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电工技术学报 2016年第09期杂志 文档列表

电工技术学报杂志电力系统及其自动化

级联H桥型SVG直流侧电压平衡控制方法1-7

摘要：级联H桥型SVG是目前大容量无功补偿装置的最佳方案之一,直流侧电压的稳定与平衡是保障装置可靠运行的必要条件。建立和分析了级联H桥型SVG的等效数学模型,推导了直流侧电压的波动过程,在此基础上分析其相间有功功率交换过程,并提出了一种基于零序电压控制的直流侧电压平衡的三级控制方法,即全局直流侧电压平衡控制、相间直流侧电压平衡控制和相内直流侧电压平衡控制,从而很好地解决了直流侧电压平衡控制问题。最后选取单相两个H桥单元的主电路结构进行仿真和实验分析,验证该方法的有效性。

兼顾通用性和差异性的20kV电缆网无功配置率优化8-15

摘要：提出一种由点及面的建模思路及相关性分析的无功规划方法。该方法从无功平衡的角度将影响无功优化配置率的特性参数分为影响程度小（LI）和影响程度大（MI）的两类,利用LI类特性参数建立20 k V城市电缆网的＂点模型＂;而MI类特性参数则用来对＂点模型＂进行多维度拓展,使分析工作能较强覆盖不同特性的线路。进而采用相关性分析的方法进行20 k V城市电缆网无功配置率的优化研究,得出适用于不同负荷特性的配变台区的最优无功配置率参考范围,以解决目前对20 k V配电网无功配置率研究不足、指导原则中配置区间过于笼统及缺乏差异性等问题,也避免了针对各线路逐一进行无功优化规划的通用性不足的问题。算例结果说明了该方法的有效性。

基于最优功率分配的多端直流网络改进下垂控制策略16-24

摘要：由于多端直流系统各输电通道距离不一致以及直流线路本身电阻较大,导致远距离、大容量直流输电系统的铜耗较大。为了实现整个系统铜耗最小的站间协调控制,构建未考虑本地负荷与考虑本地负荷时直流电压下垂系数的计算方法,提出一种改进的直流电压下垂控制策略。引入换流站可调容量大小,使得各换流站＂量力而行＂地参与下垂控制功率调整。利用PSCAD/EMTDC建立该四端直流系统的详细模型,仿真验证了正常运行及故障工况下该系统的运行特性。结果表明,所提出的控制方法可有效减少直流系统铜耗,有效改善交流侧故障引起的直流侧功率振荡,实现紧急功率支援。

多馈线型低压配电网分布式谐波治理的优化控制25-33

摘要：针对多馈线型低压配电网的谐波治理问题,将多功能光伏逆变器作为谐波治理的基本单元,构建了一个分布式谐波治理系统。通过对电网谐波的建模与分析,合理利用多谐波源对公共连接点（PCC）谐波电压的积极影响,在计及逆变器容量限制的前提下,建立了一个复合型谐波治理目标,从而实现各馈线谐波补偿任务的优化分配。并通过Matlab/Simulink仿真分析比较了传统方法与优化方法的特点,验证了该模型和优化控制策略的有效性。与现有的谐波治理方法相比,该方法在尽量降低谐波补偿消耗的同时有效改善了PCC点电压谐波畸变,提升了系统谐波治理能效。

考虑风电不确定出力的风电并网协调优化模型34-41

摘要：针对风电出力的随机性和间歇性等特点,首先,提出了风电预渗透率的概念,结合风电预测精度,建立了风电预测误差计算模型。其次,考虑到误差随时间的迁移性,建立了风电预测误差增长模型,并建立了基于误差增长的风电不确定出力计算模型。在建立负荷可参与调度的权重区间模型以及引入可调度负荷与储能系统的基础上,建立了风电成本模型和考虑可调度负荷与储能系统风电并网协调优化调度模型。最后,以某地区电力系统为研究对象,采用Matlab对优化模型进行仿真求解,结果表明,所用方法能够有效降低弃风率以及火电备用容量。

大规模风电并网条件下AGC机组跨区分布式最优协调控制42-49

摘要：我国风电资源主要集中在西部和北部,外送是解决风电消纳问题的有效手段。但随着风电渗透率的增加,其不确定性带来的风电功率波动造成部分区域或省份的自动发电控制（AGC）出现了较为严重的调节资源不足及控制问题。为解决这一问题,利用分布在全网的AGC机组实现跨区分布式最优协调控制。引入协调因子建立AGC最优协调控制模型,采用原始对偶梯度算法对该模型进行变换,并利用线性变换得到基于协调因子的分布式最优协调控制器。仿真算例表明,随着风电渗透率增加,各区AGC机组能协调地进行频率控制,有效平衡风电不确定性引起的功率不平衡量。

交直流混合电力系统的安全校正策略50-57

摘要：随着交直流混合电力系统的迅速发展,直流闭锁或线路故障引发系统连锁故障的风险增加,故需要根据电网运行状态采取相应的控制措施避免潮流进一步过载。在智能电网背景下,考虑将直流和可控串联补偿器（TCSC）也作为控制措施以进一步减少负荷切除量。制定安全校正策略常用的方法有灵敏度法和优化规划法。灵敏度法便于在线切机切负荷控制,分析了直流功率和TCSC电抗值的支路潮流灵敏度是控制量的函数并非定值,故在交直流混合电力系统的安全校正策略制定中应用灵敏度法有一定困难。针对优化规划法优化变量多、计算时间长、难以在线实施,提出采用启发式搜索原理缩减优化变量数量的优化规划法,该方法基于负荷转移因子（LSF）筛选出对待调节支路控制效果最好的发电机和负荷节点,将这些节点的功率与直流功率以及TCSC电抗值一同作为优化变量,以负荷总切除量最小即经济性最佳为目标函数建立优化模型并采用智能优化算法求解,能够在较短时间内得到安全校正方案。基于改造的IEEE30节点算例系统,通过与不采用启发式搜索以及不考虑将直流功率和TCSC电抗值作为优化变量得到的结果相比较,该方法的有效性及优越性得到验证。

基于双层模糊机会约束规划的虚拟电厂优化调度58-67

摘要：提出了一种基于双层模糊机会约束规划的虚拟电厂优化调度方法。首先,通过虚拟电厂对分布式电源和主动负荷进行整合;其次,在电价激励机制下,利用双层机会约束规划描述电网与虚拟电厂的互动机理,并对碳排放成本、电动汽车的充放电成本、空调的舒适度效益、电网与虚拟电厂的供需不平衡成本等进行详细分析;进一步利用模糊参数描述分布式新能源发电和负荷的不确定性,由此建立基于双层模糊机会约束规划的虚拟电厂优化调度模型;接着,综合利用支持向量回归、模糊模拟、清晰等价类方法将所提模型的模糊机会约束条件转换为确定性条件,并结合模式搜索算法和人工蜂群算法进行求解;最后,通过算例验证了所提方法的有效性。

地磁暴侵害油气管道的管地电位效应68-74

摘要：由于输油气管道埋在地下,钢质管道内外壁有绝缘涂层,不与大地直接接触,油气管道遭受地磁暴侵害的响应机制与电网不同,研究油气管道的干扰机制、物理过程以及干扰效应,对分析地磁暴对油气管道的影响及危害具有重要意义。针对2012年-2014年9次中、小地磁暴侵害我国西气东输一线和陕京二线等输气管道引发的管地电位（PSP）现象,研究了地磁暴引发管道地磁感应电流（GIC）的机制与过程以及GIC衍生管道PSP的机理,利用PSP算法,假设感应电场沿管道分布,大小取0.1 V/km,计算了不同形态管道的PSP水平。实测和仿真计算数据表明,即使是遭受中、小地磁暴的侵害,钢质油气管道的PSP也会超过管道杂散电流干扰防护标准规定的限值,证明了管道干扰及防护研究要考虑中、小地磁暴的影响。

电工技术学报杂志电力电子与电力传动

功率因数与电压跌落深度双影响因子下中压H桥链式动态电压恢复器的滤波器优化设计75-84

摘要：中压H桥链式动态电压恢复器（DVR）是一种串联接入中压配电网的电压闪变抑制装置,其输出侧滤波器参数的优化匹配,是关乎装置性能与成本的关键问题。系统分析了中压H桥链式DVR输出侧滤波器的设计需求,详细推导了滤波器参数取值的边界约束条件。同时,针对功率因数和电压跌落深度对滤波器元件取值的影响开展研究,提出一种综合权衡双影响因子的滤波器参数优化设计方法,并用之求解出10 k V/2 MW工业样机的最佳匹配参数,且在Matlab/Simulink中给予了相关仿真证明。最后,样机在10 k V工况下的良好静态、动态实验结果进一步验证了所提方法的有效性。

两相静止坐标系下并网逆变器的重复控制策略85-91

摘要：采用LCL型滤波器的三相PWM并网逆变器在同步旋转坐标系下的数学模型存在耦合项,另外当并网电压不平衡或含低次谐波时,输出电流波形会产生畸变。针对以上问题,提出一种两相静止坐标系下的电流重复控制方法。该方法不需要进行Park变换和解耦计算,可有效降低逆变器并网电流的总谐波畸变。详细给出了重复控制器的参数设计方法,同时考虑了LCL滤波器硬件参数和系统延迟的影响。最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。

以电容储能作为外环反馈变量的双闭环多电平整流器控制策略92-100

摘要：在分析三电平整流器数学模型的基础上,结合瞬时功率理论,提出基于能量—电流双闭环控制策略。通过对系统瞬时功率的分析,找出功率与直流电压之间的关系,使外环以直流母线电容的储能（与电压的平方呈正比）为控制量,实现对电压的间接控制;电流内环采用电流前馈解耦控制方法,实现对有功和无功电流的独立控制。对系统的能量和电流环路进行了具体的参数设计,并针对三电平固有的中点电位平衡问题,采用了基于零序电压注入分量的SPWM调制策略。实验验证了理论分析的正确性,并将能量—电流控制策略和电压—电流控制策略的实验结果进行对比,证明前者具有更好的动态性能。

一种基于矢量空间解耦的三电平六相逆变器空间矢量调制策略101-111

摘要：以中压大功率交流电机驱动为背景,提出一种新型基于矢量空间解耦（VSD）的六相中点钳位型（NPC）三电平空间矢量调制策略（SVM）。其原理为：采用VSD矩阵将六维变量解耦并映射到3个二维平面,即α-β平面、x-y平面及o1-o2平面,提出矢量精简原则使矢量数量从729个简化到417个,进而设计最优五矢量法（OFV）消除x-y平面的谐波电压。同时,提出区域投影法提高了参考矢量位置判断效率,并以冗余负矢量作为首发矢量的矢量作用顺序有效平衡了直流侧中点电位。最后通过实验验证了上述策略的有效性。

一种新型的磁悬浮轴承五相六桥臂开关功率放大器控制策略112-119

摘要：针对磁悬浮轴承系统电流型五相六桥臂开关功率放大器控制算法复杂以及各路输出电流存在耦合的问题,提出一种新型的五相六桥臂开关功率放大器的解耦控制策略。该方法固定公共桥臂占空比为0.5,以单周期控制的方式,同时控制每路负载线圈电流的周期变量平均值等于给定电流周期变量平均值,实现电流的独立输出与解耦控制。推导了该控制方法的数学模型,并制作了试验样机,仿真和实验结果均表明,基于该控制方法下的五相六桥臂开关功率放大器实现了各相的独立控制,并具有控制简单、运算量小、响应速度快、控制精度高和通用性强的优点。

不平衡电网电压下模块化多电平换流器的环流抑制策略120-128

摘要：模块化多电平换流器（MMC）内部环流的存在增大了桥臂电流的峰值和有效值,增加了子模块电容电压的波动幅度,影响电力电子器件的安全运行,因此,有必要对其进行有效抑制。通过对相单元瞬时能量进行推导和分析,指出电网电压不平衡时三相环流可能存在2倍频的正序、负序和零序分量,三相环流的直流分量不一定彼此相等。推导了三相环流直流分量即环流参考值的计算公式,并提出基于比例积分（PI）调节器和矢量比例积分（VPI）调节器并联的新型环流抑制策略,给出了相关控制参数的整定方法。新型环流抑制策略可直接在abc三相静止坐标系下执行,因而无需坐标变换和锁相环,控制结构简单,可同时消除2倍频正序、负序和零序环流,并且在电网电压平衡和不平衡时均适用。在PSCAD/EMTDC中搭建了21电平MMC仿真模型,验证了该环流抑制策略的正确性和有效性。

电工技术学报杂志电机与电器

一种减小无刷直流电动机噪声的PWM调制方法129-136

摘要：提出一种三相绕组同时参与调制的方法,以减小无刷直流电动机换相期间的转矩脉动和噪声。该方法包括三种调制方式,分别计算了每种方式关断相、开通相以及非换相相占空比的数学表达式。以1台5.5 k W无刷直流电动机为例,通过瞬态声场有限元仿真,证明采用该方法能有效抑制电动机噪声。最后对该台样机不同PWM调制方法的转矩脉动和噪声进行测试,验证了所提方法的正确性和可行性。

考虑转速滤波的永磁同步电动机转速伺服系统改进型自抗扰控制器137-145

摘要：在永磁同步电动机伺服系统中,通常根据位置信号采用M法计算转速。由于位置信号存在量化误差等原因,计算转速存在测量噪声,因此常将滤波后的转速作为反馈。在传统的转速一阶自抗扰控制系统中,自抗扰控制器的设计过程并未考虑转速滤波环节的影响,这将使系统性能受滤波时间常数的影响。提出一种考虑反馈转速滤波环节的改进型自抗扰控制器,将滤波后的转速扩张为一个新状态量,利用三阶线性扩张状态观测器估计滤波之前的转速量,并将其作为反馈。实验结果表明,改进型自抗扰控制系统具有较好的控制性能。

并联式绕组开放式永磁同步发电机系统改进电流控制策略146-155

摘要：为解决传统永磁同步发电机系统存在的输出电压调节困难和适应转速范围窄的问题,针对一种新型的并联式绕组开放式永磁发电机系统中固有的零序电流和谐波问题,在分析并联式绕组开放式发电系统工作原理与零序电流产生机理的基础上,提出一种改进型电流控制策略,该方法在传统PI控制策略的基础上,增加对发电系统中整流桥侧的偏置电压的补偿量,抑制PI调节器输出的波动,实现电流谐波的抑制。最后,通过仿真和实验分析验证了该文提出的改进型电流控制策略与传统电流控制策略相比具有优良的控制性能。