虚拟同步发电机参数设计及运行特性分析

随着能源结构的多样化,分布式能源占比的提高,大面积的分布式电源面临并网需求。通过研究可以更高效利用分布式能源并网的虚拟同步电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)的控制技术。为搭建在集群并网下的微电网系统的拓扑结构,有必要讨论虚拟同步发电机的构成单元以及其控制参数的选择。通过对VSG控制参数的优化分析,仿真验证所选取的各重要参数对其在:由孤网转并网运行过程中电压跟频率的波动影响;并网运行过程中有功-频率调节以及无功-电压调节有效性;对离网过程中电压跟频率的影响,该方法对多微网并联运行有一定的参考价值。     

无功动态补偿的光储发电系统并网控制方案

配电系统中的光储发电系统往往在用户侧直接并网,而用户侧的无功负荷变化会引起并网点的电压波动.为了实现并网点电压的稳定,提出了一种具有无功动态补偿能力的光储发电系统并网控制方案.该方案通过派克变换达到有功、无功功率独立控制的目的,一方面控制蓄电池充放电,在光照变化的情况下实现光储发电系统的稳定有功输出;另一方面利用逆变电路的无功补偿能力,控制调节其对无功负荷的供给,使得大电网提供的无功功率为恒定值,从而保证在无功负荷变化的情况下并网点的电压稳定.这种方案在不增加任何附加设备和复杂度的情况下,简单可靠地实现了光储发电系统的稳定有功功率输出和并网电压稳定的双重控制目标.理论研究和仿真测试均验证了新型并网控制方案的有效性和优越性.     

电网调度AVC技术运行维护研究

针对变电站利用人工或电压无功控制装置(VQC)调压存在的弊端，提出采用电压无功自动控制系统(AVC)进行调压的方法，并介绍了AVC系统的技术方案以及在银川智能电网的应用情况.AVC系统利用调度自动化系统的‘四遥”功能，从全网角度进行电压无功优化闭环控制，实现无功补偿设备合理投入和主变分接开关适量调解，有效提高电网电压质量.     

区域电网电压无功优化系统对电网的影响

电网无功合理控制是实现电网经济运行的重要手段之一,区域电网电压无功优化通过调度自动化SCA-DA系统采集伞网各节点遥测、遥信等实时数据进行在线分析和计算,在确保电网与设备安全运行的前提下,以各节点电压合格、省网关口功率因数合格、达到最经济运行状况为约束条件,从全网角度进行电压无功优化控制,实现无功补偿设备投入合理、无功分层就地平衡、电压合格,实现主变分接开关调节次数最少、电容器投切最合理、电压合格率最高、输电网损率最小的综合优化目标.系统最终形成有载调压变压器分接开关调节、无功补偿设备投切控制指令,从而实现对电网内各变电所的有载调压装置和无功补偿设备进行集中监视、集中管理和集中控制,实现对电网电压无功优化运行的闭环控制.     

计及多类型分布式电源的电压无功优化控制研究

针对负荷的时变性和分布式电源(DG)出力的波动性使得基于实时无功优化的电压控制效果劣化问题,提出了一种含多DG的配电网电压无功优化控制策略;推导了负荷节点注入无功功率对电压变化的灵敏度矩阵;给出了SCB投切组数的确定方法。基于改进递推贝叶斯估计方法估算最佳的OLTC,利用RTU所获取的相关数据确定各馈线处SVR的分接头开关档位,根据目标值调整控制变量实行自主优化选择和投切控制,达到最优控制方式。以加入多种DG和负荷类型的IEEE33节点典型馈线系统作为仿真算例,分析结果表明所提控制策略能显著地稳定电压幅值,具有较好的在线应用前景。     

光伏发电并网系统无功功率补偿问题的研究

实施无功补偿和电压调节,使光伏发电并网系统无功功率得到了自动实时补偿,实现从离线处理到实时处理,从就地平衡到全网平衡,从单独控制到集中控制,实现实时无功补偿以保证电力系统电压的连续稳定性。     

改进型基本梯级多电平逆变器

根据基本梯级逆变器提出了一种改进的多电平逆变器电路拓扑,讨论了对其进行谐波消除和幅值控制的方法.该拓扑结构用n个独立电源,2n 4个开关器件可产生2n 1个电平电压;并保留了多电平逆变器开关频率低、效率高等优点,所用器件较少,克服了基本梯级逆变器存在的感性负载时输出电压产生畸变、各独立电源输出功率不均衡等缺点.该逆变器拓扑适合于可再生能源发电的场合.改进前后的拓扑结构在不同负载下的仿真结果表明,该拓扑结构具有可行性.     

一种基于二阶锥规划的配电网无功优化算法

在深入分析分布式电源并入配电网对电压的影响基础上,考虑逆变器的快速控制和无功特性,建立了配电网电压无功优化模型,提出一种基于二阶锥规划的配电网无功优化算法,对原始非凸、非线性、NP-难的潮流优化模型进行松弛变换,得到易于求解计算、收敛效果好的二阶锥规划模型,通过IEEE 33节点配电系统算例的计算和分析,表明逆变器参与电压无功优化能够有效地进行电压调节和降低网络损耗,证明了所提优化方法的有效性。     

一种基于二阶锥规划的配网无功优化算法

在深入分析分布式电源并入配电网对电压的影响基础上,考虑逆变器的快速控制和无功特性,建立了配电网电压无功优化模型,提出一种基于二阶锥规划的配电网无功优化算法,对原始非凸、非线性、NP-难的潮流优化模型进行松弛变换,得到易于求解计算、收敛效果好的二阶锥规划模型,通过IEEE 33节点配电系统算例的计算和分析,表明逆变器参与电压无功优化能够有效地进行电压调节和降低网络损耗,证明了所提优化方法的有效性。     

一种实用的混合有源电力滤波器的设计和仿真

提出了一种结构简单,实用性比较强的拓扑结构,分析了混合有源滤波器(HAPF)各部分器件参数选取的方法,并介绍开关管关断尖峰电压的抑制措施;实验仿真结果表明,这种混合有源滤波器较好地发挥了无源滤波器(PF)和有源滤波器(APF)的优点,并减小了系统的容量,具有良好的无功电流和谐波电流补偿效果.     

光伏并网发电系统中公共连接点的电压调节

光伏并网发电系统通常应用于薄弱电网末端,输出功率的随机性会造成并网点处电压波动。利用光伏自身无功调节可抑制电压波动,为分析抑制效果,本文推导出光伏并网发电系统输入电网的有功、无功功率调节范围。当光伏无功调节效果不满足国标要求时,使用超导储能动态电压恢复器（DVR）维持公共连接点（PCC）电压的稳定。本文采用了PCC电压外环,电容电流内环的双环控制策略,结合空间矢量脉宽调制（SVPWM）对变换器进行控制,仿真结果表明超导储能动态电压恢复器可快速稳定公共连接点电压。     

光伏并网发电系统中公共连接点的电压调节

光伏并网发电系统通常应用于薄弱电网末端,输出功率的随机性会造成并网点处电压波动。利用光伏自身无功调节可抑制电压波动。为分析抑制效果,推导出光伏并网发电系统输入电网的有功、无功功率调节范围。当光伏无功调节效果不满足国标要求时,使用超导储能动态电压恢复器(DVR)维持公共连接点(PCC)电压的稳定。采用了PCC电压外环,电容电流内环的双环控制策略,结合空间矢量脉宽调制(SVPWM)对变换器进行控制。仿真结果表明超导储能动态电压恢复器可快速稳定公共连接点电压。     

组合多电平式APF直流侧电压平衡控制策略

H桥级联式多电平变流器用于有源电力滤波器(APF)时,H桥功率单元直流侧电容电压的平衡制约着系统补偿的性能.通过对应用两电平变流器或H桥级联式多电平变流器的APF的研究,提出了更有利于实现多电平APF直流侧电容电压平衡控制的组合式多电平变流器拓扑;以新的多电平拓扑为基础,提出了2电压环的直流侧电压控制策略,解决了多电平有源电力滤波器直流侧电压平衡问题.仿真实验证明,该组合式多电平变流器拓扑是有效实用的,直流侧电容电压平衡控制策略也具有良好的控制效果.     

具备电压稳定和谐波抑制的分频下垂控制器研究

针对以分布式发电为主的微网中可能存在的谐波问题,设计出同时兼备能量转换和谐波抑制的复合型逆变器,可有效解决此类问题。利用分频下垂控制策略和虚拟阻抗技术有效解决多逆变器并联运行时各逆变器在基波及谐波域均按照各自的容量承担负载。通过研究目前分频下垂控制策略谐波抑制效果不佳及没有考虑新逆变器并入系统带来的问题。本文在谐波域下垂控制中引入电压闭环负反馈,避免了新逆变器并入系统带来的冲击对公共节点电压偏移和谐波抑制的影响,提高了下垂控制的鲁棒性。并且讨论不同容量逆变器下垂系数与虚拟阻抗设计时的比例问题,使得各逆变器在基波及谐波域均能按各自容量分配功率。最后设计出符合谐波抑制效果明显,电压偏移小,基波及各次谐波域内均能按容量分配功率的分频下垂控制器。通过PSCAD仿真结果验证了该方不但可以抑制谐波,改善公共节点电压偏移,而且各逆变器在基波及谐波域均可功率精确分配。     

BoostPFC变换器的离散滑模控制

针对单相AC／DC Boost变换器,提出基于离散滑模变结构电流内环控制与数字PI调节器电压外环控制相结合的综合控制系统。其中离散滑模控制器采用在滑模面设计中对系统施加期望动态响应的方法来得到控制器的主要参数。另外,数字控制可以使开关切换采用固定的开关频率,消除了传统滑模控制因切换频率不固定带来缺陷：仿真实验结果表明,这种控制系统设计兼有滑模控制动态性能、鲁棒性好与PI调节器稳定性好的优点。     

新能源动力船舶中逆变器下垂控制技术

针对船舶电力系统大负载、强耦合特点,应用陆上大电网并网逆变理论,研究新能源动力船舶供电系统中与同步发电机并联的逆变器下垂控制技术能否满足船舶电网要求。分析了逆变器拓扑结构,建立了数学模型,在此基础上确定由电压环、电流环和功率环组成的三环控制策略,并提出了控制器参数的设计方法。仿真结果表明,基于下垂控制技术的逆变器与同步发电机并联构成的供电系统,能够满足船舶的用电需求,可实现新能源动力船舶在负载波动工况下稳定运行。     

基于越限风险评估的分布式光伏电源接入配电网适应性研究

为合理评价现状配电网对规划分布式光伏电源的适应性,针对分布式光伏电源接入配电网引起的电压和潮流越限问题,讨论了典型接入配电网拓扑和接线模式,并在MATLAB/Simulink环境下建立了含分布式光伏电源模型的IEEE34标准节点配电网络系统.考虑到分布式光伏电源的随机出力扰动和负荷波动给配电网运行带来的风险,建立节点电压越限和支路潮流越限风险评估指标模型,分析了相同节点对不同容量电源的接纳能力,重点讨论了分布式光伏电源接入配电网准入容量.以配电网典型实际参数为例进行仿真实验,仿真结果验证了应用风险评估指标模型评估分布式电源接入配电网适应性的合理性.     

三相有源电力滤波器的建模与控制策略分析

为准确分析有源滤波器的运行特点,根据系统控制策略的需要,在考虑有源滤波器输出的基础上,采用开关函数法建立了并联混合型有源电力滤波器的数学模型.提出一种前馈加双环控制的控制策略,其包括一个电感电流内环控制和一个瞬时电压外环控制.试验结果显示该系统有很好的正弦波输出波形,快速的动态响应和高精度的输出电流.     

基于BOOST电路功率因数预调节器的设计

电力电子装置的大量应用,不可避免地给电力系统注入了越来越多的谐波,使该系统的功率因数降低,对电磁环境的构成了污染,针对较为常用的功率因数调节器系统的动态特性,采用平均电流控制方式,介绍了以UC3854为核心的基于BOOST电路功率因数预调节器的原理,给出了系统的电感、滤波电容、电压环以及电流环的主要参数设计方法,建立了数学模型并做了系统仿真。实验结果表明,系统的功率因数可以达到0.99以上,且具有较好的纹波和动态特性。     

大容量电池储能系统孤网运行控制策略

电池储能系统为含风电、光伏发电等分布式电源的孤网系统实现系统稳定运行提供了一种有效的方法,分布式电源的大规模应用也促进了电池储能系统容量的扩大.介绍了大容量电池储能系统的工作原理,分析了电池系统等效模型及其控制特性,针对电池荷电状态的不一致及低压配电网线路阻抗不完全为纯感性而导致系统负荷分配控制不精确的问题,提出了基于电池荷电状态的改进型负荷分配控制策略,并在PSCAD/EMTDC环境下建立了系统仿真平台.仿真结果表明,该系统在不同带载情况下均能有效地分配负荷功率,且能保证系统电压幅值和频率稳定在其额定值附近,实现系统稳定运行.