中国电科院 胡安平：基于电力电子接口的储能系统惯性特征研究报告
航天器综合电子系统通用测试系统设计
航天器综合电子系统通用测试系统设计李姗;骆培;安军社【摘要】This paper proposes a scalable, reconfigurable, general test system design oriented the spacecraft electronic system. The design employs open flexible test system design method. Common test interfaces are integrated into classified modules with FPGA as control core, which ensures the reconfigurability of hardware. Software utilizes modularized pattern. Application program interacts with the operating system through transfer layer which ensures reusability of software. All modules can be combined into three local testing machine models using the PC/104 PLUS and Ethernet. The optical fiber transmission technology is employed to combine all the local testing machine models into a distributed testing system. This system is compatible, universal, and secure. Vacuum tank test and multi-device joint test show that the system is competent for all kinds of electronic system testing in different scenarios.%提出了一种接口丰富、可重构扩展的模块化通用测试系统方案。
电压暂降治理措施及设备综述
电压暂降治理措施及设备综述胡安平陶以彬1.2,陈嘉源3,庄俊1.2（1.新能源与储能运行控制国家重点实验室（中国电力科学研究院有限公司），江苏南京210003；2.江苏省储能变流及应用工程技术研究中心（中国电力科学研究院有限公司），江苏南京210003；3.河海大学，能源与电气学院，江苏南京211100）摘要：电压暂降是电力系统难以避免的电能质量事件，也是敏感工业用户亟待解决的问题，近年来电压暂降是电能质量领域的研究热点问题之一。
随着对电压暂降治理措施及设备研究的深入，电压暂降治理措施及设备的分类也显得越发必要，合理的分类方式不仅可以指导用户选择合适的治理措施及设备，还能为新的电压暂降治理措施及设备提供依据和方向。
此处对现阶段电压暂降治理措施以及设备进行详细分析，并提出了根据供电电源数量与类型进行电压暂降治理设备的分类方法。
关键词：电压暂降；治理措施；治理设备中图分类号:TM714.2文献标识码：A文章编号:1000-100X(2019)07-0001-05Review of Voltage Sag Mitigation Measures and EquipmentsHU An-ping12,TAO Yi-bin1-2,CHEN Jia-yuan3,ZHUANG Jun1-2(1.National Key Laboratory on Operation and Control of Renewable Energy and Energy Storage(China Electric Power Research Institute Co.,Ltd.),Nanjing210003,China)Abstract:Voltage sag is a power quality event that is difficult to avoid in power systems and it is also an urgent problem for sensitive industrial users.In recent years,the research on voltage sag is one of the hot issues in the field of power quality.With the research of voltage sag and equipment,the measures of voltage sags and the classification of equipment are became more and more necessary.A proper classification method can not only guide the users to choose appropriate measures and equipment,but also provide the basis and direction for the new control measures and equipment for voltage sags.Based on the analysis of voltage sag mitigation measures and equipments,a method of classification for equipments of voltage sag mitigation is proposed according to the numbers and types of power supply. Keywords:voltage sag；mitigation measures；mitigation equipmentsFoundation Project:Supported by Innovation Fund Project of China Electric Power Research Institute(No.NY83-19-010)1引言用电设备的技术更新对供电质量提出了更高的要求，电压暂降是发生频率最高、影响最为严重的电能质量问题。
基于继电反馈的PID自整定方法在Buck—Boost电路中的应用
基于继电反馈的PID自整定方法在Buck—Boost电路中的应用作者：刘羽西孙培德来源：《科技与创新》2016年第22期摘要：DC-DC变换器在电力电子和通信等领域中有广泛应用，Buck-Boost电路是其最典型的一种。
采用PID算法对Buck-Boost电路参数进行了调节，并结合继电反馈技术实现了参数的自整定。
通过MATLAB仿真，得到了一种优化的系统参数调节方法，实现了PID参数随系统内部参数变化的自调节，实现了最优控制，该方法具有较强的可应用性。
关键词：Buck-Boost电路；PID自整定；继电反馈；DC-DC中图分类号：TP273 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.22.012自20世纪30年代PID调节器出现开始，在众多领域都得到了广泛应用。
随着控制技术的发展，PID控制器得益于其优良的控制性能，至今仍广为使用。
在DC-DC变换器中，大多数电源采用传统的PID控制器闭环电路以保证输出电压和电流的稳定。
因此，PID控制器的性能直接关系到生产的平稳、高效运行和产品的最终质量，而PID控制器的性能主要体现在参数的整定上。
PID调节器悠久历史，其参数整定方法众多，对于不同的控制要求，其参数整定算法不尽相同。
参数整定既要考虑收敛性，还要综合负载干扰、过程变化的影响，并根据尽可能少的信息和计算量给出较好的结果。
1 Buck-Boost控制电路1.1 电路原理Buck-Boost变换电路是由降压式和升压式两种基本变换电路混合串联而成，其原理图如图1所示。
设输入电压为直流100 V，输出电压为直流48 V，输出功率为500 W，开关管的开关频率为100 kHz。
通过计算，电感大小为0.42 mH，电容大小为36 μF，电阻大小为4.6 Ω。
根据Buck-Boost小信号模型可知，其输出到占空比的小信号模型为：绘制了开环传递函数的波特图，如图2所示。
由图2可以看出，该系统为一个非最小相位系统（增益裕量Gm=-37 dB，相位裕量Pm=-86.7 deg），具有不稳定性。
不对称电网电压下双馈风力发电机的直接功率控制.
不对称电网电压下双馈风力发电机的直接功率控制郭晓明,贺益康,何奔腾,胡家兵(浙江大学电气工程学院,浙江省杭州市310027摘要:在研究双馈感应发电机(DFIG数学模型的基础上,分析了不对称电网条件下DFIG 定子输出瞬时有功、无功功率的组成。
通过引入二倍电网频率陷波器,使定开关频率直接功率控制(CSF -DPC可适用于不对称性故障穿越运行控制。
此时各改进的CSF -DPC 方法具备各自特性,即基于转子磁链DPC(RF -DPC可迅速稳定磁链,缩短DFIG 动态过程;基于转子电流DPC(RC -DPC可抑制定、转子电流振荡;基于电磁转矩DPC(EM T -DPC 可减小电磁转矩的脉动。
通过分析改进CSF -DPC 参数不匹配带来的误差,进一步提高了控制的鲁棒性。
与正、负序双dq 的不对称运行控制策略相比,CSF -DPC 方法无需计算负序分量和引入负序电流控制环,结构简单,动态性能好。
关键词:双馈感应发电机;直接功率控制;稳态误差;不对称性故障穿越中图分类号:TM 764收稿日期:2008-01-18;修回日期:2008-05-04。
国家高技术研究发展计划(863计划资助项目(2007A A05Z419。
0 引言双馈感应发电机(DFIG具有有功、无功功率独立调节能力,可实现最大风能追踪的变速恒频运行[1];而且由于励磁用脉宽调制(PWM变频器容量小于风电机组额定容量,降低了制造成本,成为当前风能开发利用中的主流发电机类型。
然而风能资源丰富的区域大都地处偏远,所建立的风电场与电力主干网连接较弱,电网电压易波动、不平衡。
当电网处于这种非正常状态时,为实现自我保护,风电机组常需立即切断与电网的连接。
然而随着风电总装机容量在电网中所占比重的上升,电力系统对风电机组的运行要求也越来越严格。
紧急电网运行规程要求风电机组在电网故障时不得与系统解列,须承受暂态最大5%、稳态最大2%的电网不平衡电压[2]。
基于平衡电网的DFIG 传统矢量控制技术不能用于电网不对称性短路故障的穿越运行。
用于风电功率平滑的混合储能容量优化配置
第4期（总第241期）2023年8月山 西 电 力No.4（Ser.241）Aug.2023 SHANXI ELECTRIC POWER用于风电功率平滑的混合储能容量优化配置郭 强1，陈崇德2，胡 阳2（1.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001；2.华北电力大学控制与计算机工程学院，北京 102206）摘要：在风电场安装储能对风电功率进行平滑，可有效抑制风电功率波动，采用一阶低通滤波器将风电功率偏差量分解为低频与高频分量，分别利用蓄电池储能与飞轮储能补偿，可有效综合容量型与功率型储能的优势。
在此基础上，提出了参与风电场功率平滑的混合储能容量优化配置模型。
为了延长蓄电池运行寿命，又提出了一种减少蓄电池过度与深度充放电次数的充放电控制策略，并利用山西省某30 MW风电场历史功率数据进行仿真分析。
仿真结果表明，混合储能的年综合成本低于蓄电池储能，且所提的储能充放电控制策略能够降低混合储能的年综合成本。
关键词：风电功率；功率平滑；混合储能；容量配置；充放电控制策略中图分类号：TM614 文献标志码：A 文章编号：1671-0320（2023）04-0001-070 引言 风力发电具有明显的波动性、随机性和间歇性，一方面，随着电力系统中风电渗透率的不断提高，风电功率的波动性将对电网频率产生巨大影响，从而威胁电网的安全稳定运行[1-3]；另一方面，为了减少风电的输出功率波动，经常采取限电措施来减弱风电对电网的冲击，造成了风电装机容量利用率低的现象[4-5]。
储能具有瞬时功率吞吐能力大、响应速度快、调节精度高等优点[6-7]，能够有效平滑风电功率的波动性，提升风电并网的电能收稿日期：2022-10-19，修回日期：2023-01-07基金项目：国家重点研发计划项目（2019YFE0192400）作者简介：郭 强（1980），男，山西太原人，2008年毕业于华 北电力大学控制理论与控制工程专业，硕士，高级工 程师，从事一次调频、调速参数测试等涉网安评试验 工作； 陈崇德（1996），男，海南澄迈人，华北电力大学控 制工程专业2020级硕士研究生在读，从事储能在新能 源发电中的应用研究工作； 胡 阳（1986），男，河南南阳人，2005年毕业于华北 电力大学热能工程专业，博士，副教授，从事新能源 电力系统建模与优化调控研究工作。
基于PSASP_的电网智能仿真工具设计与实现
第51卷第17期电力系统保护与控制Vol.51 No.17 2023年9月1日Power System Protection and Control Sept. 1, 2023 DOI: 10.19783/ki.pspc.230142基于PSASP的电网智能仿真工具设计与实现李 锋1，王 莹1，周良松2，姚占东2(1.国家电网有限公司华中分部，湖北 武汉 430077；2.华中科技大学电气与电子工程学院，湖北 武汉 430074)摘要：现有通用电力系统仿真软件自动化和智能化程度不高的问题极大影响了安全稳定分析工作的效率。
为此，从工程技术人员的实际需求出发，基于电力系统分析综合程序(power system analysis software package, PSASP)设计并开发了电网智能仿真计算工具。
该工具通过从数据解析与处理、计算功能优化、结果分析自动化3个方面对现有软件进行了优化，提升工作效率。
引入达梦数据库系统，实现海量数据的存储、计算、查询和共享。
开发了厂站接线图自动绘制功能，可自动实现元件连接关系的可视化展示。
开发了运行方式数据自动生成功能，可形成对应海量运行场景的潮流作业数据。
开发了静态安全自动分析功能，可进行N - 1开断的自动计算和结果的智能分析与展示。
最后，以华中电网安全稳定分析为例，验证了智能仿真工具的实用效果。
关键词：仿真工具；安全稳定分析；数据交互；接线图绘制；自动计算Design and implementation of a power grid intelligent simulation tool based on PSASPLI Feng1, WANG Ying1, ZHOU Liangsong2, YAO Zhandong2(1. Central China Branch, State Grid Corporation of China, Wuhan 430077, China; 2. School of Electrical and ElectronicEngineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)Abstract: The low degree of automation and intelligence of existing general power system simulation software has greatly affected the efficiency of security and stability analysis. An intelligent simulation tool for a power gird based on PSASP is designed and developed according to the actual needs of engineers and technicians. The simulation software is optimized to improve work efficiency from three aspects: data analysis and processing, optimization of calculation function and automation of result analysis. The Dameng database system is introduced to realize the storage, calculation, query and sharing of massive data. The function of power station wiring diagram auto-graphing is developed to automatically achieve visual display of the connection relationship of elements. The function of operating mode data automatic generation is developed to form power flow data for mass operational modes. The function of automatic static safety analysis can automatically realize calculation of 1N- disconnection and the intelligent analysis and display of results. Finally, taking security and stability analysis of the Central China power grid as an example, the practical effect of power grid intelligent simulation tool is illustrated.This work is supported by Youth Fund of National Natural Science Foundation of China (No. 51707074).Key words: simulation tool; security and stability analysis; data exchange; wiring diagram graphing; automatic calculation0 引言仿真分析是认知大电网安全稳定特性、制定运行控制措施的主要手段，因此仿真计算及分析工作的准确性和及时性对于保障大电网安全稳定运行和基金项目：国家自然科学基金青年基金项目资助(51707074)；国家电网有限公司科技项目资助(SGHZ0000JZJS2200228) 电力可靠供应愈显重要[1]。
一种适用于复杂电网下的高精度锁相环
第28卷㊀第3期2024年3月㊀电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报Electri c ㊀Machines ㊀and ㊀Control㊀Vol.28No.3Mar.2024㊀㊀㊀㊀㊀㊀一种适用于复杂电网下的高精度锁相环黄海宏,㊀刘远朋,㊀王海欣(合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥230009)摘㊀要:针对现有并网逆变器在电网电压谐波复杂的情况下难以精确锁定电压频率和相位的问题,结合传统锁相环结构与自适应算法的理论提出一种高精度的锁相方法㊂依据对传统锁相环在复杂电网下的弊端分析,确定了锁相环采用传统低通滤波器㊁带通滤波器时的滤波效果与延时的矛盾关系㊂根据最小均方算法的高自适应特性与快速跟踪特点,结合锁相环中坐标变换公式,确定算法的输入输出以及权重矩阵,构建基于派克变换的最小均方算法矩阵模型㊂通过将所需的电压正序分量设置为不断更新的权重矩阵来进行高精度的滤波,同时通过引入均方瞬时误差和自相关估计均值来进行变步长控制,提高滤波更新速度,以适用于复杂程度不确定的电网电压进行自适应滤波锁相㊂对仿真和样机实验的结果表明:采用基于派克变换的最小均方算法的改进型双二阶广义积分锁相方法,可以在不降低动态响应速度的前提下,提高锁相环的滤波效果,进而提高并网逆变器在电网畸变严重场景下锁定电压频率和相位的跟踪精度㊂关键词:锁相环;自适应滤波;双二阶广义积分;最小均方算法;变步长DOI :10.15938/j.emc.2024.03.005中图分类号:TM73文献标志码:A文章编号:1007-449X(2024)03-0043-13㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2023-02-28基金项目:国家自然科学基金(51177037)作者简介:黄海宏(1973 ),男,博士,教授,博士生导师,研究方向为电力电子技术与自动控制;刘远朋(1997 ),男,硕士研究生,研究方向为电力电子与电气传动;王海欣(1976 ),女,硕士,高级工程师,研究方向为DSP 应用技术㊂通信作者:黄海宏High-precision phase-locked loop suitable for complex power gridsHUANG Haihong,㊀LIU Yuanpeng,㊀WANG Haixin(School of Electrical Engineering and Automation,Hefei University of Technology,Hefei 230009)Abstract :A high-precision phase-locked method was proposed by combining traditional phase-locked loops and adaptive algorithms to address the difficulty of accurately locking the voltage frequency and phase of existing grid connected inverters under complex grid voltage conditions.Based on the analysis of the drawbacks of traditional phase-locked loops,the contradiction between the filtering effect and delay when using traditional filters in phase-locked loops was determined.Based on the adaptive filtering char-acteristics of the minimum mean square algorithm and the coordinate transformation formula in the phase-locked loop,the input,output,and weight matrix of the algorithm were determined,and a minimum mean square algorithm matrix model based on the Parker transform was constructed.High precision filte-ring was achieved by setting the required voltage positive sequence component as a continuously updatedweight matrix,while variable step size control was implemented by introducing mean square instantaneous error and autocorrelation estimation mean.The experimental results show that using an improved phase-locked method based on the minimum mean square algorithm can improve the filtering effect of the phase-locked loop without reducing the dynamic response speed,thereby improving the phase-locked accuracyof the grid connected inverter under grid distortion.Keywords:phase locked loops;adaptive filtering;double second-order generalized integrator;least mean square;variable step0㊀引㊀言随着新能源逆变器在电网的大规模接入,使得逆变器视角的电网等效阻抗随之增加,导致电网电压谐波含量增多且频率发生变化,电网运行稳定性受到影响,电能质量下降[1-2]㊂传统的基于双二阶广义积分的软件锁相环(double second-order gener-alized integrator phase locked loops,DSOGI-PLL),是在产生2个用来分离正负序的正交信号的同时,利用基于内模原理的带通滤波器来对电网畸变电压进行谐波滤波㊂但在电网质量下降的情况下,如电网电压不平衡㊁大量多次谐波叠加等非理想电网场合时,DSOGI-PLL锁相难以满足滤波要求㊂目前,关于DSOGI-PLL控制改进方案,已有多篇学术论文进行分析报道,例如:1)提出三阶广义积分器,通过在双二阶广义积分器(double second-order generalized integrator,DSO-GI)中增添一个积分单元,提高其架构单元的滤波效果㊂2)提出一种在DSOGI前置特定次谐波消除模块改进型锁相环,通过前置模块去除电网畸变电压中畸变程度严重的特定次谐波,但系统增加低通滤波器会增加系统延时,降低了动态响应速度;且存在直流量时会产生周期干扰影响锁相精度[3-4]㊂3)提出一种多级并联二阶广义积分器(multi-level second-order generalized integrator,MSOGI),通过构建多个具有对不同次数谐波滤波能力的SOGI 模块的并联结构,在提高锁相环对各次谐波分量的基础上分离基波正序分量,但其结构太过复杂[5]㊂4)提出一种二阶广义积分器的改进结构,构建求差节点消除直流量影响的同时,在求差节点前加入低通滤波器环节滤除高次谐波,在此基础上加入频率自适应环节,有很好的频率跟踪性能,但引入低通滤波器影响结构锁相速度,且无法消除低次谐波影响[6-7]㊂从前述现有技术的具体实现方式可知,为了减小负序分量的影响㊁取得较好的稳态精度,其中的环路滤波器的截止频率必须取得很低,这极大地影响了动态响应的速度㊂综上,在特定场景下现有并网逆变器的锁相技术难以精确锁定电压频率和相位,故提出把基于派克(Park)变换的最小均方算法(least mean square,LMS)模型内嵌于DSOGI的拓扑结构改进方法,旨在提高并网逆变器在电网畸变严重场景下锁定电压频率和相位的跟踪精度,并通过理论分析㊁MATLAB 仿真和样机实验,验证了该改进方法的可实施性和滤波效果的有效性㊂1㊀LMS自适应滤波原理在通常的滤波场合中,从频域的角度进行滤波,只要给出相应的设计指标就可以设计出满足要求的滤波器㊂然而滤波器工作的环境是时变的,这就导致事先已经设计好的滤波器性能下降甚至不能被使用㊂自适应滤波算法中的LMS算法是基于维纳滤波的算法,核心思想是梯度下降,用梯度矢量的估计值来代替其精确值㊂原理如图1所示,其中输入端信号x(k)㊁期望信号d(k)是自适应滤波器的2个输入;输出端信号y(k)㊁误差信号e(k)是自适应滤波器的2个输出[8]㊂图1㊀LMS最小均方算法自适应滤波原理Fig.1㊀Adaptive filtering principle of LMS最小均方自适应滤波器在初始状态下,滤波器权重系数设置为W(0),通过滤波器内部对输入端信号x(k)进行相应计算,得到输出端信号y(k),再将输出端信号y(k)与滤波器的另外一路输入信号期望信号d(k)进行比较,得到系统的误差信号e(k),如果该误差满足均方误差最小的判据,则不更新权重值;如果该误差不满足均方误差最小的判据,则采用最小均方自适应优化算法去调节滤波器权重系数W㊂在多次的迭代计算后,得到系统的误差信号e(k)最终将满足均方误差最小的判据,且此时权重系数由W(0)更新到W∗㊂其中的权重优化算法为随机梯度下降,即每进一个新数据x(k)求取44电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第28卷㊀他的梯度并计算W ,在这过程中x (k )和d (k )的误差是对应的[9]㊂对上述自适应滤波原理扩展到矩阵形式,即输入矩阵为X (n )=[x (n -1), ,x (n -M )]T ㊂(1)式中x (n -1)~x (n -M )为多个输入信号x (k )的向量扩展形式㊂权向量定义为W (n )=[w 1,w 2,w 3, ,w m ]T ㊂(2)式中w 1~w m 为多个权重W 的向量扩展形式㊂则输出矩阵为y (n )=X T (n )W (n )㊂(3)误差向量矩阵为ε(n )=d (n )-y (n )=d (n )-X T (n )W (n )㊂(4)式中d (n )为多个期望信号d (k )的向量扩展形式㊂考虑到应用数字滤波的处理器速度较快,可使用瞬时估值误差的功率梯度来近似均方误差E (ε2(n ))的梯度▽(n ),即▽(n )=▽(E (ε2(n )))=-2ε(n )X (n )㊂(5)即权重迭代公式变为W (n +1)=W (n )+μ(n )ε(n )X (n )㊂(6)式中:W (n +1)表示跟新迭代后的下一次权重矩阵;μ(n )为步长μ的向量扩展形式㊂由式(6)得到LMS 算法权重迭代流程图,如图2所示㊂图2㊀LMS 权重迭代流程图Fig.2㊀LMS weight iteration flow chart2㊀传统DSOGI 锁相环分析传统的DSOGI-PLL 是针对单同步坐标系软件锁相环(single synchronous reference frame for phase locked loop,SSRF-PLL)在三相电网电压不平衡时无法精确获取电网电压正㊁负序分量的相位㊁幅值及频率信息所做出的改进[10]㊂该锁相环由克拉克(Clark)变换模块㊁SOGI 模块㊁Park 变换模块以及PI 调节模块组成㊂SOGI 模块是在对电网电压的α㊁β轴分量进行90ʎ偏移来产生2个正交信号以达到正负序分离的同时,利用基于内模原理的带通滤波器来对电网畸变电压进行滤波㊂再经过Park 变换,最后通过闭环控制完成锁相㊂其结构图如图3所示,图中:V abc 为三相电网电压;v α㊁v β表示电网电压的α㊁β轴分量;v ᶄα㊁v ᶄβ表示SOGI 输出的α㊁β轴分量;q 是指在时域内对原信号的相位偏移90ʎ;v ᵡα㊁v ᵡβ表示运算后的α㊁β轴分量;v d ㊁v q 表示经Park 变换输出的dq 轴分量;w ff 表示角速度前置分量,一般为50Hz;w 0为电网电压输出角速度;θ为输出电网电压相位;[T αβ]表示Clark 变换模块,[T dq ]表示Park 变换模块,ʏ表示积分模块㊂图3㊀DSOGI-PLL 系统控制结构框图Fig.3㊀DSOGI-PLL system control structure blockdiagram当电网电压不平衡时,利用对称分量法分离出电网电压正负序分量,公式可表示为V +abc =[v +a v +bv +c ]T =[T +]V abc ㊂(7)式中:V +abc 为三相电网电压的正序分量;v +a ㊁v +b ㊁v +c 分别为a㊁b㊁c 三相电压的正序分量;V abc 为三相电网电压;T +为对称分量法系数矩阵,即T +=231αα2α21α-αα21éëêêêùûúúú,其中α=e 2π3j =-12+j 32㊂通过对电网电压进行Clark 变换得到SOGI 二阶广义积分器变换得到的电压正序分量[11-12]为㊀V +αβ=[T αβ]V +abc =[T αβ][T +]V abc =[T αβ][T +][T αβ]-1V αβ=121-q q1[]Vαβ㊂(8)式中:V +αβ为电网电压的α㊁β轴正序分量;V αβ为电54第3期黄海宏等:一种适用于复杂电网下的高精度锁相环网电压的α㊁β轴分量;[T αβ]为Clark 变换系数矩阵,即[T αβ]=231-12-12032-32éëêêêêùûúúúú;q 是指在时域内对原信号的相位偏移90ʎ,即q =e π2㊂双二阶广义积分器模块不仅可以构造出两相正交电压信号从而获得电网电压正序分量,还可以滤除高频干扰信号㊂基于双二阶广义积分器自适应滤波器的传递函数为:㊀D (s )=v ᶄv (s )=kωᶄss 2+kωᶄs +ωᶄ2;(9)㊀Q (s )=q v ᶄv (s )=kωᶄ2s 2+kωᶄs +ωᶄ2㊂(10)式中:D (s )为带通滤波器的传递函数;Q (s )为低通滤波器的传递函数;v 为SOGI 模块的输入;v ᶄ㊁q v ᶄ为SOGI 模块2个输出;ωᶄ为SOGI 模块要跟踪的频率;k 为SOGI 模块增益系数㊂由滤波器的频谱特性可知,滤波器在频率ωᶄ处的增益为1,输出信号v ᶄ与q v ᶄ的相位差为90ʎ,表明滤波器可对设定的ωᶄ频率交流信号进行无差跟踪与移相㊂滤波器频谱特性如图4所示,其中:ωᶄ=100π,k =1.414㊂图4㊀DSOGI 滤波器频谱特性Fig.4㊀Spectrum characteristics of DSOGI filter由于二阶广义积分器的带通滤波特性,在实际输入信号为电网电压畸变等非理想情况下,为了达到更好的滤波效果,需要减小k 值,导致响应速度大大降低㊂受限于响应速度的要求,降低了二阶广义积分器的滤波效果,使其不能精确的反应畸变电网的相位信息㊂为此,提出一种基于LMS 自适应滤波的DSOGI 锁相环改进方法,其在能达到响应速度要求的前提下大大提高了滤波效果,进一步克服了动态响应速度与稳态精度之间的矛盾㊂3㊀基于LMS 自适应滤波的SOGI 锁相环改进方法㊀㊀相对于传统的频域滤波器,基于LMS 自适应滤波器的系统跟踪特性完美的避开了高延迟的缺点㊂将LMS 自适应滤波融入于DSOGI 锁相环中,既能极大程度上不降低动态响应速度,又能提高滤波效果,从而提高稳态精度㊂3.1㊀基于Park 变换的LMS 模型在DSOGI-PLL 控制系统中,由DSOGI 得到两相正交电压向量,需要经过Park 变换得到v +q ,再进一步闭环处理㊂新模型通过LMS 自适应滤波特性设计一种既能达到Park 变换效果,又能分离正负序,同时对输入信号进行自适应滤波的模块,替代Park 变换模块[13]㊂由前文得到LMS 权重迭代公式的矩阵形式,在三相滤波锁相系统中,需要对应锁相的时域连续数学模型,设输入矩阵为X (t )=cos ωt sin ωt -sin ωtcos ωt cos ωt -sin ωt sin ωtcos ωt éëêêêêêùûúúúúú㊂(11)式中cos ωt ㊁sin ωt 为锁相环输出的相角三角函数㊂权向量矩阵为W (t )=U +d (t )U +q (t )U -d (t )U -q (t )éëêêêêêêùûúúúúúú㊂(12)式中U +d (t )㊁U +q (t )㊁U -d (t )㊁U -q (t )分别为两相旋转坐标系dq 坐标系下电网电压正序负序分量㊂测量信号Y ᶄ(t )为DSOGI 得到实际电网两相静止坐标系αβ坐标系下的电网电压正序分量㊂期望响应输入矩阵为d (t )=Y (t )=X T(t )W (t )=U +α(t )U +β(t )éëêêùûúú㊂(13)64电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第28卷㊀式中:Y (t )为系统输出矩阵;U +α(t )㊁U +β(t )为经过计算得到的两相静止坐标系αβ坐标系下的电网电压正序分量㊂误差向量矩阵为ε(t )=d (t )-Y (t )㊂(14)权重迭代公式为W ᶄ(t )=W (t )+με(t )X (t )㊂(15)式中:W ᶄ(t )为计算后更新权重矩阵;μ为步长参数向量[14]㊂因此由式(11)~式(15)建立起如图5的基于Park 变换的LMS 模型㊂图5㊀基于Park 变换的LMS 模型结构框图Fig.5㊀Structure block diagram of LMS model basedon Park transformation在此模型中,利用LMS 系统跟踪的特性,将模型的输出连接反馈至系统的期望响应输入,通过计算得到的U +α(t )㊁U +β(t )与实际电网电压信号对比,得到误差后,通过LMS 算法的权重迭代公式来训练权重W (t ),以此来得到权向量矩阵中的两相旋转坐标系dq 坐标系下电网电压正序分量U +q(t )㊂由此得到基于Park 变换的最小均方算法的改进型双二阶广义积分(least mean square-double second-order generalized integrator,LMS-DSOGI)锁相环的系统结构框图,如图6所示㊂图6㊀LMS-DSOGI 结构框图Fig.6㊀Structure block diagram of LMS-DSOGI3.2㊀变步长LMS 控制传统的恒定步长的LMS 算法无法做到快速动态响应与高稳态精度的统一㊂步长μ越小,LMS 算法就具有更高的稳态精度,但同时牺牲了滤波算法的收敛速度;相反步长μ越大,LMS 算法就具有更快的收敛速度,但降低了滤波效果的稳态精度㊂鉴于恒定步长的弊端,国内外很多学者都提出了不同的变步长LMS 控制,但基本思路都相同㊂当误差ε(t )较大时,步长μ相适应的增大,提升算法的收敛速度,减少动态响应时间,随着LMS 算法的不断迭代,误差ε(t )不断减小,算法自动调整减小步长μ值,从而提升稳态精度,使LMS 算法在一定程度上解决了稳态精度与响应速度之间的矛盾㊂文献[15]提出了一种基于Kwong 算法的改进算法,称为LMS-New 算法㊂Kwong 算法是通过均方瞬时误差ε2(t )控制步长更新的,其步长更新公式[15]为μ(n +1)=ξμ(n )+ηε2(n )㊂(16)式中ξ和η为步长更新的步长因子向量与误差因子向量㊂LMS-New 算法采用可变公式η(n )替换式(16)中的固定参数μ,从而达到提高系统跟踪能力的目的,在可变公式η(n )中采用反余切函数作为激活函数,使误差与误差因子非线性化,同时引入ε(n )ε(n -1)获得误差信号的自相关估计均值㊂其步长更新公式为:μ(n +1)=ξμ(n )+η(n )ε2(n );(17)η(n )=arccot(|p (n )|);(18)p (n )=λp (n -1)+(1-λ)ε(n )ε(n -1)㊂(19)式中:η(n )为可变误差因子;p (n )为步长迭代补偿矩阵;λ为步长迭代补偿矩阵系数㊂式(19)的形式与一阶低通滤波器离散化的形式相同,为了进一步提高系统的滤波效果,步长迭代补偿矩阵系数λ的取值可以等效于λ=11+ωc T s㊂(20)式中:ωc 为低通滤波器截止频率;T s 为采样时间㊂为了滤除基波分量外的整次和非整次谐波的影响,取ωc =200π,开关频率为10kHz,则T s =0.0001,计算得λ=0.94㊂式(17)中的步长因子ξ为调节收敛速度而设置的正学习参数,同时初始迭代速度因尽量满足临界最大值,故选取较大步长因子ξ=0.9㊂为了保证系统稳定性,最后还需要对步长参数μ给予一定的限幅处理㊂74第3期黄海宏等:一种适用于复杂电网下的高精度锁相环4㊀仿真与样机验证4.1㊀系统仿真仿真框图的搭建如图7所示㊂其中包括并网三相电压模块㊁Clark 变换模块㊁SOGI 二阶广义积分发生器模块㊁LMS 最小均方自适应滤波模块㊁PI 控制模块㊁仿真结果观测模块㊂仿真模型的参数如表1所示㊂图7㊀系统仿真图Fig.7㊀System simulation diagram表1㊀仿真模型的参数Table 1㊀Parameters of simulation model㊀㊀仿真参数数值基波电压幅值/V 380A 相不平衡系数k a 1B 相不平衡系数k b 1.184C 相不平衡系数k c 0.789基波角频率ω0100πSOGI 增益系数k1.414SOGI 谐振频率ωᶄ100π变步长迭代系数λ0.94变步长步长因子ξ0.9仿真中在0~2s 与4~6s 为正常理想电网电压阶段,三相电压为平衡的基波电压U N ;在2~4s 突变为含有幅值为基波电压10%的2㊁4㊁5㊁7㊁10次谐波的不平衡三相电压,其中三相不平衡系数如表1所示㊂分别对并网电压㊁SOGI 二阶广义积分发生器输出电压㊁LMS 最小均方自适应滤波模块输出电压统一变换为三相静止坐标系abc 坐标系下的电压,再进行总谐波失真率(total harmonic distortion,THD)对比,分析其滤波效果㊂基于LMS 自适应滤波的DSOGI 系统各模块滤波效果对比如图8所示,其中方形实线表示并网电压的THD,圆形实线表示SOGI 二阶广义积分发生器模块输出电压的THD,纯实线表示LMS 最小均方自适应滤波模块输出电压下波形的THD㊂在仿真中0~2s 与4~6s 都是正常理想电网电压阶段,三者的THD 稳态数值都接近于0;从图8中可以看出在t =2.0s 后,由于电网电压处于非理想电网阶段,3个模块滤波后的THD 均发生跃变,在t =2.3s 后三者渐渐进入稳定状态,其稳定状态的THD 值如图所示,即三者稳态数值分别为并网电压波形的THD =14.14%,SOGI 滤波后电压波形的THD =4.98%,LMS 滤波后电压波形的THD =1.55%㊂非理想电网下三相电网电压自适应滤波锁相环输出的锁相稳态效果㊁暂态效果如图9与图10所示㊂图中:U a 表示电网基波电压;M 表示锁相输出角度,M 的值为0~380V,线性的对应电压相位从0到2π㊂其中锁相稳态效果图取2~4s 非理想电网阶段的2.6997~2.7003s,由图中的放大图读数可84电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第28卷㊀以得到锁相稳态误差为101.364μs,约0.50%;锁相暂态效果图取2.0~2.165s,是电网电压由理想状态转向非理想状态的过度阶段,其过度转折点为t =2s 时间点,即非理想阶段的起点,LMS-DSOGI 采用变步长设计后,约在t =2.16s 达到锁相稳态,故其锁相环的动态响应时间约0.16s㊂图8㊀各模块滤波效果对比图Fig.8㊀Comparison of filtering effects of eachmodule图9㊀锁相环锁相稳态效果图Fig.9㊀Phase-locked steady-staterendering图10㊀锁相环锁相暂态效果图Fig.10㊀Phase-locked transient effect diagram由此可见LMS-DSOGI 锁相环的滤波效果在SOGI 的基础上显著提升,达到了预期目标,锁相暂态效果在符合动态响应速度条件下,进一步降低了稳态误差,符合前文理论分析㊂相较于传统的DSO-GI 锁相环,基于LMS 自适应滤波的DSOGI 系统在动态性能和稳态性能上都得到了改善㊂4.2㊀样机验证实验采用低压三相三线制逆变器样机,样机参数如表2所示㊂表2㊀样机参数Table 2㊀Prototype parameters㊀㊀样机参数数值直流侧电压U dc /V 48交流侧相电压U abc /V20/15网侧电感L /mH 1滤波电容C /μF 200开关频率/kHz10样机实验采用TMS28335芯片进行数字控制,在代码中设定锁相输出角度每次到2π时清零,同时在GPIO 口产生一个翻转信号,从而在示波器上展现锁相的稳态与暂态效果㊂电网电压谐波的产生因素有很多,通常可以分为非线性负荷和逆变负荷这两类㊂非线性负荷产生工频频率的整数倍谐波,例如三相6脉波整流器产生的5㊁7次谐波,三相12脉波整流器产生的11㊁12次谐波㊂逆变负荷产生逆变频率2倍的谐波,如2㊁4㊁8㊁10次谐波等㊂为了模拟电网电压无规律的时变效果,本次样机实验在电网电压基波中随机注入上述单次谐波或多次谐波叠加,以便尽可能地模拟不同复杂程度的电网电压㊂另外,本次实验由可编程电源设备替代电网电压,限于可编程电源设备的能力,因此注入的谐波次数与幅值也受限㊂注入的谐波如表3所示,其中定义的谐波0~谐波9为单次谐波,幅值为基波电压的百分比;谐波10~谐波15为多次谐波叠加,其中2㊁4㊁5㊁7㊁8次谐波的幅值为基波电压的12%,10㊁11次谐波的幅值为基波电压的6%㊂表3㊀谐波序号定义表Table 3㊀Definition table of harmonic serial number94第3期黄海宏等:一种适用于复杂电网下的高精度锁相环㊀㊀第一组实验为传统的DSOGI锁相环与改进的LMS-DSOGI锁相环在添加相同次数幅值谐波的畸变电网下的锁相效果对比㊂单次谐波与多次谐波叠加作用下的稳态误差数据如表4㊁表5所示㊂表4㊀单次谐波作用下稳态误差对比表Table4㊀Comparison table of steady-state error under sin-gle harmonic action谐波序号基波幅值/V DSOGI稳态误差/μsLMS-DSOGI稳态误差/μs谐波02070050谐波120800230谐波220500-160谐波320420-190谐波420700150表5㊀复杂谐波作用下稳态误差对比表Table5㊀Comparison table of steady-state errors under complex harmonic effects谐波序号基波幅值/V DSOGI稳态误差/μsLMS-DSOGI稳态误差/μs谐波1020600-100谐波1120700200谐波1220420250谐波1320450-100谐波1420900290谐波1520950110由表4可以看出,传统的DSOGI锁相环在实验设定的单次谐波电网下锁相平均稳态误差约为670μs,即3.35%㊂且在注入低次谐波时,锁相环的稳态误差均很大;相较于传统的DSOGI锁相环,改进的LMS-DSOGI锁相环在复杂畸变电网下的锁相平均稳态误差约为150μs,即0.75%㊂由表5可以看出,传统的DSOGI锁相环在实验设定的复杂畸变电网下的锁相平均稳态误差约为700μs,即3.5%㊂偶尔会出现稳态误差很大的情况,导致锁相环很大程度上不能稳定在700μs的平均稳态误差㊂相较于传统的DSOGI锁相环,改进的LMS-DSOGI锁相环在复杂畸变电网下的锁相稳态误差约为200μs,即1.0%㊂并且在相同的畸变电网作用时,不论其添加的谐波如何,改进的LMS-DSOGI锁相环都比传统的DSOGI锁相环的锁相稳态误差要低得多,证明添加了LMS算法的改进型锁相环能通过自适应滤波来提高从复杂电网畸变电压中分离基波正负序的精确度,以此提升锁相的精度㊂第二组实验为改进的LMS-DSOGI锁相环在添加相同次数幅值谐波的畸变电网下,不同基波幅值对锁相效果的影响,稳态误差数据如表6所示㊂表6㊀不同基波幅值的LMS-DSOGI锁相环稳态误差表Table6㊀Table of steady-state error of LMS-DSOGI phase-locked loop with different fundamental amplitude 谐波序号谐波幅值/%基波幅值20V稳态误差/μs基波幅值15V稳态误差/μs 谐波0125080谐波112230250谐波212-160-125谐波312-190-240谐波46150150由表6可以看出,改进的LMS-DSOGI锁相环在基波幅值15V时的锁相平均稳态误差约为169μs,即0.845%,相比于基波幅值20V的150μs(0.75%)平均稳态误差有稍微的提高㊂随着基波电压增大,锁相环采样以及算法运算更为精确,以此降低了稳态误差,提高锁相精度㊂第三组实验为改进的LMS-DSOGI锁相环在添加幅值不同㊁次数相同的谐波畸变电网下的锁相效果,稳态误差数据如表7所示㊂表7㊀不同谐波幅值的LMS-DSOGI锁相环稳态误差表Table7㊀Table of steady-state error of LMS-DSOGI phase-locked loop with different harmonic amplitude由表7可以看出,改进的LMS-DSOGI锁相环在谐波为谐波5到谐波9时的锁相平均稳态误差约为138μs,即0.69%,和谐波幅值更大的谐波0到谐波4作用下的150μs(0.75%)平均稳态误差几乎相同㊂随着添加谐波幅值的增大,电压的畸变程度也越来越大,改进的LMS-DSOGI锁相环中采用LMS 自适应滤波部分同时也会根据所采样的电压进行自适应滤波,使锁相环能够稳定输出精确度更高的锁相角度,大大削弱了电网电压不停变化的复杂谐波对锁相精度带来的负面影响㊂在上述的几组实验数据中畸变最严重的是在基05电㊀机㊀与㊀控㊀制㊀学㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第28卷㊀波电压上注入了谐波15的一组,即注入幅值为基波幅值12%的2㊁4㊁5㊁7㊁8次以及幅值为基波幅值6%的10次谐波的畸变电压㊂传统的DSOGI 锁相环在该畸变电压下的稳态锁相效果如图11所示㊂图11㊀DSOGI 锁相环稳态误差Fig.11㊀Steady-state error diagram of DSOGI图11(c)为DSOGI 锁相环多周期稳态效果展示图;图11(b)为图11(c)中的虚线圆圈处一个周期的放大;图11(a)为图11(b)中矩形框处的放大展示图㊂图U a 表示电网A 相畸变电压波形;图11~图18中的M 均表示锁相效果翻转波形,锁相一个周波即翻转一次㊂由图中可以看出,稳态误差约为950μs㊂改进的LMS-DSOGI 锁相环在该畸变电压下的稳态锁相效果如图12所示,其中图12(c)为改进的LMS-DSOGI 锁相环多周期稳态效果展示图;图12(b)为图12(c)中的虚线圆圈处一个周期的放大;图12(a)为图12(b)中矩形框处的放大展示图㊂图中的U a 表示电网A 相畸变电压波形㊂从图中可以看出,稳态误差约为120μs㊂由此可见在电网电压同样复杂的情况下,改进的LMS-DSOGI 锁相环比传统的DSOGI 锁相环稳态误差更小,滤波效果更好,锁相效果更精确㊂图12㊀LMS-DSOGI 锁相环稳态误差Fig.12㊀Steady-state error diagram of LMS-DSOGI图13~图15为变步长LMS-DSOGI㊁DSOGI 以及恒定步长LMS-DSOGI 三种不同锁相环在电压跌落实验中的暂态波形图㊂图13㊀变步长LMS-DSOGI 锁相环电压跌落动态效果Fig.13㊀Dynamic effect of variable step size LMS-DSOGI phase-locked loop during voltage drop15第3期黄海宏等:一种适用于复杂电网下的高精度锁相环。
一种适用于单端直流配电网的惯性下垂控制策略
2
电力科学与工程
2019 年
0 引言
MATLAB / SIMULINK 仿真验证了控制策略的有效 性。
随着光伏、储能、电动汽车充电站等分布式直 流电源和直 流 负 荷 的 大 量 接 入，传 统 交 流 配 电 网 面临着巨 大 挑 战。 相 较 于 交 流 配 电 网，直 流 配 电 网凭借在电能质量和供电可靠性等方面的优势而 受到国内外 学 者 的 广 泛 关 注［1－ 4］。 直 流 配 电 网 是 一个低惯量 系 统，受 到 大 扰 动 时 会 产 生 较 大 的 电 压波动，传统 的 电 压 控 制 策 略 难 以 满 足 用 户 对 电 能质量和 供 电 可 靠 性 的 要 求。 因 此，改 进 传 统 电 压控制策略以适应直流配电网的发展需求是亟待 解决的重要问题［5－8］。
为防止蓄电电池在区间 3 和 4 内不动作。超级电容在
区间 3 和 4 也不工作，仅由 VSC 维持系统功率平
1 单端直流配电网拓扑
图 1 给出了简化的单端直流配电网典型结 构，主要由分布式电源（ 光伏） 、直流负载、交流负 载、混 合 储 能、直 流 微 电 网 和 电 动 汽 车 充 电 站 （ Electric Vehicle Charging Station，EVCS） 组成，并 通过 并 网 点 的 电 压 源 换 流 器 （ Voltage Source Converter，VSC） 连接交流主网。由于 EVCS 具有 负荷和电源双重特性，在本文中正常工作状态下， EVCS 作为直流负荷吸收直流配电网的能量； 当配 网的母线电压跌落越限时，EVCS 作为电源采用下 垂控制减少 对 用 户 的 供 电，降 低 从 配 网 吸 收 的 能 量。
收稿日期： 2019－07－23 基金项目： 国家自然科学基金（ 51607083） ； 江苏省高校自然科学研究重大项目（ 17KJA470003） 作者简介： 严 峰（ 1970—） ，男，高级工程师，研究方向为电力系统运行与控制；
电气 论文题目
近海风电场PMSG与VSC-HVDC协调控制研究
电力系统稳定器参数整定方法研究
风电场输出功率波动抑制方法研究
风电场储能装置容量优化配置方法研究
发电机励磁系统模型参数可辨识性研究 FCB机组布点方法研究 基于广域信息的继电保护技术研究 现代配电网故障测距方案研究 巨型发电机保护改进与整定计算 基于站域信息的数字化变电站新型继电保护研究 城市轨道列车能馈式制动方法研究 省级电网稳定控制研究 含大规模风电的电力系统月度发电计划 考虑间歇式电源特性的电力系统潮流计算方法研究 基于机会约束规划的含风电场的多目标协调调度 考虑风电接入下的静态安全问题研究 混合直流输电系统在典型故障及操作过程中的暂态特性及保护配置原则 基于EPOCHS平台的广域后备保护策略研究 城市电网可安全容纳电动车最大数量分析 异质分布式电源并列运行与控制研究 智能家居能量管理系统 基于SVG和TSC的复合无功补偿系统控制策略的研究与仿真 1140V双SPWM变频器的设计与研制 基于GPRS的远程监控系统的研究 直驱风力发电机的电励磁控制系统的研究 变频器驱动的异步电动机保护方案研究 三相四线制配电网负荷平衡控制装置的控制策略研究与仿真 抽油机群的节能控制策略研究 保安储能站系统研究 全控器件励磁功率单元工作特性研究 带储能型DVR的自并励励磁系统 直流输电系统仿真模型与基本响应特性研究 磁暴引发发电系统故障概率评估 多电源可靠供电系统 大规模风电场并网对系统保护的影响分析 变压器状态评估方法的研究 ITER负离子源激励线圈阻抗测量与计算 电力系统无功补偿装置仿真之一 电力系统无功补偿装置仿真之二
四象限变频器触摸屏监测部件研制之二 四象限变频器触摸屏监测部件研制之一 四象限变频器用开关电源的研制 飞轮储能系统的优选电机方案研究 基于简化磁链法的开关磁阻电机转子间接位置检测技术研究 开关磁阻风力发电机系统研究 全距绕组开关磁阻电机场路耦合分析 全距绕组开关磁阻电机的建模与仿真 高性能交流伺服系统研究 空气复合污染BP神经网络预测研究 铁路隧道电气照明仿真研究 铁路隧道电气照明计算机辅助设计 铁路隧道电气照明实验研究 TDI柴油发动机发电控制研究 无刷双馈电动机变频调速控制分析与仿真 基于太阳能热发电用的逆变器 智能会所的节能与控制 高压线路感应取能灯的设计与应用 太阳能照明系统的能效研究 链式SVG对不同电压等级的适应性研究、设计与应用 典型储能系统的设计与应用 半铁芯电抗器磁场数值计算 半铁芯电抗器设计 电子在周期磁场中的运动轨迹计算 电子辐照加速器扫描磁铁电源研究 电子辐照加速器扫描磁铁分析与设计 智能配电系统的组态软件研究 超级电容器储能技术仿真与实现 电动车用电池技术及其充放电过程分析 基于电能变换的节能照明技术仿真与分析 无刷直流电机无位置控制技术仿真与实现 永磁同步电机控制器设计与应用 单相异步电动机的设计与应用 脉冲发电机的建模与仿真分析 三相异步电动机的设计与分析 通用电动机的设计与应用 风力发电系统的分析与设计 供用电综合管理信息系统的设计 家用电器驱动用微电机的分析与设计 交流电机的分析与设计 同步发电机短路故障分析 永磁无刷电机的低成本优化设计 柴油发电机组电控系统的分析与设计 电机噪声测量系统研究 轨道交通漏电火灾保护系统研究II——电气火灾监控系统 轨道交通漏电火灾保护系统研究I——漏电检测单元设计 轨道交通消防安全救援系统研究
电网侧电化学储能电站AGC控制策略优化及试验分析
ZHANGJiangfeng1,SU Ye1,SUNJiandong2,ZHENG Keke1,MEIJian1, WANGZixiang1,LU Shengbing3,YUE Huafei4
(1.国网浙江省电力有限公司电力科学研究院,浙江 杭州 310014;2.杭州意能电力技术有限公司,浙江 杭州 310014; 3.国网浙江长兴县供电有限公司,浙江 湖州 313100;4.南京南瑞继保电气有限公司,江苏 南京 211102)
摘 要:储能系统具有优良的功率调节性能和频率控制能力,在新 能 源 消 纳 中 发 挥 了 重 要 的 作 用。 详 细 介 绍 浙 江 电 网侧储能电站全站及储能单元 AGC 控制策略,在考虑 电 池 能 效 的 基 础 上 对 该 策 略 进 行 优 化,提 出 考 虑 电 池 能 耗 因 子的负荷分配策略。在电化学储能电站 AGC 现场,首先,采 用 常 规 等 比 例 分 配 策 略 分 别 进 行 储 能 单 位 和 全 站 AGC 测试,测试结果表明,储能单元 AGC 控制的调节速率、响应时间、稳态误差 等 性 能 均 有 明 显 提 高;然 后,采 用 等 比 例、 等裕度和优化分配策略分别进行 AGC 试验,试验结果证明,在使用考虑电池能 耗 因 子 的 负 荷 分 配 策 略 后,储 能 单 位 内各 PCS负荷分配结果具有差异性,有利于储能系统负荷快速响应。 关 键 词:电网侧储能;铅碳电池;AGC 策略优化;调频控制;电池能效;储能单元 DOI:10.19781/j.issn.1673-9140.2022.02.020 中 图 分 类 号 :TM912 文 章 编 号 :1673-9140(2022)02-0173-08
新能源电站的储能多频段阻尼控制方法_胡安平
所提控制策略的有效性。
关键词：多频段振荡；阻尼控制；储能系统；新能源电站
中图分类号：TM 73
文献标识码：A 文章编号：1002- 087 X(2020)11- 1679- 04
DOI: 10.3969/j.is s n.1002- 087X.2020.11.030
Multi-frequency damping control method for large new energy power station
ÁÂÇÅÄÇ 个低频振荡模态、6个次同步振荡模态、1个高频振荡模态。其
中 l5,6、l7,8、l9,10、l11,12、l13,14 的阻尼较强，无需针对该频段范围进 行阻尼控制，但 l1,2、l3,4、l15,16 对应的 647 Hz(高频)、34.2 Hz(中 频)、1.8 Hz(低频)频段振荡的阻尼较弱，会降低系统的运行性 能，因此需要针对这三个频段范围进行阻尼控制，以提高系统 的全频段阻尼响应性能。
(7)
在一个周期内，系统减少的振荡能量为：
∆E = ∆E + ∆E
(8)
由式(8)可知，通过调节储能输出的有功功率，可以改变
ΔE1 与 ΔE2 来减小暂态能量，从而改善系统阻尼特性。将储能
注入的无功功率 Q 视为由一个动态接地的等效电抗 xW 产生，
且有：
x = −V / Q
(9)
图 2 用于阻尼原理分析的简化系统
图 3 无阻尼时的 δ12 和 ω12
t 0～t 1：ω12 由 0 到 ωmin，EP 减小到整个周期的最小值，EK 增
大到最大。
t 1～t 2：ω12 由 ωmin 上升为 0，EK 减小至最小，EP 增大至最 大。
t 2～t 3：ω12 上升到 ωmax，EP 减小到最小，EK 增大到最大。 t 3～t 4：ω12 下降到 0，EK 下降至最小，EP 重新增大到最大。 因此，若处于零阻尼状态，E 将保持不变，动能、势能相互
计及源荷不确定影响的不平衡配电网
第50卷第23期电力系统保护与控制Vol.50 No.23 2022年12月1日Power System Protection and Control Dec. 1, 2022 DOI: 10.19783/ki.pspc.220202计及源荷不确定影响的不平衡配电网两阶段优化苏向敬1，刘一航1，张知宇2，符 杨1(1.上海电力大学电气工程学院，上海 200090；2.国网浙江省电力有限公司海盐县供电公司，浙江 嘉兴 314300)摘要：在“碳达峰、碳中和”国家战略背景下，分布式电源(distributed generators, DG)的大量接入虽然带来显著的社会和环境效益，但其高间歇性与不确定性也导致峰谷差拉大、电压频繁越限，危害配网安全稳定运行。
作为缓解上述问题的有效手段，储能与DG的协调控制近年来得到广泛关注。
但现有研究普遍基于三相平衡网络模型假设，且受储能自身特性限制对DG不确定性影响考虑不足。
为此，提出一种基于储能和DG协同控制的不平衡配电网两阶段优化策略。
其中，第I阶段基于三相配网模型和源荷功率预测，对储能开展长时尺度(24 h)优化调度，以提升运行经济性。
针对第I阶段存在的电压越限风险，第II阶段基于源荷不确定性建模和DG逆变器无功能力，在短时间尺度(15 min)开展不平衡配网电压分布式鲁棒优化，以提升运行安全性。
对上述两阶段优化问题采用凸化和对偶重构手段进行求解，并基于真实配电网案例进行仿真验证。
结果表明：所提两阶段优化策略能有效计及三相不平衡和源荷不确定影响，并提升配电网运行的经济性与安全性。
关键词：分布式电源；电池储能；不平衡配电网；分布式鲁棒优化；凸优化Two-stage optimization of unbalanced distribution networks considering impacts ofDG and load uncertaintiesSU Xiangjing1, LIU Yihang1, ZHANG Zhiyu2, FU Yang1(1. College of Electrical Engineering, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China;2. Haiyan Power Supply Company, State Grid Zhejiang Electric Power Co., Ltd., Jiaxing 314300, China)Abstract: In the context of a national strategy of ‘emission peak and carbon neutrality’, the penetration of distributed generators (DG) is increasing dramatically, bringing significant social and environmental benefits. However, DG features such as high intermittency and uncertainty lead to problems such as high peak-valley difference and frequent voltage violation, causing negative impacts on the safe and stable operation of distribution networks. As one of the most effective solutions, the coordination of a battery energy storage system (BESS) and DG has been attracting a lot of attention.However, existing studies of BESS and DG coordination unreasonably assume distribution networks are three-phase balanced, and are less capable to deal with uncertainties because of the limitations of BESS characteristics. Thus, a BESS and DG-based two-stage control strategy of unbalanced distribution networks is proposed. Specifically, based on a three-phase network model and predictions of DG and load power, stage I performs BESS control on a long-time scale(24 hours) to improve the operational economy. To deal with the voltage violation risk in stage I, stage II conductsdistributionally robust voltage optimization of the unbalanced distribution network over a short time scale (15 min), based on source-load uncertainty modeling and the reactive capability of a DG inverter, thus improving the operational safety.Convex optimization and dual reconstruction are used to solve the above two-stage optimization problem, and simulations are carried out on a real distribution network. The results show that the proposed two-stage optimization strategy can effectively take into account the impacts of three-phase unbalance and source-load uncertainty, and also improve the economy and safety of distribution network operation.This work is supported by the General Program of National Natural Science Foundation of China (No. 61873159).Key words: distributed generation; battery energy storage system; unbalanced distribution network; distributionally robust optimization; convex optimization基金项目：国家自然科学基金面上项目资助(61873159)；上海绿色能源并网工程技术研究中心项目资助(13DZ2251900)苏向敬，等计及源荷不确定影响的不平衡配电网两阶段优化- 95 -0 引言以风电、光伏为代表的分布式电源(distributed generator, DG)渗透率越来越高，在带来显著社会和环境效益的同时，其高随机性和高波动性导致峰谷差加大、逆向潮流、电压越限和三相不平衡等问题，危害配电网的安全稳定运行[1-6]。
单相逆变电源输出侧RC补偿支路的设计
单相逆变电源输出侧RC补偿支路的设计
宋德勇;高格;傅鹏;盛志才
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2017(051)010
【摘要】针对先进实验超导托卡马克(EAST)核聚变装置上的共振磁扰动(RMP)线圈电源,根据输出电压纹波等设计指标,发现其输出侧仅有LC滤波器时,系统会不稳定,通过理论分析结合电路仿真,在输出侧并联一个RC补偿支路,比较不同的RC参数组合,发现在RC补偿支路参数合适时,能极大地提高系统稳定性,实验结果表明电源此时能达到各项设计指标,同时保持稳定运行.
【总页数】3页(P36-37,49)
【作者】宋德勇;高格;傅鹏;盛志才
【作者单位】中国科学院等离子体物理研究所,安徽合肥230031;中国科学技术大学,安徽合肥230026;中国科学院等离子体物理研究所,安徽合肥230031;中国科学院等离子体物理研究所,安徽合肥230031;中国科学院等离子体物理研究所,安徽合肥230031
【正文语种】中文
【中图分类】TN86
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5.单脉冲测控雷达RCS测量接收支路的设计 [J], 梁永红;张利珍
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