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基于二次模态分解和卷积双向长短期记忆神经网络的高比例光伏配电网线损预测

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电网技术 2024年

作者：吴向明宋楠李晓军梁纪峰丁鈺轩杨丽君国网河北省电力有限公司国网河北省电力有限公司电力科学研究院电力电子与电力传动河北省重点实验室燕山大学电气工程学院

配电网线损时间序列受高比例新能源接入的影响，呈现高度的非线性和波动性，面对此种类型的数据，使得常规的预测模型难以捕捉其变化趋势，预测值往往滞后于真实值变化，而模态分解再预测的处理方法能够较好的应对此问题。因此，本文提... 详细信息

配电网线损时间序列受高比例新能源接入的影响，呈现高度的非线性和波动性，面对此种类型的数据，使得常规的预测模型难以捕捉其变化趋势，预测值往往滞后于真实值变化，而模态分解再预测的处理方法能够较好的应对此问题。因此，本文提出了一种基于缎蓝园丁鸟(satin bower birdoptimization algorithm，SBO)算法优化的二次模态分解和卷积双向长短期记忆神经网络的线损预测框架，以合理划分线损分量，并针对各分量设计预测模型开展预测。首先采用改进完全集合经验模态分解(Improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise，ICEEMDAN)对历史线损数据进行初次分解，得到各ICIMFn分量并计算其样本熵；对样本熵最高的ICIMF1利用经SBO优化的变分模态分解(Variational mode decomposition，VMD)对其进一步分解，得到各VIMFn分量。其次，考虑分解后线损各分量受天气负荷等不同因素影响，依据最大互信息系数(Maximal information coefficien，MIC)提取对各线损分量产生影响的主要因素，实现特征降维。最后，结合组合模型的各自特点，建立基于卷积双向长短期记忆神经网络(Convolutional neural networks-Bidirectional long short term memory，CNN-BiLSTM)的预测模型，使用CNN对分解后的各分量进行特征提取，输入到BiLSTM中，建立时间特征关系，学习历史数据间的正、反向规律，最终输出线损预测结果。与现有方法相比较，本文提及的方法在应对滞后效应的同时，提升了预测效率及精度，为精细化线损管理提供了数据支持。

关键词：高比例光伏配电网模态分解线损预测组合预测模型滞后效应

计及多重差异的交直流混合多能微网多时间尺度优化调度

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电工技术学报 2024年第11期39卷 3392-3410页

作者：蔡瑶卢志刚潘尧何良策周长磊燕山大学电力电子节能与传动控制河北省重点实验室秦皇岛066004 济宁曲阜机场有限公司济宁272000

近年来,可再生能源发电、热电联产、储能和电力电子变压器(PET)等技术发展迅速,有利于构建多能互补、清洁高效的交直流混合多能微网(MEMG),但不成熟的PET模型和复杂的不确定性为系统的优化调度带来了挑战。为此,首先构建了一种基于三级... 详细信息

近年来,可再生能源发电、热电联产、储能和电力电子变压器(PET)等技术发展迅速,有利于构建多能互补、清洁高效的交直流混合多能微网(MEMG),但不成熟的PET模型和复杂的不确定性为系统的优化调度带来了挑战。为此,首先构建了一种基于三级式PET的交直流混合MEMG结构,建立了包括PET在内的设备模型和不确定性模型;其次,提出了计及多重差异的MEMG多时间尺度优化调度策略,明确了日前-日内-实时三时间尺度调度的协调机制,其中,多重差异包含需求响应资源、系统调度目标和源荷预测精度在时间尺度上的差异,以及不同能量的响应特性差异;再次,建立了对应的多时间尺度优化调度模型,包括日前鲁棒机会约束优化模型、日内随机优化模型和实时分层滚动修正模型,并在日前调度中,改进了传统储能和电热耦合设备的备用模型,设计了基于PET的交直流系统备用共享机制,将调度模型转换为混合整数线性规划模型,给出了利用CPLEX求解器求解多时间尺度调度模型的步骤;最后,通过算例分析表明,所提调度策略可以通过逐级修正调度计划应对不确定性,且所设计备用方案兼具可靠性和灵活性。

关键词：电力电子变压器交直流混合多能微网多重差异多时间尺度优化调度

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基于级联式多电平拓扑的高速SRM集中功率控制与性能优化

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中国电机工程学报 2024年

作者：汪凤翔陈彦涛何英杰柯栋梁福州大学先进制造学院慕尼黑工业大学电力电子与电气传动研究所电机驱动与功率电子国家地方联合工程研究中心(中国科学院海西研究院泉州装备制造研究中心)

开关磁阻电机高速运行时，由于反电动势较大，励磁绕组电流上升和下降较为缓慢，导致电机系统的效率、输出能力降低。为解决上述问题，提出一种新型五电平功率变换电路和简化系统控制架构的集中功率控制方法。该方法将三电平有源前端和... 详细信息

开关磁阻电机高速运行时，由于反电动势较大，励磁绕组电流上升和下降较为缓慢，导致电机系统的效率、输出能力降低。为解决上述问题，提出一种新型五电平功率变换电路和简化系统控制架构的集中功率控制方法。该方法将三电平有源前端和五电平功率变换电路组成AC-DC-DC变换器，并通过速度闭环直接调节网侧馈入机侧的功率流，成功移除了直流电压控制回路，实现了系统的集中控制。同时，利用有源前端的Boost特性和五电平功率变换电路的多电平驱动能力，提高了电感增大区的利用率，实现了电机的快速励磁和退磁功能。实验结果验证了所提方法的有效性，以及在效率、输出能力和动态性能等方面的优势。

关键词：开关磁阻电机五电平功率变换电路集中功率控制 AC-DC-DC变换器

定频脉冲宽度调制的宽输入推挽正激谐振变换器

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电网技术 2024年

作者：赵清林付浩辉王子博王德玉袁精电力电子节能与传动控制河北省重点实验室(燕山大学)

针对低压输入的DC/DC变换应用，提出了一种定频脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)的推挽正激谐振变换器。一次侧采用推挽正激结构，二次侧在谐振网络与倍压整流相结合的基础上引入两个有源开关，通过定频调节二次侧有源开关的... 详细信息

针对低压输入的DC/DC变换应用，提出了一种定频脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)的推挽正激谐振变换器。一次侧采用推挽正激结构，二次侧在谐振网络与倍压整流相结合的基础上引入两个有源开关，通过定频调节二次侧有源开关的占空比，变换器在一个开关周期内具备二倍压整流和四倍压整流两种模式，从而实现宽电压增益范围的调节。谐振网络的引入使一二次侧开关管均可实现零电压开通(Zero Voltage Switch，ZVS)。在分析工作原理的基础上，利用时域分析法推导得到了变换器的增益与重叠导通角的关系，并分析了开关管软开关的实现条件。搭建了额定功率1kW的实验样机，实验结果证明了原理分析的正确性与拓扑方案的可行性。

关键词：推挽正激变换器谐振变换器多倍压整流软开关

高比例新能源电力系统调节资源灵活性不足风险分析

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中国电力 2024年

作者：许竞赵铁军高小刚叶鞠孙玲玲国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司河北省电力电子节能与传动控制重点实验室(燕山大学)

现阶段，高比例新能源电力系统带来了显著的波动性和不确定性，电力系统面临灵活性不足的运行风险。不确定状态下灵活性不足风险评判对控制电力系统运行风险水平、评价规划方案的性能优劣具有重要意义。本文研究新能源电力系统调节资源... 详细信息

现阶段，高比例新能源电力系统带来了显著的波动性和不确定性，电力系统面临灵活性不足的运行风险。不确定状态下灵活性不足风险评判对控制电力系统运行风险水平、评价规划方案的性能优劣具有重要意义。本文研究新能源电力系统调节资源灵活性不足风险量化评估方法，提出了新能源电力系统调节资源灵活性不足风险评价指标体系。首先，基于核密度估计与序优化理论，提出源荷不确定性数据驱动建模方法；为提高电力系统源荷样本数据的充裕度，提出基于云模型的电力系统小概率风险样本集重构方法，实现训练样本的无成本、灵活获取；然后，从爬坡能力和调节深度两方面提出新能源电力系统调节资源灵活性不足的风险量化评估方法。最后，算例分析验证了所提方法的有效性和可行性。

关键词：高比例新能源电力系统调节资源灵活性风险评估指标数据驱动建模风险样本重构

基于共高频母线MMC-SST互联通道分布参数研究的同步变压器优化设计

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中国电机工程学报 2024年

作者：潘禹卓曲盈睿赵巍齐磊尹丽稳魏津孙孝峰电力电子节能与传动控制河北省重点实验室(燕山大学电气工程学院)

基于共高频母线模块化多电平固态变压器拓扑结构，构建其互联通道的分布参数等效模型与解析模型，分析漏感、绕组电阻和开关器件等效电阻等分布参数对系统直流电压与功率传递的影响。在确保系统性能稳定可靠的前提下，进一步探讨分布参... 详细信息

基于共高频母线模块化多电平固态变压器拓扑结构，构建其互联通道的分布参数等效模型与解析模型，分析漏感、绕组电阻和开关器件等效电阻等分布参数对系统直流电压与功率传递的影响。在确保系统性能稳定可靠的前提下，进一步探讨分布参数应满足的合理范围，并以变压器功率密度、效率为目标，以有功传输比和温升为约束对互联通道的高频变压器进行寻优设计以满足互联通道的性能需求。还建立变压器和翅片等效热路模型，以质量轻、散热量大为优化目标对变压器进行散热设计。最后根据优化结果制作一台50kW/5kHz的变压器样机，实验结果验证该文变压器设计的有效性。

关键词：高频互联通道分布参数热路模型变压器优化设计

基于准2N+1电平调制的长电缆馈电级联H桥电驱系统过电压振荡抑制

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中国电机工程学报 2024年

作者：朱艳萍张赛宇张敏赵巍李昕孙孝峰电力电子节能与传动控制河北省重点实验室(燕山大学电气工程学院)

对于长电缆馈电的中压电驱系统，当电机浪涌阻抗和电缆特征阻抗不匹配时，变频器产生的高频PWM脉冲电压会在电机端发生反射，导致严重的过电压振荡，从而加速电机绕组和电缆的绝缘老化甚至破坏绝缘。目前主流的无源滤波器抑制方案存在... 详细信息

对于长电缆馈电的中压电驱系统，当电机浪涌阻抗和电缆特征阻抗不匹配时，变频器产生的高频PWM脉冲电压会在电机端发生反射，导致严重的过电压振荡，从而加速电机绕组和电缆的绝缘老化甚至破坏绝缘。目前主流的无源滤波器抑制方案存在体积巨大，损耗高，额外成本以及灵活性差的缺点。为此，本文针对级联H桥（Cascaded H-bridge，CHB）变频器提出了一种准2N+1电平调制方案，其抑制原理是通过在变频器输出电压的每个上升/下降沿插入固定宽度的准电平从而消除电缆上的反射波，达到抑制过电压振荡的目的。最后，仿真及实验均验证了所提出方案的有效性，与现有的抑制方案相比，系统的效率显著提升，并且无需附加任何组件，避免了额外的体积和成本。

关键词：长电缆反射过电压振荡电机驱动级联H桥

考虑混合储能和需求响应的城市综合能源系统协同规划方法

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高电压技术 2024年

作者：王晨宇卢志刚李彦琳张江镛孔祥兴詹彦博燕山大学电气工程学院电力电子节能与传动控制河北省重点实验室(燕山大学)

针对规模庞大、设备数量众多、能源形式丰富的城市综合能源系统，现有建模方法在优化求解过程中效率较低，难以在高时空尺度精确性下充分挖掘电-气-热-冷-储-需求响应的耦合灵活性。因此，本文考虑可再生能源发电设备、能量转换装置、... 详细信息

针对规模庞大、设备数量众多、能源形式丰富的城市综合能源系统，现有建模方法在优化求解过程中效率较低，难以在高时空尺度精确性下充分挖掘电-气-热-冷-储-需求响应的耦合灵活性。因此，本文考虑可再生能源发电设备、能量转换装置、混合储能与需求响应，提出了一种城市综合能源系统低维数矩阵建模方法，制定了以用户不适度和时空负载度为基础的需求响应弹性补贴策略。以系统年化总成本最低为目标，给出了基于全年8 760 小时运行模拟和区域互联的城市综合能源系统协同规划模型。针对实际算例设定六种场景进行对比，研究了混合储能、需求响应和时空尺度分别对规划方案经济成本、可再生能源利用率以及CO2排放量的影响，验证了本文所提方法的可行性、清洁性与经济性。

关键词：城市综合能源系统混合储能需求响应时空尺度运行模拟

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限流型直流变压器拓扑结构及其暂态特性研究

电网技术 2024年第8期48卷 3476-3482,I0138-I0145页

作者：郑峰陈俞澄林燕贞刘莞玲刘宝谨梁宁福州大学电气工程与自动化学院福建省福州市350108 福州供电公司福建省福州市350009 福州大学计算机与大数据学院福建省福州市350108 昆明理工大学电力工程学院云南省昆明市650500

能量路由器的核心元件为双有源桥(dual active bridge,DAB)直流变压器,针对其短路故障时电流上升速率快,峰值大,导致DAB内部电力电子器件闭锁的问题,该文提出一种具有限流型结构的直流变压器,限流装置结构为从DAB高压侧H桥连接单相整流... 详细信息

能量路由器的核心元件为双有源桥(dual active bridge,DAB)直流变压器,针对其短路故障时电流上升速率快,峰值大,导致DAB内部电力电子器件闭锁的问题,该文提出一种具有限流型结构的直流变压器,限流装置结构为从DAB高压侧H桥连接单相整流桥,再与输出端口的限流电感相连。当直流系统发生短路故障时,限流型直流变压器采用混合控制算法进行整流,为限流电感提供钳位电压,限制故障电流的峰值,并与断路器配合实现无弧开断,该方法避免DAB中电力电子器件发生闭锁,快速实现故障限流和隔离。在仿真系统中搭建了基于10kV/750V直流变压器的限流型直流变压器的模型,仿真结果表明限流型直流变压器与断路器配合实现故障限流和隔离的有效性和可行性。

关键词：限流型直流变压器混合控制算法断路器无弧开断故障限流和隔离