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面向直流微电网的混合级联多电平逆变器阶梯波控制策略研究

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中南民族大学学报(自然科学版) 2024年

作者：桑子夏颜炯雷何杨洁王丹黄家祺国网湖北省电力有限公司经济技术研究院规划评审中心华中科技大学电气与电子工程学院

级联多电平变换器将数个全桥逆变模块以级联方式进行连接并予以控制，适用于中压大功率输出场景下的直流微电网，广泛应用于能量路由器、智能电能网关、固态变压器等电力电子装置中.传统级联多电平变换器所级联的每一路逆变模块的电压... 详细信息

级联多电平变换器将数个全桥逆变模块以级联方式进行连接并予以控制，适用于中压大功率输出场景下的直流微电网，广泛应用于能量路由器、智能电能网关、固态变压器等电力电子装置中.传统级联多电平变换器所级联的每一路逆变模块的电压相同，限制了多电平输出电压的电平数量.为解决上述问题，将传统的母线电压相等的三路级联7电平逆变器改造成母线电压为2的倍数关系（20∶21∶22）的三路混合级联15电平逆变器，通过采用阶梯波控制方法，并针对最近电平逼近法进行了改良以产生开关器件的触发信号，可有效降低开关器件的开关频率和开关损耗，并将输出电压由7电平增加到15电平，有效降低谐波.从混合级联15电平逆变器工作原理、阶梯波调制方法、输出电压谐波等角度开展了理论分析与计算，最终搭建样机进行实验，有效验证了所提出的分析和研究.

关键词：级联多电平阶梯波调制方法混合级联直流微电网

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含移动式储能的主动配电网分层优化控制方法

电力系统自动化 2022年第10期46卷 189-198页

作者：李婧祺王丹樊华杨东俊方仍存桑子夏强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 湖北省武汉市430074 国网湖北省电力有限公司经济技术研究院湖北省武汉市430077

移动式储能技术具有灵活性强、应用场景广泛等优点。除应急供电外,移动式储能技术在配电网削峰填谷、提高电能质量等方面也有良好的应用前景。针对分布式发电接入的配电网的优化运行问题,文中考虑利用移动储能日常闲置情况提出了一种综... 详细信息

移动式储能技术具有灵活性强、应用场景广泛等优点。除应急供电外,移动式储能技术在配电网削峰填谷、提高电能质量等方面也有良好的应用前景。针对分布式发电接入的配电网的优化运行问题,文中考虑利用移动储能日常闲置情况提出了一种综合移动储能调度和无功优化的主动配电网分层控制策略。其中,上层优化模型综合考虑净负荷方差和移动储能总运行成本最优;下层优化模型考虑移动储能调度与无功优化相配合,以电网电压偏差最小、网损成本最小以及迁移成本最小为目标。此外,文中考虑该模型具有多维非线性特性,引入量子行为与概率表达特性,提出一种改进量子粒子群算法,采用量子位对粒子当前位置进行编码,利用量子行为进化方程实现对粒子最优位置的搜索,提高了算法收敛速度与寻优精度。最后,结合IEEE 33节点配电系统进行仿真分析,验证了所提控制策略和算法的有效性。

关键词：移动储能主动配电网改进量子粒子群优化双层优化削峰填谷无功优化

基于改进协同量子粒子群算法的多微网负荷频率控制

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电力建设 2023年第7期44卷 87-97页

作者：方仍存桑子夏刘知行樊华王丹毛承雄国网湖北省电力有限公司经济技术研究院武汉市430077 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学) 武汉市430074

网络化通信是智能电网的重要组成部分,但其带来的通信时滞导致维持多微网系统频率稳定更加困难,因此有必要研究网络化时滞下多微网互联系统的负荷频率控制问题。针对该问题,文章提出基于改进协同量子粒子群算法的分数阶PID控制器参数优... 详细信息

网络化通信是智能电网的重要组成部分,但其带来的通信时滞导致维持多微网系统频率稳定更加困难,因此有必要研究网络化时滞下多微网互联系统的负荷频率控制问题。针对该问题,文章提出基于改进协同量子粒子群算法的分数阶PID控制器参数优化方法,以提升网络化通信时滞下多微网互联系统控制器的控制性能。首先,建立了具备风储特性的多微网互联系统仿真模型,并在模型中考虑了网络化通信时滞。其次,借鉴协同与混沌的思想对量子粒子群算法进行改进,优化了算法在粒子群多样性及高维度适应性等方面的性能,使之适用于高维度空间寻优问题。最后,借助MATLAB仿真实验分别从不同时滞下的稳定极限、阶跃扰动下的动态性能、长时间随机扰动下的CPS指标三个方面验证了所提优化方法的可行性与有效性。

关键词：负荷频率控制分数阶PID控制器量子粒子群算法联络线功率控制时滞鲁棒性

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新型电力系统下能量路由器母线短路故障研究

武汉大学学报（工学版） 2022年第9期55卷 940-946页

作者：桑子夏卢生炜颜炯黄家祺雷何黄萌国网湖北省电力有限公司经济技术研究院湖北武汉430077 国网湖北省电力有限公司湖北武汉430077 武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072

能量路由器的直流母线短路故障类型多样,故障特性复杂,影响电网的柔性可控和安全稳定。针对能量路由器中模块化多电平变换器的母线短路,将故障过程按照谐振原理分为2个部分,分别进行理论分析,并根据对发生母线短路故障的模块化多电平变... 详细信息

能量路由器的直流母线短路故障类型多样,故障特性复杂,影响电网的柔性可控和安全稳定。针对能量路由器中模块化多电平变换器的母线短路,将故障过程按照谐振原理分为2个部分,分别进行理论分析,并根据对发生母线短路故障的模块化多电平变换器直流母线电容上R-L-C谐振电压以及故障点R-L-C谐振电流的理论推导,分析了数个关键系统元件参数对故障特性的影响,最后通过仿真对不同系统结构参数下的故障特性进行比较分析,验证了理论分析的准确性。

关键词：新型电力系统能量路由器模块化多电平变换器短路故障故障特性

基于有限时间动态平均一致的直流微电网二次控制

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控制工程 2023年第12期30卷 2327-2332页

作者：高浩林吴涵朱振华郑皖宁桑子夏黄家祺武汉科技大学信息科学与工程学院湖北武汉430081 国网湖北省电力有限公司经济技术研究院湖北武汉430077

针对直流微电网下垂控制难以同时保证电压调节和电流精准分配的问题,提出了一种基于有限时间动态平均一致的二次控制算法。首先,为了得到虚拟压降的平均值,设计了动态平均一致算法,根据转换器补偿电压的估计值、二次控制电压和估计值之... 详细信息

针对直流微电网下垂控制难以同时保证电压调节和电流精准分配的问题,提出了一种基于有限时间动态平均一致的二次控制算法。首先,为了得到虚拟压降的平均值,设计了动态平均一致算法,根据转换器补偿电压的估计值、二次控制电压和估计值之间的关系以及传统电压、电流之间的关系,建立电压调节和电流精准分配的模型;然后,设计了基于有限时间的动态平均一致算法来得到补偿电压的平均值,根据一阶微分系统有限时间稳定公式,证明该模型在有限稳定时间上可以实现电压调节和电流精准分配,并且能够得到稳定时间;最后,通过仿真实验验证了所提控制算法的有效性。

关键词：直流微电网动态平均一致有限时间稳定二次控制

直流微电网电压恢复与电流分配分布式控制策略

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控制工程 2023年第12期30卷 2333-2339页

作者：吴涵高浩林朱振华郑皖宁桑子夏黄家祺武汉科技大学信息科学与工程学院湖北武汉430081 国网湖北省电力有限公司经济技术研究院湖北武汉430077

针对直流微电网电压恢复与电流分配问题,提出一种基于离散时间分布式二次控制的分层控制方法。首先,基于下垂控制的压降来设计二次控制的输入,从而实现对下垂控制造成电压偏差的补偿;然后,对于二次控制输入中包含的全局信息,分别设计了... 详细信息

针对直流微电网电压恢复与电流分配问题,提出一种基于离散时间分布式二次控制的分层控制方法。首先,基于下垂控制的压降来设计二次控制的输入,从而实现对下垂控制造成电压偏差的补偿;然后,对于二次控制输入中包含的全局信息,分别设计了一阶和二阶动态平均一致算法,用于实现对全局平均值的分布式估计,并给出了平均一致算法的收敛性分析和系统稳定性分析,建立了实现电压恢复和电流分配时控制参数与步长的表达式关系;最后,采用仿真实验验证了所提控制方法的可行性,并对比了所提2种算法下分布式二次控制的性能,实验结果验证了所提方法的可行性与有效性。

关键词：直流微电网电压恢复电流调节分布式控制二次控制

基于综合能源系统的固态变压器中开关器件故障特性分析与诊断

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电工技术学报 2021年第S1期36卷 231-240页

作者：桑子夏郑旭方仍存杨东俊杜治国网湖北省电力有限公司经济技术研究院武汉430077 国家电网公司水火电资源优化配置与仿真技术实验室武汉430077

综合能源系统是主动配电网实现能量综合管理的重要手段与工具,其可靠性与该系统中大量应用的固态变压器的可靠性直接相关。该文针对配电网固态变压器的输入级、中间级和输出级中开关器件开路故障和短路故障开展研究,并对其故障后电压和... 详细信息

综合能源系统是主动配电网实现能量综合管理的重要手段与工具,其可靠性与该系统中大量应用的固态变压器的可靠性直接相关。该文针对配电网固态变压器的输入级、中间级和输出级中开关器件开路故障和短路故障开展研究,并对其故障后电压和电流畸变进行分析。以配电网固态变压器中由级联多电平变换器组成的输入级、中间级和输出级的基本工作原理及运行方式为基础,研究了其开关器件在各个故障下电压和电流的畸变,并总结其故障机理和故障特性,通过建立特定波形畸变和故障点位置与类型之间的关系,辨识开关器件故障的位置与种类。最后通过仿真对故障特性进行了验证,并提出了基于故障机理和故障特性的开关器件故障诊断方法。

关键词：综合能源系统固态变压器级联多电平变换器开路故障短路故障故障特性

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基于灰色系统理论的信誉报告机制

软件学报 2007年第7期18卷 1730-1737页

作者：徐兰芳胡怀飞桑子夏徐凤鸣邹德清华中科技大学计算机学院湖北武汉430074 武汉工业学院工商学院湖北武汉430070

信任是决定实体双方在互联网上成功交易的一个重要原因,而商家的信誉又是客户选择交易对象的关键因素.传统的信任评估方法对评估对象提出种种假设,不能分辨恶意客户的虚假推荐,因而影响了评估结果的客观性和可信性.针对上述问题,提出了... 详细信息

信任是决定实体双方在互联网上成功交易的一个重要原因,而商家的信誉又是客户选择交易对象的关键因素.传统的信任评估方法对评估对象提出种种假设,不能分辨恶意客户的虚假推荐,因而影响了评估结果的客观性和可信性.针对上述问题,提出了以灰色系统理论为基础、以灰色聚类评估算法为主要内容的信誉报告机制方案,同时证明了实体的灰关联度在t时刻存在的充分必要性.方案首先采用味集群方式采集原始数据,以被评估的实体为聚类实体、以客户对实体关键属性的评分为评估依据,运用灰关联分析得到实体的评估向量,按事先约定的灰类归纳整理,判断聚类实体的灰类,得到相应实体的信任度.方案的评估依据是客户对实体关键属性的实际评分,并且允许用贴近实际的灰数表达形式,避免了种种假设数据;味集群方法采集原始数据,能够有效地避免恶意推荐.实例说明,实体的信任可以被量化,实体间的信任可以具有可比性.方案具有评价可靠、可操作性强、适合软件自动处理等特点,是网络环境中具有实用价值的一种对实体信任度评估的新方法.

关键词：信任度灰类白化函数灰色聚类评估算法灰关联分析信誉报告

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数据仓库的访问控制策略研究

计算机应用与软件 2007年第12期24卷 34-35,59页

作者：徐兰芳张大圣刘晖桑子夏华中科技大学计算机科学与技术学院湖北武汉430074

通过讨论数据仓库的访问控制策略,对传统的访问控制加以改进。针对可变大小的数据组,提出了三个预安全策略和两个算法,即有比较地强制访问控制算法和有选择地自主访问控制算法,建立了两段式访问控制系统。该系统弥补了单一访问控制策略... 详细信息

通过讨论数据仓库的访问控制策略,对传统的访问控制加以改进。针对可变大小的数据组,提出了三个预安全策略和两个算法,即有比较地强制访问控制算法和有选择地自主访问控制算法,建立了两段式访问控制系统。该系统弥补了单一访问控制策略的不足,具有很强的灵活性,同时增强了数据仓库的安全性。

关键词：数据仓军访问控制基表权限安全级