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基于并联虚拟电阻的级联DC-DC变换器稳定控制方法

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电工技术学报 2020年第18期35卷 3927-3937页

作者：黄远胜刘和平苗轶如廖建权输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044

级联DC-DC变换器结构是直流分布式电源系统的常用形式,级联系统中单独设计的单个变换器能够独立稳定运行,但级联后因源和负载变换器间相互作用可能引起整个系统的不稳定。该文以Buck变换器级联为例,通过状态空间平均法建立大信号模型分... 详细信息

级联DC-DC变换器结构是直流分布式电源系统的常用形式,级联系统中单独设计的单个变换器能够独立稳定运行,但级联后因源和负载变换器间相互作用可能引起整个系统的不稳定。该文以Buck变换器级联为例,通过状态空间平均法建立大信号模型分析级联系统的开环稳定性,并据此确定能在全负载范围内稳定的并联电阻范围;然后分析并联电阻对级联系统中源变换器输出阻抗影响,在此基础上提出一种基于并联虚拟电阻的有源阻尼控制策略,以改善级联系统的稳定性。该方法可在不影响源变换器的闭环动态性能下,满足与负载变换器输入阻抗相匹配的稳定要求。然后利用Lyapunov间接法得到该控制策略的稳定性判据,通过合理选择并联虚拟电阻可满足整个系统稳定。最后通过仿真和实验证了所提控制策略的有效性。

关键词：级联DC-DC 稳定性分析虚拟电阻 Lyapunov间接法

基于三有源桥串并联直流潮流控制器的环形双极直流配电网不平衡潮流抑制

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电工技术学报 2022年第11期37卷 2837-2848页

作者：何大禄廖建权王强钢输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044

环形双极直流配电网的潮流控制自由度不足,部分线路潮流不可控,且存在极间耦合问题。对此,提出一种基于三有源桥串并联直流潮流控制器(TAB-PFC)的不平衡潮流抑制策略,同时研究了TAB-PFC的解耦控制。首先分析了受端电压、新能源出力不平... 详细信息

环形双极直流配电网的潮流控制自由度不足,部分线路潮流不可控,且存在极间耦合问题。对此,提出一种基于三有源桥串并联直流潮流控制器(TAB-PFC)的不平衡潮流抑制策略,同时研究了TAB-PFC的解耦控制。首先分析了受端电压、新能源出力不平衡对正负极潮流及线路损耗的影响,推导了恒功率控制下TAB-PFC输出电压和线路电流的表达式,据此建立了含TABPFC的环形双极直流配电网的小信号模型。在此基础上,引入参数解耦矩阵实现正负极控制环路间的近似解耦,提高了控制系统的动态性能。在Matlab/Simulink中建立了含TAB-PFC的环形双极直流配电网的仿真模型,并搭建了实验平台。仿真和实验结果验证了TAB-PFC抑制不平衡潮流及参数解耦矩阵方法的有效性。

关键词：三有源桥(TAB) 直流潮流控制器环形双极直流配电网不平衡潮流抑制解耦控制

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辐射型双极直流配电网不平衡电压分析及抑制

中国电机工程学报 2019年第18期39卷 5380-5388,5585页

作者：廖建权周念成王强钢输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044

双极直流配电网的正、负极电压差异将在中线产生不平衡电流,这会使网络损耗增大,还会导致母线电压进一步偏离额定值。该文首先根据恒阻抗、恒功率负载的端口特性,结合网络约束方程,推导两极不平衡功率与中线电流、电压不平衡度、正负极... 详细信息

双极直流配电网的正、负极电压差异将在中线产生不平衡电流,这会使网络损耗增大,还会导致母线电压进一步偏离额定值。该文首先根据恒阻抗、恒功率负载的端口特性,结合网络约束方程,推导两极不平衡功率与中线电流、电压不平衡度、正负极电压之间的关系,进而分析源、网、荷对直流电压不平衡的影响规律。在此基础上,研究上游节点与相邻下游节点的不平衡电流相互作用特性,再通过调节上游节点正、负极负荷的供电极性,以实现上游、下游节点不平衡电流的部分抵消。由此进一步提出基于负荷供电极性切换的直流不平衡电压抑制策略,并给出直流负荷供电极性切换的开关拓扑和实现流程。最后,在MATLAB/Simulink中搭建辐射型双极直流配电网仿真平台,验证直流电压不平衡分析方法及抑制策略的有效性。

关键词：直流配电网双极辐射型电压不平衡负荷切换

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风电电压主动支撑技术现状与发展趋势

电网技术 2023年第8期47卷 3193-3205页

作者：王渝红宋雨妍廖建权曾琦四川大学电气工程学院四川省成都市610065

含风电场电力系统的无功和电压波动特性复杂,且风机对电网电压的敏感性使其发生大规模连锁脱网的概率显著增加,对系统安全稳定造成严重威胁。风电电压主动支撑技术可提高场站对电网电压的支撑能力,减少电压扰动对风电及其接入系统的影响... 详细信息

含风电场电力系统的无功和电压波动特性复杂,且风机对电网电压的敏感性使其发生大规模连锁脱网的概率显著增加,对系统安全稳定造成严重威胁。风电电压主动支撑技术可提高场站对电网电压的支撑能力,减少电压扰动对风电及其接入系统的影响,是构建新型电力系统的关键技术之一。该文首先梳理了国内外风电并网规范要求,总结了风电电压主动支撑的概念及特点;其次针对几种典型的稳态电压主动支撑技术,从机组性能、控制能力、运行差异及协调配合等方面进行综述;在此基础上,阐述了应对电网电压骤降、送端电压骤升及电压连续骤变的主动支撑技术;最后,对风电电压主动支撑技术的发展趋势及后续研究方向进行了展望。

关键词：风力发电故障穿越无功电压控制并网点电压电压稳定

基于阻抗灵敏度分析的柔直并网系统中高频谐振抑制策略

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电网技术 2023年第10期47卷 4311-4322页

作者：王洪耀张英敏廖建权王渝红四川大学电气工程学院四川省成都市610065

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在中高频下可能呈现负阻尼特性,是诱发柔直并网系统发生中高频谐振的主要原因。现有谐振抑制措施无法精确定位影响MMC阻抗特性的关键因素,导致适用场景较为单一。为此,提出一种基... 详细信息

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)在中高频下可能呈现负阻尼特性,是诱发柔直并网系统发生中高频谐振的主要原因。现有谐振抑制措施无法精确定位影响MMC阻抗特性的关键因素,导致适用场景较为单一。为此,提出一种基于Sobol阻抗灵敏度分析的中高频谐振抑制策略,该方法能够定量判别不同控制参数及运行工况下影响MMC阻抗特性的主导因素,实现柔直并网系统的谐振溯源。首先,基于谐波线性化方法建立了柔直并网系统交流侧阻抗精确模型;其次,利用Sobol算法对MMC的阻抗灵敏度进行计算,获得影响其阻抗特性的关键影响因素。然后,考虑多影响因素的参数联合调整稳定域,提出适用于柔直并网系统的中高频振荡抑制策略。最后,在PSCAD中搭建了柔直并网系统的仿真模型,对比验证了阻抗灵敏度计算方法的正确性和所提谐振抑制策略的有效性。

关键词：柔性直流并网系统 Sobol算法阻抗灵敏度参数协调优化谐振抑制

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金属回流双极直流系统中的极模变换及其在故障分析中的应用

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中国电机工程学报 2021年第S01期41卷 130-142页

作者：周念成董宇廖建权王强钢输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044

金属回流双极直流系统运行方式灵活,是未来直流系统发展的方向。相比于单极直流系统,双极直流系统拓扑结构复杂,存在极间耦合问题。该文从元件参数矩阵的对角化出发,推导了适用于金属回流双极直流系统的解耦变换条件;类比已有的交流系... 详细信息

金属回流双极直流系统运行方式灵活,是未来直流系统发展的方向。相比于单极直流系统,双极直流系统拓扑结构复杂,存在极间耦合问题。该文从元件参数矩阵的对角化出发,推导了适用于金属回流双极直流系统的解耦变换条件;类比已有的交流系统相模变换,推导出3种极模变换矩阵,并提出一种能更好区分极对回线故障的变换矩阵,同时解释了它们的物理意义,建立直流线路在模分量坐标空间的等效模型。然后,采用极模变换矩阵,结合短路点的边界条件,获得不同直流短路故障下的复合模量等值网络。该文提出的极模变换方法可有效简化金属回流双极直流系统的不对称运行及故障分析。

关键词：双极直流系统极间耦合金属回线极模变换故障分析

特高压直流分层接入方式下预防换相失败的协调控制策略

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电力系统保护与控制 2022年第8期50卷 160-170页

作者：王渝红陈立维曾琦寇然廖建权四川大学电气工程学院四川成都610065

分层接入的特高压直流输电系统中,非故障层换相失败预测控制的启动时刻存在延时,无法及时反应故障严重程度以输出合适的触发角提前量,可能导致高低端换流器同时发生换相失败的风险增加。对此,提出一种基于故障层触发角提前量前馈的高低... 详细信息

分层接入的特高压直流输电系统中,非故障层换相失败预测控制的启动时刻存在延时,无法及时反应故障严重程度以输出合适的触发角提前量,可能导致高低端换流器同时发生换相失败的风险增加。对此,提出一种基于故障层触发角提前量前馈的高低端换流器换相失败预测控制协调策略。利用故障层换流器可更灵敏反应故障严重程度的特点,所提策略将故障层换相失败预测控制触发角提前量引入非故障层换相失败预测控制,实现非故障层换相失败预测控制启动时刻提前。此外,还引入直流电流协调系数以得到更合适的触发角提前量。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,对不同工况下所提控制策略进行了验证。结果表明,该策略能快速应对逆变侧交流系统故障,减小高低端换流器同时发生换相失败的风险,对预防分层接入系统高低端换流器同时发生换相失败有一定借鉴意义。

关键词：特高压直流输电分层接入系统换相失败预测控制协调控制策略换相失败

基于改进电容电流反馈的含非线性负载光伏并网系统振荡抑制策略

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电力系统保护与控制 2023年第16期51卷 10-22页

作者：王渝红程杨帆廖建权王馨瑶四川大学四川成都610065

在含非线性负载的光伏并网系统中,光伏发电单元、非线性负载、电网三者之间的相互作用可能导致系统出现振荡,因此提出一种改进的电容电流反馈有源阻尼(capacitor current feedback active damping, CCFAD)控制方法。首先,采用谐波线性... 详细信息

在含非线性负载的光伏并网系统中,光伏发电单元、非线性负载、电网三者之间的相互作用可能导致系统出现振荡,因此提出一种改进的电容电流反馈有源阻尼(capacitor current feedback active damping, CCFAD)控制方法。首先,采用谐波线性化方法建立含非线性负载的光伏并网系统序阻抗模型,并基于阻抗模型和对数频率稳定判据揭示含非线性负载的光伏并网系统振荡特性。随后,基于负电阻理论定义阻抗相对灵敏度指标,评价不同参数变化对系统阻抗特性的影响程度,获取影响系统稳定性的关键参数。基于不同参数的阻抗相对灵敏度分析,提出一种改进的CCFAD方法。该方法拓展了传统CCFAD的正阻尼区域,有效地改善了系统输出阻抗的相位裕度,提高了系统稳定性。最后,在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,验证了分析方法的正确性和所提控制策略的有效性。

关键词：光伏并网系统非线性负载阻抗相对灵敏度改进电容电流反馈有源阻尼控制

带恒功率负载的双极性直流系统稳定性分析及其有源阻尼方法

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电工技术学报 2022年第4期37卷 918-930页

作者：游逍遥刘和平苗轶如廖建权黄远胜输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆400044 湖南大学电气与信息工程学院长沙410012

恒功率负载因其负阻特性,会对直流系统的稳定性产生不利影响,造成系统电压振荡。已有的稳定性研究主要针对单极性直流系统,缺少对双极性直流系统的稳定性分析及控制方法的研究。该文以采用半桥型电压平衡器架构的双极性直流系统为例,首... 详细信息

恒功率负载因其负阻特性,会对直流系统的稳定性产生不利影响,造成系统电压振荡。已有的稳定性研究主要针对单极性直流系统,缺少对双极性直流系统的稳定性分析及控制方法的研究。该文以采用半桥型电压平衡器架构的双极性直流系统为例,首先,对双极性直流系统的稳定性判据进行阐述;然后,采用状态空间平均法建立电压平衡器的模型,得到其控制对输出电压的传递函数;在此基础上,针对恒功率负载带来的稳定性问题,提出一种基于并联虚拟电阻的有源阻尼控制方法,以改善其稳定性;同时,还利用Lyapunov间接法分析不平衡负载对双极性系统的稳定性的影响,得出双极性系统的稳定性由系统的总输出功率决定的结论;最后,由仿真和实验验证了所提的双极性直流系统稳定性分析方法和有源阻尼方法的有效性。

关键词：双极性直流系统恒功率负载稳定性半桥型电压平衡器虚拟电阻