电力电子变压器故障下的运行策略

电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)作为电力电子变换技术的最新应用,能解决电力系统中许多的新课题,但易发生故障,影响电网的稳定运行。本文分析了级联型PET的故障形式,将其双主动桥（Dual Active Bridge,DAB）故障作为典型对象研究。针对故障提出检测方法和应对运行方案,最后对提出的方案进行仿真验证。仿真结果表明,PET能在故障情况下平稳调整运行策略,维持整体稳定运行,故障维修时对电网运行零影响。     

一种有滤波功能的微网单相光伏系统

针对微网中非线性负载和间歇性微源引起电能质量较差的现状,提出了一种有滤波功能的微网单相光伏系统。引入电网电压前馈控制优化电气模型,消除系统扰动,通过基于最小二乘法的自适应谐波检测算法进行快速谐波检测。该系统不仅能够提供有功电能,而且能抵消负载注入的谐波电流,有效提高了并网节点的电能质量水平。搭建了仿真模型,并研制了光伏并网样机,验证了该系统及其控制方法的正确性和有效性,同时这种单相光伏对电能质量主动控制的思路也适用于微网中其他逆变型微源。     

引入暂态电磁功率补偿的VSG控制策略

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)增加并网系统惯性的同时,也带来了电网扰动下的有功振荡问题,为此,提出引入暂态电磁功率补偿的VSG控制策略与系统模型降阶方法。建立了系统闭环有功小信号模型,采用根轨迹法分析了暂态电磁功率补偿对VSG功率稳定性的影响,并对比了暂态阻尼策略;进一步,通过去除小信号模型中对系统稳定性影响极小的项,降阶得到系统等效二阶模型,根据二阶模型给出了系统参数的定量设计准则。所提引入暂态电磁功率补偿策略在增加系统暂态等效阻尼的同时,不影响一次调频特性,也不会造成输出有功较大超调。仿真验证和理论分析结果一致,证明了系统控制策略和模型降价方法的有效性及正确性。     

微电网中电力电子变压器的电压质量控制策略研究

电力电子变压器(PET)中多个直流环节的存在使得其替代固态开关作为微电网接口后实现了微电网与主电网在频率与电气上的隔离,此时微电网内部的电能质量与PET的控制策略密切相关。本文首先分析了PET接入后对微电网PCC点电压质量影响的差异,研究了PET输出侧PCC点电压质量劣化的机理,指出不采取任何电压质量调节措施时,基于PET的微电网PCC电压易受非线性负荷影响而出现谐波劣化。然后,针对微电网存在的电流型与电压型谐波,分析了PET调节微电网PCC点电压质量的本质,综合考虑PET采样特点、容量限制等因素提出了一种直接电压控制与虚拟阻抗控制相结合的高供电电压质量控制策略。最后,仿真与实验验证了本文理论分析与所提策略的正确性与有效性。     

VSG全系统状态空间建模及稳定性分析

虚拟同步发电机(VSG)控制技术中如控制延时、转动惯量以及阻尼系数等重要参数严重影响了系统的稳定性.为分析系统中部分重要参数对逆变器全局稳定性产生的影响,研究了一种基于状态空间建模和灵敏度分析的逆变器稳定性分析方法,并借助特征值和灵敏度分析,评估系统中控制延时、转动惯量和阻尼系数等重要参数对系统全局稳定性的影响.通过仿...     

基于分布式电源集群的配电网电压控制策略

提出一种分布式电压控制策略，基于分布式电源（distributed generation，DG）集群实现含高比例DG接入的配电网电压控制。通过对DG集群主导节点与DG容量利用比的计算，建立起节点电压与DG出力之间的定量关系，进而对相关变量进行整定计算。最后，通过仿真软件搭建IEEE 33节点配电网辐射状接线模型与环网状接线模型，验证了所提分布式电压控制策略可以实现配电网不同负载情况、不同接线模式下全局电压良好分布。     

基于移相控制统一模型的双有源桥DC-DC变换器基波环流优化控制策略

为充分利用双有源桥DC-DC变换器的容量,减小无功功率,提升工作效率,提出一种基于变换器移相控制统一模型的基波环流优化控制策略。通过引入基波移相比对变换器的所有移相控制方式进行统一描述,并采用傅里叶分解法建立全桥交流电压及电感电流的统一模型。该统一模型降低了多控制变量下变换器多模态分析的复杂性,适用于不同移相控制的所有工作模式,具有普适性。基于频域分析法和功率因数角,构建变换器传输功率及无功功率的统一数学模型。在此基础上,提出考虑无功基波分量的环流优化控制策略,并对传导损耗进行建模与分析。该策略简单有效,能够很好地减小变换器无功功率和改善系统效率,更有利于工程实际的应用。搭建了实验平台,对比了所提基波环流优化控制策略与传统移相控制方式下变换器的功率因数及变换效率,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和所提控制策略的可行性。     

含储能和氢燃料电池的孤岛微电网混合运行模式与功率协调策略研究

孤岛微电网可就地消纳清洁能源,实现一定范围内的零碳电力供应。但由于孤岛微电网没有大电网的支撑,高比例分布式能源由电力电子变流器接入又导致其缺乏惯性,运行时难以同时实现频率稳定、供电可靠和新能源高效消纳。针对含储能和氢燃料电池的孤岛微电网,结合主从运行模式与对等运行模式的优点,提出一种基于组网型电源协调控制的混合运行模式。储能和氢燃料电池控制为组网型电源,分别采用恒压恒频控制和虚拟同步机控制,其他清洁能源作为随网型电源采用恒功率控制。功率协调算法中将储能荷电状态作为氢燃料电池的功率调节参考,并引入功率微分项改善动态调节性能,实现储能与氢燃料电池的弱通信协调运行。MATLAB/Simulink仿真结果表明,所提方法可以兼顾孤岛微电网的频率稳定性,运行可靠性和新能源利用率,证明了混合运行模式与功率协调策略的正确性和有效性。     

含分布式光伏的中压直流配电网接地故障暂态特性分析

针对分布式光伏接入直流配电网后故障电流分布呈现新特征的问题,以含分布式光伏的中压直流配电网为研究对象,分析直流母线发生单极接地故障时的故障暂态特征和影响机理。单极接地故障响应过程可以分为直流侧电容放电、光伏电源多回路供电、光伏电源续流以及电感续流4个阶段,并根据4个阶段的暂态特性推导得到了各故障阶段中各个变换器直流侧电容电压以及故障电流的时域表达式。通过分析故障电流的典型特征可以发现单极接地的故障电阻大小对故障电流的幅值和到达峰值的时间影响较大。最后在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建含分布式光伏的±10 kV双端供电型直流配电网仿真模型,验证了含分布式光伏的中压直流配电网单极接地故障暂态特性理论分析的正确性。     

基于虚拟电机技术的直流微电网与主电网柔性互联策略

直流微电网接口变换器大多采用"刚性"的变流控制策略,由于直流微电网缺乏与主电网柔性互联的机制,导致接口处惯性与阻尼不足,且无法主动参与主电网功率调节。本文提出一种基于虚拟电机技术的直流微电网与主电网柔性互联策略,接口变换器采用级联型电力电子变压器,交流侧和直流侧融合统一的虚拟电机控制,两侧同时模拟电机运行特性。通过模拟电机的阻尼和惯性,使直流微电网呈现出柔性特性,降低了其内部功率波动对主电网的冲击,且提升了直流母线电压的稳定性。同时,还可主动调节接口处的有功和无功功率,对主电网频率和电压给予一定的支撑。利用PSCAD/EMTDC的仿真结果证明了所提柔性互联方法的正确性和有效性。