电力电子变压器在输电系统中的控制策略研究

电力电子变压器(PET-Power Electronic Transformer)是一种新型的电能转换设备,它通过电力电子变换技术实现电力系统中的电压变换和能量传递.研究了PET在电力系统中的控制问题,提出了在单机无穷大系统中与发电机相连的PET的控制策略,并在MATLAB环境中进行了时域仿真研究.仿真结果表明,在系统中出现扰动的条件下,PET能有效的提高系统阻尼,改善系统电压特性,提高了电力系统的稳定性.     

电力电子变压器在输电系统中的控制策略研究

电力电子变压器(PET—PowerElectronicTransformer)是一种新型的电能转换设备,它通过电力电子变换技术实现电力系统中的电压变换和能量传递。研究了PET在电力系统中的控制问题,提出了在单机无穷大系统中与发电机相连的PET的控制策略,并在MATLAB环境中进行了时域仿真研究。仿真结果表明,在系统中出现扰动的条件下,PET能有效的提高系统阻尼,改善系统电压特性,提高了电力系统的稳定性。     

电力电子变压器在改善电力系统动态特性中的应用

依据电力电子变压器PET(Power Electronic Transfomer)的功率特性,提出了一种利用PET改善电力系统动态特性的新方法。PET副方接入输电线路。原方接无穷大系统,这时PET等效为一个可控电压源．建立发电机励磁和PET所构成电力系统的数学模型,分别以发电机功角、角速度、机端电压为状态变量,以发电机励磁电压、可控电压源的幅值和相角为控制变量。在此基础上推导了PET和发电机励磁的最优协调控制规律。仿真分析发现。通过PET与系统间功率的迅速交换和双向流动．提高了系统阻尼,有效抑制了扰动下的系统振荡。     

重负荷切换下电力电子变压器的稳定性研究

电力电子变压器（Electronic Power Transformer, PET）作为在电力系统中应用的新型变压器,其运行的稳定性对电力系统而言非常重要。然而,PET是由AC-DC,DC-DC等环节组成的多级电力电子装置,当PET的负载在重负荷下切换时,系统内各级之间的耦合使得PET在瞬态会存在不稳定的情况,导致直流侧电压出现波动。本文对PET在重负荷切换时的稳定性进行了初步研究,分析了PET直流侧电压在重负荷切换时的瞬态响应,并提出了应用于PET的一种前馈控制方法,使PET能够抑制由负荷切换所引起的不稳定情况,减小直流侧电压出现的波动。仿真结果表明,该前馈控制方法可以有效的抑制PET由负荷切换所引起的不稳定情况,减小直流侧电压出现的波动。     

基于阻抗特性的级联H桥型PET并网稳定性分析

电力电子变压器(powerelectronictransformer,PET)是一种由电力电子变换器与高频变压器构成的电能变换设备,在交直流混合配电网中有着良好的应用前景。以三相级联H桥型PET拓扑为研究对象,分别将高压与低压侧直流母线电压作为控制器的反馈调节信号,分析PET在不同电压闭环控制策略下系统的动态响应及稳定性差异问题。首先利用状态空间平均值法建立级联H桥型PET小信号统一数学模型,基于节点电压稳定性建立的Nyquist判据,评估PET接入电网系统稳定性。在此基础上,分析不同控制器参数及有功功率静态工作点对系统稳定性的影响,并判定稳定性边界条件,进而对系统参数设计及闭环控制策略的选取提供理论研究基础。最后通过仿真与实验结果验证了所分析的阻抗模型与系统稳定性边界条件的正确性。     

电力电子变压器的理论及其应用(Ⅱ)

阐述了电力电子变压器 ( PET)在电力系统的应用前景、特点和方式 ,分析了 PET的解耦控制方法及 PET和发电机励磁的最优协调控制方法仿真结果表明 ,PET在暂态过程中控制性能良好 ,可有效提高电力系统的稳定性     

单相电力电子变压器中串联谐振型双有源桥电流特性分析

三级式电力电子变压器(PET)因其良好的控制特性,受到了广泛关注和应用。三级式PET由输入级、隔离级和输出级构成,各级之间通过储能电容相连。由于功率半导体器件的耐压水平有限,一般此类PET由多个功率模块级联构成。各功率模块的中间环节通常采用串联谐振型双有源桥(DAB)变换器来实现不同直流电压等级之间的电能变换与电气隔离。本文在考虑PET交流输入侧、直流输出侧瞬时功率分布规律的基础上,建立了单相PET功率模块的动态等效电路模型,推导了其中串联谐振型DAB的电流时域解析表达式及其简化模型。通过所搭建的Matlab/Simulink仿真模型和电力电子变压器功率模块测试平台验证了该模型的正确性。     

一种并联型有源电力滤波器的新型控制方法

为了克服传统有源电力滤波器的频带较宽和基于基波磁通补偿的有源电力滤波器保护相对困难的缺点,提出了一种并联型有源电力滤波器的新型控制方法。其基本原理为:将一个具有低漏抗的变压器一次侧并联在电力系统和谐波源两端,检测变压器一次侧的基波电压,以该基波电压作为参考信号,通过电力电子逆变器产生一个基波电压源施加到变压器二次侧,调节施加到二次侧的电压源的大小可以使并联变压器对基波呈现为一个可调电抗器来实现无功补偿,同时对谐波呈现为低阻抗,自动起到了滤波的作用。该有源电力滤波器具有系统结构和控制简单、保护方便、控制器更容易设计、多功能、易用于高压系统等特点。文中还分析了减小变压器漏感的方法、三相系统拓扑、系统控制策略、新型有源电力滤波器与基于基波磁通补偿的有源电力滤波器的关系。实验结果证明了该原理的有效性。     

三相三线制高频隔离型固态变压器的瞬时空间矢量PID控制方法研究

固态变压器是一种含有电力电子变换器且通过高频变压器进行磁耦合的变电装置.它不仅能够实现电力系统中的电压变换、能量传递,还可以灵活控制变压器一次侧、二次侧的电压幅值和相位.此外,它能使系统具有更高的稳定性,实现更加灵活的输电方式,整合各种交直流分布式电源,以及实现电力市场下对功率潮流的实时控制.基于固态变压器的AC-DC-AC电路拓扑结构,提出了一种三相三线制高频隔离型固态变压器的实现方案,分析了该固态变压器输入级、隔离级、输出级的控制策略,并利用Matlab/simulink建立了10kV/380V仿真模型,仿真结果表明,提出的SST的实现方案和控制策略对10kV系统的电压、功率、频率控制效果良好,能有效改善电压特性,提高系统的稳定性.     

分绍一种低压交流自动调压装置

根据我国电网电压质量较差的情况,为了保证工农业等的安全生产,确保产品质量,节约电能和维修费用,以湖南省建筑设计研究院为主,在邵阳市电源厂的协作下研制成了低压交流自动调压动装置。这种装置由调节器、控制器及量测器三部分组成。调节器主要是一台小容量双绕组变压器,其副绕组串联在一次电力系统中,原绕组通过控制器的接点并接在一次电力系统的输入电压上。控制器由量测器的电压继电器输出接点和六台接触器接点的不同组合而形成二级增压、一级降压及直通等四级电压控制线路。量测器由分别接在一次系统中输入及输出电压上的量测变压器和四组电压继电器组成。1.低压交流变压器自动调压装置有如下特点:①结构简单、系统可靠该装置一次系统采用附加电势(串联变压器)补偿电压偏移的原理,整个结     

具有多性能指标的汽轮发电机非线性综合控制

提出了一种多指标非线性控制设计方法，该方法通过将输出函数选取为多状态量的线性组合来实现非线性系统的多性能指标控制，从而可在统一的非线性控制设计框架下同时对系统中多个状态量的性能指标提出要求，并可在系统的动态性能和静态性能间进行很好的协调。将所提出的多指标非线性控制设计方法应用于汽轮发电机组的励磁、调速综合控制中，成功地解决了汽轮发电机非线性综合控制中的动、静态性能的综合协调问题。将所设计的汽轮发电机多指标非线性综合控制律用于单机无穷大电力系统的同步发电机组中进行仿真实验，结果表明所提出的控制律不仅能明显地提高发电机的动态稳定性，而且能准确地将发电机的端电压Uf和输出电磁功率Pe控制在其给定值上运行，不会因受扰而发生偏移。这表明所提出的控制律能很好地协调系统的动、静态性能。     

基于控制系统四元组形式的发电机非线性分散鲁棒控制

分析了仅包含状态变量、输出变量、控制变量的控制系统常规三元组形式应用到发电机分散鲁棒控制时遇到的困难，为克服这些困难提出了包含状态变量、输出变量、控制变量、量测变量的控制系统四元组形式的概念。量测变量的引入使得发电机综合控制模型本身变为各机解耦、与外部系统网络参数及动态无关，在此模型下设计出分散鲁棒控制器是自然的。此模型可以考虑系统包含各种动态元件如FACTS元件、HVDC系统等情况，在此四元组模型下，通过直接寻求控制量与控制目标之间关系的关联度方法将发电机控制的四元组模型完全线性化，通过励磁控制使发电机端电压具有良好的动态特性，通过汽门控制提高发电机功角暂态稳定性。数字仿真表明，所设计的基于控制系统四元组形式的发电机非线性分散鲁棒综合控制器是有效的。     

一种新的优化协调控制在轻型直流输电中的应用

轻型直流输电是一种新型的直流传输技术，采用电压源型(VSC)换流站以及PWM控制技术。建立了轻型直流输电系统模型，提出一种在发电机励磁和轻型直流输电之间优化协调控制方法，用于改善系统暂态稳定和抑制系统故障后振荡。作为算例，该协调控制方法被用于含有轻型直流输电的多机系统，并将该优化协调控制与发电机励磁、轻型直流输电系统相互独立的控制做一比较，仿真结果表明，在系统大小扰动下，该控制能够给系统提供更好的阻尼特性。     

基于反推控制的聚合温控负荷与发电机励磁协调控制

利用具有储能特性的温控负荷与发电机励磁进行协调控制，可实现电力系统的功角、频率和电压的多指标调控。首先，采用双线性聚合温控负荷模型和发电机励磁模型，推导建立了二者联合的系统数学模型。然后，基于反推控制原理，提出了聚合温控负荷与发电机励磁的协调控制策略，并从理论上证明了控制器的稳定性。针对控制器设计中的微分“计算爆炸”问题，利用双曲正切的非线性微分跟踪器设计了励磁电压参考量的微分估计算法，降低了参考量微分计算的工作量。最后，通过算例对控制算法进行了仿真验证。结果表明，在协调控制器的作用下，系统功角、频率和电压等多个被控量均可快速地追踪上各自的参考值。对比传统电力系统稳定器励磁控制，温控负荷参与调控能有效改善系统各状态量的动态响应，提高系统稳定性。     

Firefly Optimization Algorithm for the Reactive Power Control of an Isolated Wind-Diesel System

This paper investigates the application of firefly optimization algorithm to design an optimal control for voltage stability of a stand-alone hybrid renewable generation unit based on reactive power control. The studied renewable generation unit mainly consists of a permanent magnet induction generator driven by wind turbine and a synchronous generator driven by diesel engine. A STATCOM is used to stabilize the terminal load bus voltage via compensating of reactive power. The main control objective aims to stabilize the terminal load voltage against any disturbances in load reactive power and/or input wind power by adjusting the total system reactive power. This is accomplished by controlling STATCOM phase angle and hence to control the load bus voltage and also by controlling the excitation voltage of the synchronous generator. The proposed renewable energy power system based on the proposed optimal controller has been tested through step change in input wind power and load reactive power. The system performance based on the proposed control is compared with model predictive control, a robust H_∞ control, and a classical PI control.     

基于复合控制的电力电子变压器控制策略研究

在电力电子变压器（PET）中,针对高频变压器连接的输入级与输出级的变换器,现有的调制方法由电压、电流矢量计算和占空比组成,使得控制策略太复杂。在本文中,提出了一种复合控制应用在整个系统中,复合控制器由前馈解耦控制和智能预测控制两部分组成。前馈控制将基于PET系统中的交叉耦合电势进行完全解耦,然后智能预测控制通过的离散模型来预测电路变量,确保交流输出的电流参考值最接近前馈项的估计值。并且在下一个采样周期,选择最合适的开关状态来驱动功率器件。对系统输入和输出之间的不同电压幅值以及负载功率的变化进行仿真实验,仿真结果表明能够改善系统的稳态性能以及抗干扰能力,并得到单位功率因数运行,研究表明了所提出方法的正确性和有效性。     

基于反馈线性化的超导磁储能装置控制器研究

以含超导磁储能SMES(SuperconductingMagneticEnergyStorage)装置的单机无穷大电力系统为研究对象,建立了其非线性数学模型。在此模型基础上,提出了一种基于反馈线性化方法和线性最优控制理论的SMES控制规律的简便设计方法。一个重要的特点是:在所构成的线性系统中,通过坐标变换引入了发电机机端电压,因此,可以方便地实现使用SMES同时对系统的功角和电压稳定进行控制。仿真结果表明该控制器对改善系统的阻尼特性和提高系统的电压稳定性都具有良好的控制效果,同时也验证了该控制器的可行性。     

一种高性能的非线性励磁控制

考虑到在基于微分几何的非线性控制中，输出函数的选取会直接影响到变换后的线性空间的构成，从而影响到控制器的最终控制效果这一事实，该文提出了通过将输出函数选取为多状态变量组合形式的简便方法来解决非线性控制系统的动、静态性能的综合协调问题，从而有效地提高控制系统的整体综合性能；将此方法用于发电机的非线性励磁控制系统中，成功地找到了一种具有较高控制性能的非线性励磁控制律。仿真结果显示，该控制律既能很好地提高发电机端电压控制精度，又能有效地提高发电机组的运行稳定性，并表明所提出的控制器能有效地协调系统中各状态量的动、静态性能，具有较好的工业运用价值。     

静止无功发生器(SVG)的模糊变结构控制研究

结合模糊控制理论和变结构控制理论,设计了电力系统静止无功补偿器(SVG)的模糊变结构控制规律。SVG可以在支撑安装点电压的同时提高发电机的功角稳定性。通过对单机一无穷大系统进行计算机仿真表明,SVG模糊变结构控制器能够提高系统的暂态稳定性,保证电压质量。