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交直流混合微电网中直流母线电压纹波抑制方法

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电网技术 2017年第9期41卷 2896-2903页

作者：郭振乐全明郭力李霞林王成山智能电网教育部重点实验室(天津大学) 天津市南开区300072 国网浙江省电力公司浙江省杭州市310007

在交直流混合微电网中,若汇入直流母线中的功率瞬时值中含有纹波分量(如三相不平衡交流负荷、交直流微电网互联功率存在不平衡有功功率分量等),均会导致直流母线电压出现纹波分量,严重时会影响系统供电电能质量和可靠性。为此,提出基于... 详细信息

在交直流混合微电网中,若汇入直流母线中的功率瞬时值中含有纹波分量(如三相不平衡交流负荷、交直流微电网互联功率存在不平衡有功功率分量等),均会导致直流母线电压出现纹波分量,严重时会影响系统供电电能质量和可靠性。为此,提出基于直流有源滤波器(DC active power filter,DC-APF)的直流母线电压纹波抑制方法,主要由直流电压纹波抑制、直流有源滤波器输入端电容电压控制以及电流闭环控制3部分构成。阻抗分析方法表明所采用的控制参数设计方法能保证拟抑制纹波频率处直流有源电力滤波器输出阻抗远小于直流微电网中其余单元的输出阻抗,从而能消除或减小直流纹波电压。此外,基于所提方法,还可实现多直流有源滤波器即插即用与并联运行。最后在Matlab/Simulink中搭建了含直流型分布式电源、交直流双向DC-AC变流器、直流负荷以及两台直流有源电力滤波器的交直流混合微电网仿真模型,建立了相应的实验平台,数字仿真和实验结果均验证了所提方法的有效性。

关键词：交直流混合微电网直流有源电力滤波器纹波电压抑制即插即用

二阶滑模超螺旋算法的直流微电网阻抗观测与纹波补偿

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电气工程学报 2024年第2期19卷 156-162页

作者：张思宇张国澎张宏伟孙新迪刘永辉河南理工大学电气工程与自动化学院焦作454000

在直流微电网中,直流母线电压二阶纹波分量会导致直流负载或直流能源受到干扰,严重时危害整个系统的电能质量。为此,在分析双向DC/DC变换器电压/电流双闭环控制的基础上,设计了直流有源电力滤波器的直流电压纹波控制,提出一种扰动跟踪... 详细信息

在直流微电网中,直流母线电压二阶纹波分量会导致直流负载或直流能源受到干扰,严重时危害整个系统的电能质量。为此,在分析双向DC/DC变换器电压/电流双闭环控制的基础上,设计了直流有源电力滤波器的直流电压纹波控制,提出一种扰动跟踪的电网阻抗快速观测方法,采用二阶滑模控制的超螺旋算法设计了扰动步长的控制率,加快了阻抗系数的观测速度,实现了阻抗系数的快速动态观测,进一步实现了直流有源电力滤波器对所需补偿纹波电流的实时跟踪提取,有效抑制了直流微电网母线电压二阶纹波。最后,搭建了相应的直流微电网测试平台,验证了所提策略的可行性与有效性。

关键词：直流微电网二阶纹波扰动跟踪超螺旋算法阻抗系数直流有源电力滤波器直流电压纹波控制

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基于DC-APF改善直流微网电能质量研究

基于DC-APF改善直流微网电能质量研究

作者：田晋河北科技大学

学位级别：硕士

当前我国经济持续稳定发展,工业化进程稳步推进,电力需求日益增长。许多电力电子设备在运行中会对电网注入谐波,与交流电网相连的直流微电网也会受到纹波影响,纹波污染导致直流微电网电能质量下降,对电力系统及供电设备安全运行造成影... 详细信息

当前我国经济持续稳定发展,工业化进程稳步推进,电力需求日益增长。许多电力电子设备在运行中会对电网注入谐波,与交流电网相连的直流微电网也会受到纹波影响,纹波污染导致直流微电网电能质量下降,对电力系统及供电设备安全运行造成影响。此外,与直流微电网相连的交流系统,可能出现无功不足的问题进而影响直流微电网母线电压。通过直流有源滤波器(DC active power filter,DC-APF)对直流微网纹波抑制的同时,考虑将直流微网中的储能系统与DC-APF组合成新型装置,通过新型组合装置对与直流微网相连的交流侧进行无功补偿,提高储能系统利用率,实现新型组合装置无功补偿功能具有一定研究意义。首先通过分析非线性元件、负荷三相不平衡、交流侧电源三相不平衡以及电动汽车入网充电四种纹波源对直流微电网产生的纹波特性,得出不同纹波源在交流侧产生奇次谐波,直流侧产生偶次纹波的结论。同时分析交流侧无功不足可能会造成直流微网母线电压降低的问题,甚至造成低电压保护误动作,影响系统正常运行。因此提出通过直流微网的储能系统反向补偿交流侧无功的方法。其次针对非线性元件造成直流微电网纹波污染问题,提出通过DC-APF进行纹波抑制。经过对比DC-APF拓扑结构,选择H桥型DC-APF,并进行相关参数计算。提出基于数字滤波器的纹波提取策略,以及基于双幂次趋近律滑模控制的DC-APF电流跟踪控制策略,并进行相关系统稳定性证明。通过仿真对所设计的DC-APF进行纹波抑制效果验证,与PI控制和传统滑模控制进行对比,验证本文所提出的控制策略在收敛时间、降低抖振和纹波抑制效果方面更具优势。最后针对与直流微电网相连的交流侧存在无功缺额影响直流微网电能质量问题,提出通过控制新型组合装置维持直流微网电压,最终实现新型组合装置反向补偿交流侧无功的方法。在基于双幂次趋近律滑模控制的研究基础上,提出组合幂次趋近律用于提高新型组合装置控制器稳定性。最后通过仿真设计,当交流侧存在无功负载时,新型组合装置可以补偿相应的无功功率,稳定直流微网母线电压,验证了新型组合装置反向交流侧间接无功补偿的可行性,实现了新型组合装置无功补偿功能,可有效提升直流微电网电能质量。

关键词：直流微电网幂次趋近律滑模控制直流有源电力滤波器无功补偿新型组合装置

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交直流混联微网直流母线电压波动抑制策略

交直流混联微网直流母线电压波动抑制策略

作者：张涛太原理工大学

学位级别：硕士

作为整合多种分布式能源与多种交直流负载的有效手段,交直流混联微网是解决新能源消纳问题和提高系统整体能效的有效途径,保持母线电压稳定和交、直流子网各自功率平衡是交直流混联微网稳定运行的基本要求,论文对交直流混联微网直流母... 详细信息

作为整合多种分布式能源与多种交直流负载的有效手段,交直流混联微网是解决新能源消纳问题和提高系统整体能效的有效途径,保持母线电压稳定和交、直流子网各自功率平衡是交直流混联微网稳定运行的基本要求,论文对交直流混联微网直流母线电压波动机理和抑制技术开展研究,主要研究工作有:(1)在阐释直流母线电压波动机理的基础上,从改进交直流母线接口变换器控制策略和外加母线电压补偿装置两方面梳理总结了直流母线电压波动抑制方法的研究现状及发展趋势。利用谐波状态空间模型分析了交直流母线接口变换器在逆变和整流两种模式下交直流两侧的谐波耦合特性。(2)在通过对交直流母线接口变换器的控制实现直流母线电压波动抑制方面,提出一种基于改进FBD控制的直流母线电压波动抑制策略,该控制策略首先保证交直流子网间的功率平衡,同时,当系统交流侧接入非线性负载时,还能够有效抑制交流谐波电流畸变和直流母线电压大幅度波动,经Matlab/Simulink仿真初步验证了所提直流母线电压波动抑制策略的有效性。(3)在外加直流母线电压补偿装置方面,设计了两开关管式直流有源电力滤波器(DC Active Power Filter,DC-APF),在对DC-APF主电路工作模态分析基础上设计了相应的控制策略,并在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,验证了DC-APF及其控制策略的直流母线电压波动抑制效果。(4)在硬件主电路、信号采集电路及控制模块设计的基础上搭建了交直流混联微网实验平台。分别对嵌入双向接口变换器控制中的直流母线电压波动抑制方法及外加母线电压补偿装置的直流母线电压波动抑制方法进行了实验验证。

关键词：交直流混联微网双向接口变换器直流有源电力滤波器直流母线电压波动抑制

交直流微电网控制策略和直流母线电压纹波治理方法研究

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交直流微电网控制策略和直流母线电压纹波治理方法研究

作者：郭振天津大学

学位级别：硕士

交直流混合微电网作为一种新型的微电网供电形式,兼顾了交流微电网和直流微电网的优点,将成为未来智能电网的重要组成部分之一。为提高交直流混合微电网的运行可靠性和稳定性,有必要研究一种科学合理的交直流混合微电网控制策略。此外,... 详细信息

交直流混合微电网作为一种新型的微电网供电形式,兼顾了交流微电网和直流微电网的优点,将成为未来智能电网的重要组成部分之一。为提高交直流混合微电网的运行可靠性和稳定性,有必要研究一种科学合理的交直流混合微电网控制策略。此外,随着用户对供电可靠性和电能质量要求不断提高,直流母线电压纹波问题也越来越受到关注,研究一种灵活高效的直流母线电压纹波抑制方法也具有重要的现实意义。本文首先对交直流混合微电网的拓扑结构、控制策略进行了介绍,并分析了DC-DC变流器和DC-AC变流器的数学模型和控制策略。其次,针对交直流混合微电网中双向DC-AC互联装置,提出了一种适用于双向DC-AC互联装置的统一控制策略,分析了双向DC-AC互联装置通用控制策略的设计方法,并通过仿真和实验验证了所提控制方法。然后,围绕交直流混合微电网中电网电压不对称引起的直流母线电压的二倍频纹波问题展开研究,提出了一种适用于直流有源电力滤波器的直流母线电压纹波抑制方法,仿真和实验结果表明直流有源滤波器能够实现即插即用与多机并联均流的功能。最后,在交直流微电网硬件实验平台上搭建了实验系统结构,验证了所提控制策略的有效性。

关键词：交直流混合微电网控制策略直流母线电压纹波抑制即插即用直流有源电力滤波器

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基于ESS-APF改善微电网电能质量研究

基于ESS-APF改善微电网电能质量研究

作者：乔宇河北科技大学

学位级别：硕士

随着用电设备对电能质量要求的不断提高,直流微电网中母线电压存在的纹波问题受到越来越多的关注。此外,我国在十四五规划中提出要不断完善储能技术,支撑新能源快速发展。而直流微电网中的储能单元常常处于闲置状态,其冗余容量往往得不... 详细信息

随着用电设备对电能质量要求的不断提高,直流微电网中母线电压存在的纹波问题受到越来越多的关注。此外,我国在十四五规划中提出要不断完善储能技术,支撑新能源快速发展。而直流微电网中的储能单元常常处于闲置状态,其冗余容量往往得不到充分利用,从节约成本的角度考虑,可将储能系统与直流有源滤波器进行组合,在满足储能系统功率调节作用的基础之上,实现DC-APF的纹波抑制功能,充分发挥组合装置的一机多能。本文首先对直流微电网的主体结构以及母线电压纹波的产生原因进行了介绍。针对母线电压存在的纹波问题,以直流有源电力滤波(DC active power filter,DC-APF)的研究作为切入点,提出了一种新型DC-APF控制策略,分析了DC-APF的多模态工作,并对纹波检测和补偿控制方法进行了优化,提出了基于小波变换Mallat算法的直流母线电压纹波检测法,并与传统的纹波检测法进行对比,在控制方法上提出了改进的模糊自适应PI控制策略。通过仿真研究和搭建实验样机对所设计的DC-APF进行验证与分析。其次,为提高DC-APF工作的可靠性,本文进行了DC-APF的容错研究,提出了一种基于H桥电路结构的容错型DC-APF,并对其工作原理、适用的故障类型以及工作模态进行分析;针对容错型DC-APF故障前后因拓扑结构改变导致控制参数不确定的问题,提出了变论域自适应模糊PI控制策略,可对PI参数进行在线调节。通过仿真结果验证了所设计的容错型DC-APF在器件故障发生前后均对母线电压纹波具有良好补偿性能,可保证系统稳定运行。在DC-APF的研究基础之上,本文进行了储能系统与有源电力滤波器(Energy storage system and active power filter,ESS-APF)组合装置的研究。介绍了储能系统与有源电力滤波器进行组合的优势,分析了ESS-APF组合装置的组合原理;研究分析了三类ESS-APF组合装置的拓扑结构,并对其进行优选,重点对其优缺点以及实现功能进行对比讨论,最终选择基于三端口结构的ESS-APF组合装置作为研究对象;分析了ESS-APF组合装置的工作模式并提出了多功能控制策略;通过仿真结果验证了所提ESS-APF组合装置不仅可以实现储能单元的功率调节功能,还可以实现DC-APF的纹波抑制功能,可为直流微电网中的电能质量问题提供一种新颖且低成本的解决方法。

关键词：直流微电网母线电压纹波直流有源电力滤波器储能系统与有源电力滤波器组合装置

直流微电网容错型DC-APF设计与特性分析

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电气传动 2022年第21期52卷 37-44页

作者：高晓芝乔宇曹欣李争孙会琴孙鹤旭河北科技大学电气工程学院河北石家庄050018 河北建投新能源有限公司河北石家庄050051

直流有源电力滤波器(DC-APF)能够有效抑制直流微网母线电压纹波分量。针对开关器件故障导致DC-APF无法正常工作的问题,提出了一种基于H桥变换器容错型DC-APF拓扑结构,可利用非故障器件拓扑重构保证DC-APF器件故障后的电能质量治理功能... 详细信息

直流有源电力滤波器(DC-APF)能够有效抑制直流微网母线电压纹波分量。针对开关器件故障导致DC-APF无法正常工作的问题,提出了一种基于H桥变换器容错型DC-APF拓扑结构,可利用非故障器件拓扑重构保证DC-APF器件故障后的电能质量治理功能。针对容错型DC-APF故障前后拓扑结构改变导致控制参数不确定的问题,提出了变论域自适应模糊PI控制来实现对DC-APF容错模式下补偿电流的有效跟踪控制。在Matlab/Simulink仿真环境中搭建了含容错型DC-APF的直流微电网系统模型,仿真结果表明所设计的DC-APF在器件故障发生前后均对直流母线电压纹波具有良好补偿性能,变论域自适应模糊PI控制具有良好的可实时整定控制器参数的特性。

关键词：直流有源电力滤波器容错纹波变论域自适应模糊PI 直流微电网

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直流有源电力滤波技术及其应用

电源技术应用 2001年第12期4卷 621-624页

作者：肖国春裴云庆王兆安西安交通大学电气学院西安710049

介绍了直流有源电力滤波技术在稳定/脉冲直流电源中应用的工作原理,主要的拓扑结构,国内外的研究及实际应用状况。结果表明在稳定/脉冲直流电源中,直流有源电力滤波器抑制纹波电流(压)的性能非常优秀。

关键词：有源电力滤波器直流有源电力滤波器电流纹波直流电源