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基于多逆变器相位协同控制的直流微电网母线电压二次纹波抑制方法

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电网技术 2025年第2期49卷 738-747,I0101页

作者：齐永韬余墨多黄文焘邰能灵祝彦兵王良秀杨永智慧能源创新学院(上海交通大学) 上海市闵行区200240 电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学) 上海市闵行区200240 中国船舶重工集团公司第704研究所上海市徐汇区200031

在直流微电网中,经逆变器接入直流母线的三相不平衡负载会产生二次纹波功率,使逆变器输入电流中含有二次纹波,导致直流母线电压出现二次纹波分量,影响微电网供电电能质量和可靠性。针对该问题,该文提出多逆变器相位协同控制的直流母线... 详细信息

在直流微电网中,经逆变器接入直流母线的三相不平衡负载会产生二次纹波功率,使逆变器输入电流中含有二次纹波,导致直流母线电压出现二次纹波分量,影响微电网供电电能质量和可靠性。针对该问题,该文提出多逆变器相位协同控制的直流母线纹波电压抑制方法,解决了传统纹波抑制方案对系统原始工作状态产生影响的问题,并增强了二次纹波的抑制效果。分析了二次纹波的产生机理与叠加特性,归纳了总纹波电流幅值与各支路纹波电流相位差的关系,提出通过控制相位差实现降低总纹波电流幅值的方案。为实现该方案并降低相位调节暂态过程中负载电压的波动,该文建立了参考相位优化模型,计算各支路纹波电流的最优参考相位。提出逆变器输入侧纹波电流相位控制策略,使纹波电流相位能跟踪参考相位,并采用分段式相位调节以防止相位变动过快。该文所提方案无需增设滤波设备,对系统原有工作状态影响小,可应对含多个分布式不平衡负载的场景,在一定条件下可将母线二次纹波电压降低95%。仿真证明了所提控制策略的有效性。

关键词：直流微电网电能质量二次纹波协同控制相位调节

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基于DQN算法的直流微电网负载接口变换器自抗扰控制策略

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电力系统保护与控制 2025年第1期53卷 95-103页

作者：周雪松韩静马幼捷陶珑问虎龙赵明天津理工大学天津300384 天津瑞能电气有限公司天津300381 承德电智尚节能科技有限公司河北承德067000

在直流微电网中,为了保证直流母线与负载之间能量流动的稳定性,解决在能量流动中不确定因素产生的扰动问题。在建立DC-DC变换器数学模型的基础上,设计了一种基于深度强化学习的DC-DC变换器自抗扰控制策略。利用线性扩张观测器对总扰动... 详细信息

在直流微电网中,为了保证直流母线与负载之间能量流动的稳定性,解决在能量流动中不确定因素产生的扰动问题。在建立DC-DC变换器数学模型的基础上,设计了一种基于深度强化学习的DC-DC变换器自抗扰控制策略。利用线性扩张观测器对总扰动的估计补偿和线性误差反馈控制特性对自抗扰控制器结构进行简化设计,并结合深度强化学习对其控制器参数进行在线优化。根据不同工况下的负载侧电压波形,分析了DC-DC变换器在该控制策略、线性自抗扰控制与比例积分控制下的稳定性、抗扰性和鲁棒性,验证了该控制策略的正确性和有效性。最后,在参数摄动下进行了蒙特卡洛实验,仿真结果表明该控制策略具有较好的鲁棒性。

关键词：直流微电网深度强化学习 DQN算法 DC-DC变换器线性自抗扰控制

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直流微电网在事件触发非周期间歇控制下的镇定

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控制理论与应用 2025年第2期42卷 355-363页

作者：刘永忠刘斌谢周腾湖南工业大学电气与信息工程学院湖南株洲412007 湖南工业大学理学院湖南株洲412007

本文研究系统的负荷功率超过系统本身稳定区域,从而导致系统状态发散下的直流微电网的事件触发间歇控制问题.由于直流微电网负荷功率具有随机性,大负荷功率的负阻抗特性可能会造成系统的不稳定.本文通过引入储能系统,控制储能系统的注... 详细信息

本文研究系统的负荷功率超过系统本身稳定区域,从而导致系统状态发散下的直流微电网的事件触发间歇控制问题.由于直流微电网负荷功率具有随机性,大负荷功率的负阻抗特性可能会造成系统的不稳定.本文通过引入储能系统,控制储能系统的注入电流来稳定直流微电网.考虑到储能受实际物理条件的限制,本文对控制器的输出能量和控制电流的大小进行了约束.其次,为了使控制器在控制中更合理的利用通信带宽,节省通信资源,设计了一个基于状态控制宽度的事件触发间歇控制器.并借助Lyapunov函数证明了所提控制的稳定性,Zeno行为也在稳定性分析中进行了排除.最后,通过一个实例验证所提控制方案的有效性.

关键词：恒功率负载直流微电网间歇控制事件触发控制稳定性

含类虚拟同步发电机和柔性负荷的直流微电网大信号稳定控制方法

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电工技术学报 2025年第3期40卷 705-716页

作者：王慧赵书强陈旭博孟建辉田艳军高本锋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

直流微电网稳态工作点切换、负荷变化较大时经常会出现暂态失稳现象,属于比较典型的“大信号失稳”工况,传统基于小信号的解决方法难以应对。为此,该文提出一种考虑类虚拟同步发电机(AVSG)控制参数和柔性负荷灵活调节的稳定控制方法。... 详细信息

直流微电网稳态工作点切换、负荷变化较大时经常会出现暂态失稳现象,属于比较典型的“大信号失稳”工况,传统基于小信号的解决方法难以应对。为此,该文提出一种考虑类虚拟同步发电机(AVSG)控制参数和柔性负荷灵活调节的稳定控制方法。首先建立直流微电网的Takagi-Sugeno(TS)模糊模型。然后,借助线性矩阵不等式(LMI)工具构建Lyapunov函数以估计目标稳态点的吸引域。若目标稳态点的最大估计吸引域(LEDA)包含初始稳态点,则系统是渐近稳定的;否则存在失稳的风险。此时,利用灵活可调的虚拟阻尼、虚拟惯量和柔性负荷等资源,让目标稳态点的LEDA直接或者间接包含初始稳态点,从而消除振荡失稳的风险。研究结果表明:基于吸引域理论改进虚拟阻尼和虚拟惯量等控制参数以及工作点运行轨迹,是一种实用且有效保障系统稳定运行的方法。最后,通过硬件在环仿真(HIL)进行了验证。

关键词：直流微电网大信号稳定吸引域估计类虚拟同步发电机柔性负荷

基于CNN-BiLSTM-Attention的直流微电网故障诊断研究

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中国电机工程学报 2025年第4期45卷 1369-1380,I0012页

作者：孟宏宇张建良蔡兆龙李超勇浙江大学电气工程学院浙江省杭州市310027

针对现有直流微电网故障诊断面临的快速性与准确性问题,提出一种融合注意力机制的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)网络的故障诊断方法。首先,利用CNN挖... 详细信息

针对现有直流微电网故障诊断面临的快速性与准确性问题,提出一种融合注意力机制的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)网络的故障诊断方法。首先,利用CNN挖掘故障数据在某一时刻的纵向细节特征,并压缩数据长度,降低后续网络训练参数量,以提升故障诊断的快速性;进而,构建以BiLSTM为核心的级联网络,实现对故障数据在故障演化过程中横向历史特征的提取,并融合注意力机制促使模型关注故障时刻数据的特征变化规律,以提升故障诊断的准确性。仿真结果表明,相比于主流故障诊断方法,该文所提方法具有更高的准确率与更快的识别速度,并且对于故障记录数据在噪声干扰、不平衡样本以及小样本等情况下均具有良好的诊断性能。

关键词：故障诊断直流微电网卷积神经网络双向长短期记忆网络注意力机制

孤岛直流微电网分布式储能单元SOC均衡下垂控制策略研究

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储能科学与技术 2025年

作者：武小兰杨永智白志峰郭海长郭桂芳张锦华西安建筑科技大学机电工程学院西藏民族大学信息工程学院

针对孤岛直流微电网中分布式储能单元荷电状态（SOC）的不一致性可能导致储能单元功率分配不准确和SOC失衡，从而降低电池寿命，提出了一种基于电压补偿的孤岛直流微电网分布式储能单元SOC均衡下垂控制策略。该策略控制结构分为主控制... 详细信息

针对孤岛直流微电网中分布式储能单元荷电状态（SOC）的不一致性可能导致储能单元功率分配不准确和SOC失衡，从而降低电池寿命，提出了一种基于电压补偿的孤岛直流微电网分布式储能单元SOC均衡下垂控制策略。该策略控制结构分为主控制层和二次控制层。主控制层通过下垂控制实现电压稳定的基本功能，二次控制层引入电压补偿项，该补偿相由带均衡调节的反正切函数得到，旨在使电池的荷电状态和容量实现精确的电流共享，最终各电池的SOC逐步收敛至平均值，并保持输出电压的平均值与微电网标称电压一致。仿真和实验结果表明，该策略具有控制结构简单、通信负担低的优点，有效提高了储能单元的SOC均衡精度，同时避免了储能单元的过充与过放。

关键词：直流微电网分布式储能下垂控制电压补偿荷电状态

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含氢储直流微电网的VSG协同控制策略

电力系统及其自动化学报 2025年第2期37卷 151-158页

作者：姚钢石片超周荔丹王子强罗承东上海电力大学电气工程学院上海200090 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

为提高孤岛直流微电网的系统惯性及新能源消纳能力,提出一种含氢储直流微电网的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)协同控制策略。通过模拟同步发电机特性引入氢储VSG控制策略,提供系统电压支撑,增强系统稳定性,利用电... 详细信息

为提高孤岛直流微电网的系统惯性及新能源消纳能力,提出一种含氢储直流微电网的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)协同控制策略。通过模拟同步发电机特性引入氢储VSG控制策略,提供系统电压支撑,增强系统稳定性,利用电池储能响应速度快的特性应对系统功率波动,弥补氢储能响应速度慢的缺陷。同时针对电池储能的能量密度低、难以提供稳定能量供应的问题,提出蓄电池动态关断策略,由能量密度更高的氢储承担稳态功率差额,降低蓄电池充放电次数以延长其寿命。通过构建状态方程对混合储能系统控制参数进行整定并进行仿真研究。相较于下垂控制策略,所提策略显著降低了系统超调、燃料电池与电解槽切换频率,有效提升了系统动态响应能力。

关键词：直流微电网系统惯性协同控制动态关断

基于混合势函数法的并网型直流微电网大扰动稳定性分析

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华北电力大学学报(自然科学版) 2025年第1期52卷 44-55页

作者：武颖徐永海王莹鑫陈林新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学) 北京102206

“双高”背景下的直流微电网呈现出非线性强、抗扰性差等特征,导致微电网在遭受大扰动时易产生电压大范围波动、失稳等问题,严重影响其安全稳定运行。为此,针对并网型直流微电网模型,提出基于混合势函数法的系统大扰动稳定性判据,并从... 详细信息

“双高”背景下的直流微电网呈现出非线性强、抗扰性差等特征,导致微电网在遭受大扰动时易产生电压大范围波动、失稳等问题,严重影响其安全稳定运行。为此,针对并网型直流微电网模型,提出基于混合势函数法的系统大扰动稳定性判据,并从推导过程、基本原理的角度分析其稳定性判据保守性产生的机理;针对大、小扰动稳定性的关联,对比基于混合势函数法的大扰动稳定性判据与基于Lyapunov间接法的小扰动稳定性判据,并对稳定性判据的有效性进行验证。然后,分析系统参数、线路故障等因素对系统大扰动稳定性的影响及其作用机理,为设计电压源换流器(voltage source converter,VSC)控制参数与主电路参数、确定系统稳定运行区域提供理论依据。最后,通过电磁暂态仿真验证分析的有效性。

关键词：直流微电网大扰动稳定性混合势函数法 Lyapunov间接法 VSC

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基于自适应滑模策略的直流微电网安全控制

控制工程 2025年第3期32卷 416-424页

作者：楼琦凯陈蓓丁勐魏莹上海工程技术大学电子电气工程学院上海201620

针对系统状态难以测量的直流微电网在欺骗攻击下的安全控制问题,提出一种自适应输出反馈滑模策略,以实现系统的稳定运行。考虑控制器到执行器的通信信道可能受到未知且时变的欺骗攻击,通过在线估计攻击强度以实时更新控制器参数,从而降... 详细信息

针对系统状态难以测量的直流微电网在欺骗攻击下的安全控制问题,提出一种自适应输出反馈滑模策略,以实现系统的稳定运行。考虑控制器到执行器的通信信道可能受到未知且时变的欺骗攻击,通过在线估计攻击强度以实时更新控制器参数,从而降低单纯利用攻击上界设计控制器带来的保守性,有效补偿欺骗攻击给直流微电网系统性能带来的影响。通过设计估计值依赖的李雅普诺夫泛函,得到可确保滑动模态渐近稳定和滑模面收敛域可达的充分条件。为了得到更小的收敛域,进一步提出基于遗传算法的优化求解问题。最后,通过MATLAB数值仿真验证了所提出的自适应滑模控制策略的有效性。

关键词：滑模控制静态输出反馈自适应机制直流微电网欺骗攻击