铁路牵引用背靠背光伏发电系统及其消纳能力研究

提出一种适用于铁路牵引供电系统的背靠背光伏发电系统,给出其控制原理以及"自发自用"发电模式下的控制策略;搭建仿真模型以验证所提系统的有效性。在所提控制策略的基础上,利用实际牵引负荷数据以及气象数据,估算牵引供电系统对不同规模光伏发电系统所发电能的消纳能力。结果表明,在光伏装机容量较小时,牵引供电系统表现出较好的消纳能力;随着光伏装机容量的增大,其消纳能力降低。     

同相牵引供电系统能耗研究

随着铁路的迅猛发展,牵引供电系统向公共电网引入的电能质量问题日益突出,无功、谐波、负序所产生的能量损耗在系统总损耗的比重越来越大,日渐受到关注。本文在现有常规牵引供电系统与新型同相牵引供电系统对比分析的基础上,研究新型系统对改善系统能耗有着明显的作用。通过仿真计算,验证了新型系统方案的可行性与先进性。为电气化铁路节能设计提供了参考,同时也对牵引供电系统的优化提出了更高的要求。     

京沪高速铁路对江苏电网影响及治理措施

为研究高速电气化铁路接入江苏电网对电能质量的影响,以京沪高速铁路为例,分析了交-直-交型电力机车的负荷特点,基于ETAP软件平台建立了京沪高铁江苏段各牵引变电站及其周边网络的仿真模型,对谐波和负序进行定量评估,并针对电能质量问题,根据牵引侧三相SVC装置的补偿原理,提出了采用基于系统变换方法的动态无功补偿治理措施。结果表明,该方法谐波和负序补偿效果明显,各项指标均满足现行国标规定。     

基于输出阻抗的三相LCL型光伏逆变器稳定性分析

针对三相LCL型光伏逆变器接入弱电网发生功率失稳的问题,基于阻抗稳定性判据,建立dq坐标系下计及锁相环和控制环路的逆变器动态等效输出阻抗模型,分析逆变器和弱电网之间的交互影响。构建基于阻抗稳定性判据的光伏逆变系统稳定性分析方法,揭示逆变器输出阻抗和电网阻抗间的交互作用所引起的系统失稳机理,搭建光伏逆变单元接入弱电网仿真、实验系统,通过仿真算例与实验结果验证理论分析的正确性。     

光伏并网系统的谐波谐振评估与安全防控

随着大量新能源发电接入电力系统,光伏并网系统中光伏逆变器输出阻抗与电网侧等效阻抗在并网交点处的等效阻抗和出现极小值,此时电网电流迅速增大引发系统的谐振问题,因此有必要构建光伏逆变器参数的稳定域从而对系统是否发生谐波谐振进行评估和预警.对此,为了研究光伏逆变器与电网中谐波谐振交互影响的问题,提出了一种新型模态分析法,建立了光伏谐波源的诺顿等效模型并推导出逆变器的等效输出阻抗公式,基于Gerschgorin圆盘定理求解状态矩阵的最优相似变换模型,以此构建出光伏逆变器参数的安全域并与传统的逐点法进行对比,算例仿真结果表明了该方法在计算准确性和计算效率方面的优越性.     

新型铁路电力光伏三相并网逆变器

针对传统的逆变器技术谐波大、电能质量不稳定等问题,基于单周期控制原理对铁路电力光伏三相并网逆变器进行了研究。介绍了单周期控制的基本原理,分析了单周期控制下的三相逆变器工作原理,推导了三相逆变器的开关数学模型和等效控制方程,建立了用于铁路电力的三相光伏并网逆变器及其控制系统,并通过Matlab/Simulink对三相光伏逆变器建模仿真。结果表明,该三相光伏并网逆变技术可快速有效地消除谐波和校正功率因数,具有良好的性能。     

Application and control of super capacitor in high-speed railway regenerative braking energy storage

针对高速列车在制动过程中产生的再生制动能量得不到有效利用的问题,提出一种基于超级电容（supercapacitor,SC）的高速铁路再生制动能量存储方案。该方案以铁路功率调节器（railway power conditioner,RPC）作为接口电路,将储能装置与牵引供电系统连接在一起,采用超级电容作为储能介质,通过双向DC/DC变流器与铁路功率调节器直流侧相连,从而实现能量存储与补偿负序电流的功能。在研究储能方案拓扑结构的基础上,分析了负序电流的补偿原理,并根据补偿原理研究了储能方案的控制策略,对RPC两变流器采用滞环控制的方法,对储能装置中的双向DC/DC变流器采用电流闭环的控制方法。仿真结果表明,所提出的存储方案能够有效回收利用高速列车产生的再生制动能,并对负序电流进行补偿,改善电网侧电能质量。     

基于改进FPA算法的配电网光伏消纳能力评估

配电网中接入分布式光伏电源会带来诸多不利影响,研究配电网分布式光伏的消纳能力问题对维持配电网的安全运行至关重要。文章研究了分布式光伏电源接入对配电网电能质量、短路容量及网损的影响,以分布式光伏电源接入量最大、网损最小为目标函数,以电压偏差、电压波动及短路容量为约束条件,建立了分布式光伏消纳能力评估模型。根据所建模型特点,提出了一种改进的花授粉优化算法(Flower Pollination Algorithm,FPA),并对IEEE33节点系统及实际配电网进行求解。最后验证了所建模型的正确性及算法的有效性。     

光伏发电并网逆变器建模及电能质量评估

鉴于光伏发电并网逆变器的建模对于光伏大规模接入、保障系统稳定运行具有重要意义,提出了系统仿真方案,利用Hammerstein-Wiener(HW)非线性模型对光伏并网逆变器的运行进行仿真。通过试验获得直流逆变器电压电流波形、交流逆变器电压电流波形、电压公共耦合点、电网和负荷电流;利用编程确定各种模拟波形并搜索与实际波形相比最准确的模型,同时将该方法运用到电能质量分析中,进而完成对系统的分析和建模。模拟结果表明,该模型效果较好,可以为系统规划、防止系统故障和改善电能质量等方面提供理论依据。     

光伏并网与电能质量治理统一控制

为提高光伏并网系统利用率,并使其具备主动参与电网电能质量治理的能力,提出一种协调并网发电与网侧电能质量治理的统一控制策略。研究基于光伏组件出力的运行模式切换与直流侧电压控制方法,提出基于无功/谐波优先级的逆变器容量分配和指令电流合成策略。设计并研制基于FPGA+RT架构的并网控制器,构建DC/AC单级结构的光伏并网实验系统。实验验证统一控制策略的可行性和有效性,为分布式光伏电源可定制电能并网发电提供基础。     

冲击负荷对地区电网电能质量的影响研究

介绍了电铁牵引供电系统的原理及特点;研究了不同工况下,牵引冲击负荷引起的谐波计算方法;基于负序电流分配系数法,准确计算牵引冲击负荷引起的负序电流;结合算例仿真,对某牵引站接入电网前后潮流及运行风险进行分析,结果表明,冲击负荷导致电网供电可靠性下降;最后,提出了有效的治理对策,为含冲击负荷的地区电网安全稳定运行提供参考。     

集成混合储能及RPC的牵引供电系统优化运行北大核心CSCD

电气化铁路电分相构成了无电区,阻碍各供电区间内能量传递,不利于再生制动能量的回收利用,极大地影响了铁路运营效益。为降低铁路运营成本,在电分相处接入铁路功率调节器(railway power conditioner,RPC),RPC直流环节便于混合储能装置接入。在此基础上,本文提出了一种牵引供电系统优化运行策略,通过控制混合储能充放电,达到削减负荷尖峰,回收制动能量的效果,进而实现牵引负荷的削峰填谷。该模型以牵引供电系统运行总成本最低为目标,以混合储能充放电功率等为决策变量,考虑了系统潮流平衡、混合储能等约束。进一步地,将模型中的非线性函数线性化,得到混合整数线性规划模型,然后利用CPLEX求解得到混合储能充放电策略和牵引供电系统购电方案。最后,基于实测数据,分析了所提模型的降费效果。与既有牵引供电系统对比,接入混合储能和RPC之后牵引供电系统日运营成本降低效果显著,为牵引供电系统优化运行提供了依据。     

逆变器死区建模及其对大型光伏并网系统的影响

光伏并网系统中逆变器的死区及开关延时等非线性环节将会影响并网系统的稳定性及并网电能质量。为分析逆变器死区对并网系统的影响,该文首先根据逆变器的工作机理,建立包含死区效应的逆变系统开关平均模型;然后在大型光伏并网系统多逆变器并联结构的基础上推导出并网系统的等效模型,并据此探讨死区及光伏电站容量变化对并网电能质量和系统稳定性的影响。研究发现,死区效应对光伏系统相位裕度的影响随光伏系统容量的增加而降低,但光伏系统容量变化可能使系统在死区引入的谐波频率处发生不完全谐振,从而降低系统的并网电能质量。最后仿真和实验验证了理论模型的正确性。     

一种混合式光伏逆变器反孤岛策略

逆变输出同本地消纳功率平衡时,被动式反孤岛策略会出现非检测区,而主动式反孤岛策略对电能质量有影响。文章提出一种基于过欠电压/频率和功率扰动相联合的混合式光伏逆变器反孤岛策略,该控制策略是将逆变器输出功率与负载功率进行比较,得到控制信号,进而在孤岛发生时根据不同工况在两种检测方法中切换。建立了光伏逆变器孤岛检测仿真模型,仿真结果表明,文章反孤岛策略具有无检测盲区、产生谐波小等优点。     

基于谐波约束的配电网光伏最大准入容量计算

首先,分析了光伏逆变器产生的谐波特点,并根据不同光伏装机容量产生的谐波注入电流计算了谐波潮流,建立了谐波评估模型。其次,建立了以节点电压和线路传输功率等限制因素影响下的最大准入容量计算模型,并结合谐波评估结果给出最佳配置模式。最后,通过算例计算,得出了配电网中分布式光伏接入位置对接入容量影响的规律,并通过计算得出了综合考虑光伏接入容量和谐波畸变率大小的最佳光伏接入位置。     

基于电压谐波序分量的光伏发电孤岛检测方法

分析光伏并网发电系统中孤岛效应产生的原因和传统孤岛检测的方法,在被动式孤岛检测技术的基础上,提出一种新的基于电压谐波序分量的孤岛检测方法。根据公共连接点(PCC)逆变器侧和主网侧谐波序分量不相等的原理,通过对PCC处电压进行快速傅里叶变换提取出孤岛发生的特定次谐波序分量信号,理论上通过微观变量的提取和识别可彻底消除非检测区。分析结果表明,该方法具有响应速度快,不会影响逆变器输出电能质量的特点,并用PSCAD/EMTDC对其进行建模仿真研究,仿真验证该检测方法的正确性。     

不同控制策略影响下光伏发电电能质量特性研究

随着光伏发电的广泛接入,光伏发电出力的随机性和间歇性给电网电能质量带来一定影响。在分析光伏逆变器常用PQ和V/f控制策略基础上,构建了光伏电池及其逆变器控制策略模型,分析了光伏在PQ和V/f控制下的电能质量变化状况,从而得到光伏相应电能质量指标特性。结果表明,光伏并网且PQ控制时,主要是电流谐波等电流质量问题;孤岛且V/f控制时,主要是电压波动等电压质量问题。研究结果可为光伏运行和电能质量监测等提供依据。     

基于能量预测的光伏微网储能系统控制策略

以光伏微网储能系统为研究对象,提出一种融入光伏发电与负荷预测技术的储能系统模糊控制策略。该方案考虑了光伏输出功率随天气条件变化的随机性,建立了光伏短期功率预测最小二乘支持向量机(LSSVM)模型;考虑电力负荷影响因素的多样性与不确定性,基于灰色关联度(GRA)建立了电力负荷LS-SVM预测模型;考虑建立在偏远地区的微网系统,因分布式电源上网造成电能质量下降和电能传输过程的浪费,建立储能系统模糊控制策略,以确定电能最优分配及就地消纳,以保证系统能源利用效率。根据算例分析表明,该控制方案不仅可准确预测光伏微网能量,而且可提高储能系统运行效率,降低电能传输过程中线路损耗以及对电网电能质量的影响。     

光伏并网NPC三电平逆变器调制算法研究

与传统两电平逆变器相比较,三电平逆变器因输出状态增多,具有动作频率低,开关损耗小,谐波含量少等优点。文中采用NPC三电平逆变器拓扑结构,将60°坐标系下的SVPWM调制算法应用于光伏并网逆变器系统中,算法简洁,易于控制。Matlab/Simulink仿真和实验结果均表明理论分析的正确性以及光伏逆变系统的良好性能,可有效提高交流侧的功率因数,改善并网逆变器的电能质量。     

逆变器并联谐振及多重抑制方法研究

多台逆变器并联接入阻抗较大的弱电网时,逆变器容易发生谐振现象。文章从系统谐振电路、谐振源等方面分析了谐振产生的机理,提出一种多重谐振抑制方法,可以有效降低逆变器输出侧多个谐振频率点处较高的谐波含量。在Matlab/Simulink中搭建了多台考虑死区、数字控制延时精确仿真的逆变器模型。仿真结果验证了文章谐振抑制策略方法的有效性。