交直流混合微电网中储能变流器无缝切换策略

设计了一种交直流混合微电网结构,分析了储能变流器在该微电网平台结构中的作用,重点研究了并网切换孤岛、孤岛切换并网的过程。针对不同工况互相切换过程中存在的问题,提出了储能变流器无缝切换策略,包含并网切换孤岛过程补偿算法与孤岛切换并网过程预同步方法。实现了两种工作模式间的无缝切换,变流器输出电压电流平滑过渡。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性与可靠性。     

主从控制混合微电网中互联变流器控制策略

针对基于主从控制的交直流混合微电网,研究了孤岛模式下的功率平衡关系和互联变流器控制策略。主控制单元控制系统的功率波动,维持系统的稳定性,因此提出了主控制单元容占比的概念,来反映两侧微电网的运行状态;根据此概念,建立了交直流两侧的数学联系,设计了互联变流器的分区段控制策略,调节功率在微网间的流动,以实现两侧功率的相互支撑;为了避免互联变流器运行模式的频繁切换,设置了滞回比较环节,提高系统的稳定性。在PSCAD／EMTDC搭建了交直流混合微网仿真模型,结果表明,在孤岛模式下分区段控制策略能够实现对互联变流器的灵活控制,可准确调节交直流子网间的功率流动,实现系统的功率平衡以及各微网的电压和频率稳定。     

多母线结构交直流混合微电网协调控制与模式切换策略

对于多母线结构的交直流混合微电网,实现多台变流器之间的协调控制以及不同运行模式的平滑切换是微电网运行控制的重点。文中首先以上虞交直流混合微电网示范工程为背景,详细介绍了该微电网系统的结构设计方案和各变流器设备的运行控制策略;其次,根据母线联络开关的通断状态,设计了4种交直流微电网典型运行模式,并重点阐述了包括计划性和非计划性切换在内的12种模式切换策略及实现逻辑。最后,结合现场实际运行结果对策略进行了验证。试验结果表明,文中所提的协调控制与模式切换策略能够实现系统均流、电压频率恢复和无缝切换等功能,有利于提高运行稳定性和供电可靠性,保证分布式电源的就地消纳。     

交直流混合点状网络运行模态及其统一控制方法

点状网络具有高供电可靠性且有利于分布式能源消纳的特点,但现有结构及其控制与保护方法限制了其进一步发展。文中基于点状网络多源并供优势与交直流混联思想的结合,提出了交直流混合点状网络结构,并给出了典型工作场景下的网络运行模态。针对不同运行模态下的能量动态平衡关系,提出了基于总体缺额功率的变流器统一控制策略,实现了不同运行模态及其切换过程中的变流器统一控制。最后,通过仿真分析验证了所提结构与统一控制策略的有效性。     

平抑交直流混合配电系统功率波动的协调运行控制策略

为了平抑交直流混合配电系统电网有功功率波动,保障系统安全稳定的运行,首先对比分析了3种适用于交直流混合配电系统的拓扑结构,选择了可控性能较好的两端型拓扑结构,根据负荷需求确定了合适的电压等级;其次阐述了直流母线电压波动的平抑方法,分析研究了配电系统有功功率波动协调运行控制策略,提出了1种储能系统配合交直流混合配电系统的换流站协调运行控制策略,并进行了相关指标定义及理论分析;最后在PSCAD/EMTDC软件中建立了仿真模型,对包含储能系统协调控制的稳态模型进行了仿真;依据提出的储能系统与换流站协调运行控制策略,对交直流混合配电系统短路故障进行了对比仿真及分析。仿真结果表明:在包含大量分布式电源及储能的交直流混合配电系统中,采用储能系统与换流站协调运行控制策略,能较好地平抑系统故障状态下产生的有功功率波动;在直流母线有功功率切换频繁时,控制策略能快速响应,降低对保护设备的要求,保障系统稳定运行。该换流站储能协调运行控制策略可作为平抑交直流混合配电系统电网功率波动的工程方案。     

基于多组储能动态调节的直流微电网电压稳定控制策略

提出一种基于多组储能动态调节的直流微电网电压稳定控制策略。由于新能源具有波动性并为了提高储能系统的供电可靠性，选择配置一定控制系统的多组储能来控制母线电压稳定。为了避免储能单元过充和过放并降低对通讯的依赖程度，根据储能单元荷电状态（SOC）及最大功率、直流母线电压设计自适应下垂控制自动调节不同储能单元之间的负荷功率分配。此外，设计前馈补偿控制器对下垂控制功率环参考电压进行动态校正以控制母线电压稳定。同时，该控制策略依据直流母线电压自动切换不同变流器工作状态，确保各工况下均有变流器控制直流电压稳定及系统源荷功率平衡。最后，利用Matlab/Simulink搭建仿真模型，结果表明所提出的直流微电网电压稳定控制策略可控制直流微电网稳定运行，各储能单元之间负荷功率可自适应动态分配，并减小了母线电压波动。     

多电力电子变压器协调控制及不间断供电研究

协调控制是保证交直流混合配电系统稳定运行的核心技术。针对多电力电子变压器互联的10kV中压交直流混合配电系统设计了集中式协调控制方案。首先提出了电力电子变压器站控层控制器的统一架构,然后提出了稳态和故障两种工况下系统的协调控制方案。最后基于RT-Lab设计了半实物仿真实验平台并将其用于实验验证。实验结果证明了所提出的协调控制方案的有效性。     

基于混合储能的交直流混联微电网功率分级协调控制策略

针对交直流混联微电网孤岛运行时,仅靠互联变流器协调网间功率无法有效缓解系统频率与电压波动,且单一蓄电池储能难以适用多场景功率需求的问题,提出利用超级电容和蓄电池混合储能的交直流混联微电网功率协调控制策略。将混合储能作为储能子网连接在直流母线上,优先采用超级电容平抑交直流子网内功率波动,提出以储能荷电状态来划分五种工作模式的改进混合储能控制策略。兼顾超级电容快速响应特性和减少互联变流器的频繁起动,根据直流子网电压和交流子网频率波动程度,提出功率自治和功率互济工况的两级分层协调控制策略。通过设计混合储能处于不同工作模式的网间功率互济场景,仿真证明了所提混合储能和互联变流器协调控制策略能够平抑各子网负荷功率波动。     

基于电力电子变压器的交直流混合微电网运行模式自适应切换策略

针对交直流混合微电网发生故障时运行模式切换不及时的实际问题,提出了一种基于电力电子变压器的交直流混合微电网运行模式自适应切换策略。以北京崇礼低碳冬奥智能电网综合示范工程为背景,详细介绍了双端供电的交直流混合微电网系统设计方案和各类变流器的控制方法,在此基础上重点设计了6种典型运行模式,利用三元式阐述了各运行模式的稳态判据,并提出了一种基于弱通信的运行模式自适应切换策略。仿真结果表明,所提运行模式自适应切换策略可自行按照预设的切换逻辑在故障条件下及时切换到合适的运行模式,保证了微电网的供电可靠性。     

交直流混合微电网互联变流器改进控制策略

互联变流器是交直流混合微电网的重要组成部分,需要承担交流微电网与直流微电网间的功率分配任务,需要具有良好的动态性能。针对孤岛模式下传统下垂控制的互联变流器存在惯性小、系统瞬态性能差的问题,提出了基于自适应下垂控制的互联变流器控制策略。在下垂系数中引入交流微电网频率的倍数与直流微电网电压差值的微分量,动态增加系统惯性,提高系统瞬态性能。在此基础上,为了避免互联变流器整流与逆变模式的频繁切换,提出滞回控制方法,提高了系统的稳定性。最后,Matlab/Simulink仿真结果表明,孤岛模式下自适应下垂控制方法能够有效增加系统的惯性,提高系统动态过程的稳定性。滞回控制方法可以有效减小死区加入导致的交直流两侧功率分配偏差。     

微电网运行模式平滑切换的控制策略

研究了一种典型微电网拓扑结构运行在孤岛、并网模式下的切换问题。分布式发电微电网系统是位于用户附近的小型模块化电力能源,它靠近用户现场并可以在配电电压等级上实现与大电网联网,具有节省输电投资、提高供电可靠性、减轻大电网供电压力、减轻环境污染的优点。本文针对交直流混合母线微电网系统切换问题展开研究,分析了典型交直流混合母线微电网的拓扑结构与逆变器控制策略,针对两种不同切换模式给出了与之对应的控制算法,有效地提高了微电网系统切换过程中的稳定性。     

MW级LLC谐振式光伏并网变流器及控制策略研究

在“双碳”目标的大环境下,交直流混合微电网将是新能源发电发展的方向。为提供可靠性高、电压等级高、交直流交互能力强的并网设备,设计了兆瓦级LLC谐振式变流器,变流器可直接连接10 kV交流配电网。首先介绍了LLC谐振式变流器的主拓扑结构,并对高频隔离DC/DC模组功率单元进行了分析说明,然后根据变流器的实际工况,给出了其运行模式,研究设计了适用于该拓扑结构的移相启动控制策略和正常运行控制策略,并针对交流侧三相不平衡问题,制定了对应的均压控制策略。最后,研制了500 kVA/AC 10 kV/DC 750V实验系统,验证了所提拓扑结构和控制策略的正确性和有效性,为新能源并网提供新的实现方案。     

变流器在抽汽背压式给水泵汽轮机系统中的应用研究

在抽汽背压式汽轮机（back pressure extraction steam turbine,BEST）构成的双机回热系统中增设电机变流器组,可使BEST启动更具有灵活性。对该系统的运行及控制方式进行了介绍,并在机组试运过程中,在不同运行工况下进行了一系列系统的试验。结果表明:变流器对BEST转速的控制精准度较高,且变流器电动工况与发电工况可平稳切换;此外,事故工况下,变流器与小汽轮机电液控制系统（micro electro-hydraulic control system,MEH）之间的控制切换具有迅速、扰动小的特点,保障了机组运行的稳定安全。以上试验验证了变流器在BEST驱动给水泵系统中应用的实际可控性、安全性和稳定可靠性。最后,通过经济性计算,投入变流器后机组在热耗率验收工况下满负荷运行时可节约标准煤约2.1 g/(kW·h),具有一定的经济效益。     

基于三相四桥臂的双模式变流器控制策略研究

针对微网系统在离网模式下,给不平衡负荷供电之一问题,文中采用三相四桥臂作为双模式变流器拓扑,并设计了并网与离网双模式工作及并离网模式切换的控制策略,可解决离网模式下不平衡负载引起的电压不平衡问题。根据不同模式下三相四桥臂变流器的数学模型,采用电网电压定向的电感电流闭环控制策略实现并网模式运行,采用双同步旋转坐标系下的正负序电压控制以及零序电压的比例谐振控制策略实现离网模式运行。同时,采用一种控制模式的平滑切换方法来实现并网与离网两种模式的独立运行。最后,通过仿真对采用的双模式变流器控制策略进行了验证。仿真结果表明,采用的双模式控制策略在并网模式下可以准确跟踪功率指令,在离网模式下可有效抑制不平衡负载的扰动,实现输出电压平衡。在并离网切换过程中,该控制方法能够减小负载电压变化与输出电流的冲击,实现负载的不间断供电。     

基于最速下降法的自适应环流抑制

针对交直流混合微电网孤岛运行时,并联变流器硬件参数不能完全一致,控制信号无法完全同步以及负荷 波动导致并联回路中存在多种循环电流问题,提出一种基于最速下降法 (SDM)的虚拟同步发电机 (VSG)控制策 略.通过最速下降法迭代得到循环电流最小时的变流器输出电压并反馈给 VSG控制器,既实现各工况下 VSG 输出电 压的同步,又有效地完成了负荷波动时的电压自适应调整.为了验证所提控制策略的有效性,在 MATLAB/Simulink 中搭建仿真模型,仿真结果表明所提控制方法可有效抑制系统环流.     

大型风电场经VSC-HVDC交直流并联系统并网的运行控制策略

基于电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)的直流系统存在与交流线路并联运行的情况。交直流系统之间相互切换的运行工况复杂,且切换过程存在切换依据难以确定、切换冲击大以及通信延时等问题。为解决该问题,在分析VSC-HVDC工作原理、数学模型及其控制策略的基础上,提出了一种大型风电场经VSC-HVDC交直流并联系统并网的运行控制策略,该策略在不改变换流站控制方式的情况下,可实现交直流并联系统运行方式的无缝切换。基于MATLAB/Simulink仿真软件,建立了系统仿真模型,对交直流并联系统稳态运行及动态切换过程进行了仿真分析。仿真结果表明,所提出的控制策略能够较好地实现交直流并联系统有功功率的精确分配和运行方式的无缝切换,算法简单,可靠性高。     

基于混合储能动态调节的独立混合微电网分布式协调控制

为了减少功率损耗和确保独立交直流混合微电网稳定运行,设计一种新的基于混合储能动态调节的分布式协调控制策略。通过检测直流电压和交流电压频率,该策略对连接交直流微电网的双向AC/DC变流器输出功率进行动态调节。混合储能中采用下垂控制自动调节蓄电池的输出功率,同时超级电容器迅速提供负荷功率的高频分量,以减小负载突变对蓄电池和母线电压造成的冲击。此外,在逆变器的下垂控制器中引入电压前馈补偿量来减小交流负荷的电压波动。最后,利用Matlab/Simulink搭建了混合微电网仿真模型。仿真结果表明,在不同工况下,该分布式控制策略均能控制混合微电网稳定运行及电压稳定。     

中压变流器复合结构快速锁相环设计

针对中压变流器在短时电网电压跌落时出现的同步故障导致停机的问题,设计了两种复合结构的快速锁相环方案。第一种方案适用于当变流器系统因为电网电压跌落完全失去同步时的工况,即是一种低电压穿越时序控制,可避免电容放电,并最小化系统恢复时间。第二种方案可防止同步故障,即在电压跌落结束后快速恢复变流器运行。两种方案均使用了单输入模糊逻辑控制器来实现,以获得较快的动态响应。利用硬件在环实时仿真实验平台对控制策略进行了测试。实验结果表明,两种方案均能有效提高锁相速度并避免短时电网电压跌落导致的设备保护停机。     

交直流混合微电网中互联变流器功率控制

针对交直流混合微电网,分析了各子网的下垂特性以及并网和离网2种运行模式下的功率平衡关系。为避免互联变流器频繁动作,提高系统电能质量,提出了一种基于单位化处理的交直流混合微电网下垂控制方法,并设计了误差动作阈值,推导了误差与交换功率之间的数学关系,实现了互联变流器的分区段控制。在PSCAD/EMTDC搭建了交直流混合微电网仿真模型对控制策略进行仿真,结果表明,在并网和离网2种运行模式下,互联变流器在相应区间都能准确、快速地调节直流微电网与交流微电网之间的交换功率,实现交直流混合微电网的稳定运行,验证了控制策略的可行性。     

电锅炉辅助火电机组孤网运行的控制策略研究

针对因新能源装机占比逐渐上升，电力系统调节能力明显不足，极端天气、系统扰动等复杂故障引起火电机组孤网运行，电网失稳的难题，引入电锅炉辅助火电机组孤网运行的负荷平衡系统，设计机组孤网运行决策、机组负荷切换控制策略，优化汽机和锅炉控制策略，实现电锅炉辅助火电机组孤网运行的控制功能，保障机组在电网故障时，能够稳定转入孤网运行状态，具备良好的抗负荷冲击能力，在各种事故工况下，均能够安全准确调整和动作，保证了电网安全稳定运行。