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面向“花瓣型”配电网的旋转潮流控制器两阶段转速功率控制策略

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电工技术学报 2025年第1期40卷 52-63页

作者：邵晨颜湘武贾焦心吴炜林李秉桢河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学) 保定071003

随着有源配电网建设的迅猛发展,“花瓣型”配电网已成为主流供电结构,为保障配电系统的安全供电,应当进一步研究适用于有源配电网的功率控制方法。电磁式旋转潮流控制器(RPFC)是有源配电网功率控制的一种可行方案。该文首先构建了基于... 详细信息

随着有源配电网建设的迅猛发展,“花瓣型”配电网已成为主流供电结构,为保障配电系统的安全供电,应当进一步研究适用于有源配电网的功率控制方法。电磁式旋转潮流控制器(RPFC)是有源配电网功率控制的一种可行方案。该文首先构建了基于瞬时无功理论的RPFC稳态功率解耦控制模型,然而由于旋转移相变压器转子位置角的协调控制难点,难以实现功率稳定控制;然后,通过伺服电动机两阶段转速控制和转速协调方案实现两转子角的稳定、无差控制,满足高精度、高可靠性和快速响应的功率调节需求;最后,研制了380 V/40 kV·A的RPFC样机及实验平台,并进行了功率调控和功率均衡实验。结果表明,所提控制方案能够在s级实现调控,且控制精度保持在4%以内,具有良好的动、静态性能,能够满足未来“花瓣型”配电网的柔性合环运行。

关键词： “花瓣型”配电网旋转潮流控制器功率控制两阶段转速控制

离散域下基于轮换计算的跟/构网逆变器混联系统暂态稳定性求解方法

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电工技术学报 2025年

作者：李锐博颜湘武蔡光裴建楠贾焦心分布式储能和微网河北省重点实验室(华北电力大学) 华北电力大学电气与电子工程学院

随着新能源发电渗透率的逐步提高，逆变器并网系统呈现出大容量汇集、远距离集中外送的特性。跟/构网逆变器混联并网可以充分利用二者各自优势，确保新能源外送系统的稳定运行以及高效消纳。混联系统的有效暂态稳定评估对其运行具有重... 详细信息

随着新能源发电渗透率的逐步提高，逆变器并网系统呈现出大容量汇集、远距离集中外送的特性。跟/构网逆变器混联并网可以充分利用二者各自优势，确保新能源外送系统的稳定运行以及高效消纳。混联系统的有效暂态稳定评估对其运行具有重要指导意义，但混联系统阶数高、非线性强，难以使用已有解析方法进行暂态同步稳定评估。为解决这一问题，改文首先建立了包含锁相环及虚拟同步机的跟/构网混联系统四阶非线性模型；然后，提出一种基于轮换计算的跟/构网逆变器混联系统暂态稳定性求解方法，其在功角域中进行能量计算及角速度求解，并映射回时间域，在各时刻下建立跟网控制和构网控制功角对应关系，将大扰动下混联系统复杂交互运动形态分离形成跟/构网系统的并行对称运动形态，实现了混联系统跟/构网系统相关变量的同步计算求解，其兼具有能量法的动力学机理明晰、离散迭代法高计算精度的优势；最后，在仿真及实验中构建算例验证了所提方法的有效、可行性。

关键词：跟/构网逆变器混联系统暂态同步稳定性四阶非线性系统功角域时间域

考虑配电台区经济性及承载力的旋转潮流控制器与分布式储能协调规划

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电工技术学报 2025年第5期40卷 1503-1520页

作者：颜湘武卢俊达吴鸣邵晨贾焦心河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学) 保定071003 国网上海能源互联网研究院有限公司上海201210

面对新能源发电及多元负荷的高比例接入,配电台区出现网架结构薄弱、局部负荷分配不均、承载能力不足等问题。旋转潮流控制器(RPFC)作为一种电磁式柔性互联装置,具有单位投资成本低、运行维护简单等优势,可从空间上对线路潮流进行柔性调... 详细信息

面对新能源发电及多元负荷的高比例接入,配电台区出现网架结构薄弱、局部负荷分配不均、承载能力不足等问题。旋转潮流控制器(RPFC)作为一种电磁式柔性互联装置,具有单位投资成本低、运行维护简单等优势,可从空间上对线路潮流进行柔性调控,分布式储能系统(DESS)可从时间上转移源荷功率,二者协调配合将共同提升配电台区的经济性及承载力。该文提出一种考虑配电台区经济性及承载力的RPFC与DESS三层协调规划方法。首先,构建RPFC及DESS的数学模型;其次,建立RPFC与DESS三层规划框架,其中,顶层为RPFC选址定容层,以RPFC综合投资成本最小为目标,中层为DESS选址定容层,以DESS投资成本最小为目标,底层为协调运行优化层,从安全性、经济性、灵活性三方面建立配电台区综合承载力指标并以此为目标优化运行功率;然后,基于三层规划框架,建立RPFC与DESS三层协调规划模型并采用改进引力场算法结合二阶锥规划的混合优化算法分层求解;最后,通过仿真算例验证了所提规划模型和求解算法的可行性与有效性。

关键词：配电台区承载力旋转潮流控制器分布式储能系统协调规划

考虑旋转潮流控制器和需求响应的配电网新能源承载力评估方法

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电力系统及其自动化学报 2025年第2期37卷 58-67,77页

作者：颜湘武李洋洋卢俊达郭美辰杜春林吴鸣华北电力大学河北省分布式储能与微网重点实验室保定071003 国网湖南省电力有限公司衡阳供电公司衡阳421200 国网上海能源互联网研究院有限公司上海201210

针对高比例分布式新能源接入导致配电网系统能量出现时空维度下的不平衡问题,提出考虑旋转潮流控制器和需求响应的配电网新能源承载能力评估方法。首先,构建新型电力系统下的旋转潮流控制器和需求响应模型。其次,建立分布式新能源承载... 详细信息

针对高比例分布式新能源接入导致配电网系统能量出现时空维度下的不平衡问题,提出考虑旋转潮流控制器和需求响应的配电网新能源承载能力评估方法。首先,构建新型电力系统下的旋转潮流控制器和需求响应模型。其次,建立分布式新能源承载力的双层优化模型,在该模型中,上层旨在最大化配电网对新能源的承载能力,优化新能源接入容量;下层旨在最小化系统的综合运行费用,调节各设备运行出力。然后,采用基于灰狼算法和二阶锥规划的混合优化算法进行求解,通过引入二阶锥松弛将优化问题转化为混合整数二阶锥规划问题。最后,采用IEEE33节点系统作为仿真算例,对不同场景下的承载力双层优化模型进行分析验证。结果表明,考虑需求响应措施和旋转潮流控制器的投入可以提高配电网的新能源承载力水平。

关键词：分布式新能源旋转潮流控制器需求响应承载力二阶锥规划

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微网功率耦合特性分析及解耦控制

电网技术 2016年第3期40卷 812-818页

作者：张也颜湘武新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

首先分析了进行微网逆变电源输出有功无功解耦控制的原因、必要性和应用场景。然后基于相对增益法根据线路传输功率表达式分析功率耦合产生的原因,给出耦合度的计算方法及其所表达的含义。之后提出基于前馈补偿的解耦算法,并把现在已知... 详细信息

首先分析了进行微网逆变电源输出有功无功解耦控制的原因、必要性和应用场景。然后基于相对增益法根据线路传输功率表达式分析功率耦合产生的原因,给出耦合度的计算方法及其所表达的含义。之后提出基于前馈补偿的解耦算法,并把现在已知的三大类功率解耦方案进行对比,阐述各自的优缺点和应用场合。最后设计了一个仿真算例,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提前馈补偿解耦方法具有较好的解耦效果。

关键词：有功无功解耦相对增益法前馈补偿对比分析

考虑网络动态重构含多异质可再生分布式电源参与调控的配电网多时空尺度无功优化

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电工技术学报 2019年第20期34卷 4358-4372页

作者：颜湘武徐韵华北电力大学分布式储能与微网河北省重点实验室

电压分布局部性、负荷/电源特性多样性和功率脉动性,决定了配电网无功电压调控需要在时间域和空间域内“多级协调、逐级细化”。建立配电网多时空尺度无功优化模型,空间域内进行“全局协同优化”“分区自律调控”和“全局协同调控”的... 详细信息

电压分布局部性、负荷/电源特性多样性和功率脉动性,决定了配电网无功电压调控需要在时间域和空间域内“多级协调、逐级细化”。建立配电网多时空尺度无功优化模型,空间域内进行“全局协同优化”“分区自律调控”和“全局协同调控”的协调配合,并在全局协同优化中融入网络动态重构,拓展优化“可行域”;基于模块度函数和动态无功储备指标进行动态分区并自律调控,实现“分区自治”;分区自律调控结果返回全局层面进行全系统检测和协同调控,提高控制精度;在时间域内由1d周期1h时间粒度的全局协同优化,向分区自律调控5min时间粒度递进,并在各层调控嵌入模型预测控制“预测模型”“滚动优化”和“反馈校正”环节,从而实现时空耦合的“分区逐层”优化调控。最后,以IEEE 33节点系统为例进行仿真分析,结果表明:该文所建模型在空间域和时间域内均实现了精细化控制,工程应用价值显著。

关键词：配电网无功优化可再生分布式电源网络重构动态分区自律协同控制

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基于dq变换的三相电压暂降生成方法

电工技术学报 2011年第10期26卷 55-61页

作者：张波颜湘武王树岐华北电力大学电气与电子工程学院保定071003

提出了一种基于dq变换的三相电压暂降生成方法。采用"背靠背"(Back to Back)双电压型PWM变流器构成三相电压暂降发生器的主电路,模拟无穷大电网在正常和各种故障情形下的电源特性。针对七种典型的电压暂降故障(包括对称、不对称不含零... 详细信息

提出了一种基于dq变换的三相电压暂降生成方法。采用"背靠背"(Back to Back)双电压型PWM变流器构成三相电压暂降发生器的主电路,模拟无穷大电网在正常和各种故障情形下的电源特性。针对七种典型的电压暂降故障(包括对称、不对称不含零序以及不对称含零序三种情形下的所有电压暂降类型),在dq0同步旋转坐标系下应用对称分量法完成复合运算,并针对不对称含零序电压暂降情况对abc-dq0变换进行了算法修正,生成电压暂降的空间矢量脉宽调制控制信号。该方法生成的三相故障暂降电压自动满足相与相之间的相位关系和幅值关系,可以全面准确地生成公共连接点的故障电压,实现了电压跌落深度的全范围可调以及故障持续时间的任意设置。仿真和部分实验结果验证了该方法的合理性与可行性。

关键词： dq变换电压型变流器电压暂降电压暂降发生器

直流纳电网中用于高频隔离的CLLC型双向直流变压器的模态分析与优化设计

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中国电机工程学报 2016年第21期36卷 5918-5929,6036页

作者：吕正颜湘武新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

新型的CLLC型双向直流变压器(CLLC bidirectionalDC-DC transformer,CLLC-BDCT)具有控制策略简单、转换效率较高等优势,已成为实现低压直流纳电网与低压电网间高频隔离的可选拓扑之一。但复杂的运行过程严重阻碍了CLLC-BDCT的研究以及... 详细信息

新型的CLLC型双向直流变压器(CLLC bidirectionalDC-DC transformer,CLLC-BDCT)具有控制策略简单、转换效率较高等优势,已成为实现低压直流纳电网与低压电网间高频隔离的可选拓扑之一。但复杂的运行过程严重阻碍了CLLC-BDCT的研究以及应用。首先指出了现有CLLC-BDCT理论分析方法,即基波近似分析(fundamental harmonic approximation,FHA)方法的低精确性,然后提出对CLLC-BDCT进行详尽的模态描述及分析。比照FHA的分析结果,提出的模态描述及分析不但为CLLC-BDCT工作状态的多样性提供理论支撑,而且能够精确预测其运行行为和重要特性。在此基础上,系统分析CLLC-BDCT的谐振网络参数与逆变开关管的零电压开通、直流电压增益及导通损耗的相关联性,阐明谐振网络参数对CLLC-BDCT闭环控制稳定性和运行效率的影响,进而提出一种CLLC-BDCT谐振参数的优化设计方法。最后,搭建一台380V输入,1.6k W、380V输出的CLLC-BDCT实验样机,实验结果验证了提出的运行模态描述分析结果及谐振参数优化设计方法的正确性。

关键词：双向直流变压器 CLLC 直流纳电网高频隔离运行模态分析优化设计

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基于主成分分析法的直驱式风电场分群方法

电力系统保护与控制 2020年第5期48卷 127-133页

作者：颜湘武李君岩河北省分布式储能与微网重点实验室(华北电力大学)

为了建立较为精确的风电场等值模型,提出了一种基于主成分分析法的直驱式风电场分群方法。首先对直驱式风电机组进行建模和分析,得到了表征风电机组运行状态的全部状态变量。然后利用主成分分析法提取了3个主导变量,它们代表了全部状态... 详细信息

为了建立较为精确的风电场等值模型,提出了一种基于主成分分析法的直驱式风电场分群方法。首先对直驱式风电机组进行建模和分析,得到了表征风电机组运行状态的全部状态变量。然后利用主成分分析法提取了3个主导变量,它们代表了全部状态变量90%以上的信息,可较准确地反映机组的运行点。最后为了进行对比分析,在算例中分别以3个主导变量和风速为分群指标进行分群计算,并在Matlab/Simulink平台上搭建了风电场的详细模型、以主导变量分群的等值模型及以风速分群的等值模型。通过比较三种模型在风速波动及电网故障情况下动态特性的仿真结果,验证了所提分群方法的正确性及较高的精确性。以该方法分群建立的风电场等值模型的精确性较高。

关键词：主成分分析法直驱式风电场分群指标状态变量主导变量