞轮储能系统的比率一致性控制问题,应用Hamilton能量成型的控制策略实现飞轮储能单元的转速调节,确保所有飞轮储能单元可以按照同一比率进行能量的储存和释放,实现功率的合理分配;(c)通过仿真验证该控制策略的有效性。结果表明：在比率一致性控制下,所有的飞轮储能单元可以按照同一比例进行能量的储存和释放。     

考虑供给与负荷转移的虚拟电厂调度策略

虚拟电厂是一种通过先进信息通信技术和软件系统,将分布式发电机组、储能系统、可控负荷、 电动汽车等分布式设备聚合优化并协调参与电力市场和电网运行的特殊电厂。 针对现阶段可再生能源产业的风力、光伏并网发电和优先消纳困难等问题,基于虚拟电厂强通信、高聚合的特性,提出了一种考虑供给与负荷转移的虚拟电厂调度策略,以虚拟电厂整体利润最优为目标函数,从供给侧与需求侧同时强化虚拟电厂的调度弹性。 其中供给转移通过储能设备实现,考虑蓄电池储能系统与氢能存储系统同时参与调度,发挥各自储能优势,负荷转移通过柔性负荷实现,并将所有柔性负荷分为短期、中期、长期 3 类来反映实际情况,以柔性负荷的负荷量与最晚调度时间为类别划分依据。 实验结果表明:储能设备及柔性负荷参与虚拟电厂调度,显著提高了虚拟电厂运行的强健性,增强了新能源的消纳水平,实现了“削峰填谷”的效果,并且在经济性上有着良好的表现。