交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略

窦晓波; 皇甫霄文; 全相军; 胡秦然; 肖小龙; 吴在军

doi:10.7500/AEPS20191124007

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略

柔性互联配电网关键技术 | 更新时间：2025-06-16

- 交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略
- Adaptive Voltage Control Strategy for Soft Normally Open Point in AC/DC Distribution Network
- 电力系统自动化-方正平台 2021年45卷第8期页码：68-76
- 作者机构：
  
  1.东南大学电气工程学院，江苏省南京市 210096
  2.江苏省电力试验研究院有限公司，江苏省南京市 211103
- 作者简介：
  
  窦晓波（1979—），男，通信作者，教授，博士生导师，主要研究方向：分布式电源（储能）变流器优化控制、分布式电源高渗透配电网、微电网运行控制与能量优化、智能变电站与电力通信。E-mail：dxb_2001@sina.com
  皇甫霄文（1995—），男，硕士研究生，主要研究方向：交直流混合配电网控制。E-mail：hfxw0219@yeah.net
  全相军（1985—），男，博士，讲师，主要研究方向：储能变流器优化控制、分布式发电与微电网。E-mail：3452606@qq.com
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2018YFB0904700);国家自然科学基金资助项目(51777031)
- DOI：10.7500/AEPS20191124007
  中图分类号：
- 收稿日期：2019-11-24，
  
  修回日期：2020-02-27，
  
  网络出版日期：2020-06-24，
  
  纸质出版日期：2021-04-25
- 稿件说明：
移动端阅览
窦晓波,皇甫霄文,全相军等.交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略[J].电力系统自动化,2021,45(8):68-76.

DOU Xiaobo,HUANGFU Xiaowen,QUAN Xiangjun,et al.Adaptive Voltage Control Strategy for Soft Normally Open Point in AC/DC Distribution Network[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(8):68-76.
窦晓波,皇甫霄文,全相军等.交直流配电网柔性多状态开关电压自适应控制策略[J].电力系统自动化,2021,45(8):68-76. DOI： 10.7500/AEPS20191124007.

DOU Xiaobo,HUANGFU Xiaowen,QUAN Xiangjun,et al.Adaptive Voltage Control Strategy for Soft Normally Open Point in AC/DC Distribution Network[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(8):68-76. DOI： 10.7500/AEPS20191124007.

摘要

交直流配电网中受端弱交流配电网电压调节能力较弱，需要直流配电网提供功率支撑，而直流配电网受到自身和交流配电网的双重影响，导致直流电压偏差较大且低惯性特征更加明显。对此，文中引入柔性多状态开关（SNOP），并提出一种交直流电压自适应控制策略。首先，分析交流电网电压扰动对直流电压动态响应和惯性调节过程的影响机理，通过设计电压前馈控制方法有效抑制了扰动作用。其次，针对弱交流配电网调节能力不足的问题，设计自适应功率补偿控制方法，使得SNOP能够根据工作点处电压变化量自适应地补偿功率缺额，同时分析了该功率需求对于直流电压偏差的影响；在此基础上针对直流系统，综合考虑直流电压偏差与电压变化率设计了改进的自适应虚拟惯性控制方法，并分析主要控制参数变化对直流系统稳定性的影响，提升了直流系统惯性。最后，在MATLAB/Simulink中搭建交直流混合配电网仿真模型，验证了控制策略的有效性。

Abstract

In AC/DC hybrid distribution networks

the DC distribution network needs to provide power support due to the weak voltage regulation capability of AC weak distribution network at receving end. The DC distribution network is both affected by itself and the AC distribution network， resulting in large deviation of DC voltage and low inertia characteristics more obvious. In light of this

a DC adaptive voltage control strategy considering soft normally open points (SNOPs) is proposed in this paper. Firstly

the influence principle of voltage disturbance in the AC power grid on the dynamic response and inertia regulation process of DC voltage is analyzed

and the disturbance can be effectively suppressed by designing the voltage feedforward control method. Then

aiming at the problem of insufficient regulation capacity of weak AC distribution networks

an adaptive power compensation control method is introduced

which makes SNOP adaptively compensate power shortage according to the voltage variation at the operation point. Meanwhile

the influence of the power demand on the DC voltage deviation is analyzed. On this basis

for the DC system

an improved adaptive virtual inertia control method is devised by comprehensively considering the DC voltage deviation and the voltage change rate

and the influence of main control parameters on the DC system stability is also discussed

which improves the inertia of the DC system. Finally

a simulation model of AC/DC hybrid distribution network is built in MATLAB/Simulink

and the validity of the control strategy is verified.

关键词

Keywords

references

LIANG C ， JIA M ， HUANG Q ， et al . Modelling and simulation of AC-DC hybrid distribution network based on flexible DC interconnection ［J］. The Journal of Engineering ， 2019 ， 16 ： 1594 - 1598 ．

蒲天骄，李烨，陈乃仕，等 . 基于电力电子变压器的交直流混合系统优化运行控制关键技术及研究框架［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 9 ）： 2752 - 2759 ．

PU Tianjiao ， LI Ye ， CHEN Naishi ， et al . Key technology and research framework for optimal operation control of hybrid AC/DC system based on power electronic transformer ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 9 ）： 2752 - 2759 ．

LI Z ， YAN H ， LI Y ， et al . Hybrid control strategy for AC voltage stabilization in bipolar VSC-MTDC ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 1 ）： 129 - 139 ．

祁晓敏，裴玮，李鲁阳，等 . 基于DAB直流变压器的多电压等级交直流混合配电网故障特性分析［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 6 ）： 1582 - 1591 ．

QI Xiaomin ， PEI Wei ， LI Luyang ， et al . Fault characteristic analysis of dual active bridge converter based multi-voltage-level AC/DC hybrid distribution network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 6 ）： 1582 - 1591 ．

董旭柱，刘志文，李鹏，等 . 基于多端柔性多状态开关的智能配电网调控技术［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （增刊1 ）： 86 - 92 ．

DONG Xuzhu ， LIU Zhiwen ， LI Peng ， et al . Intelligent distribution network control technology based on multi-terminal flexible distribution switch ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ Supplement 1 ）： 86 - 92 ．

XIA Y ， PENG Y ， YANG P ， et al . Distributed coordination control for multiple bidirectional power converters in a hybrid AC/DC microgrid ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2017 ， 32 （ 6 ）： 4949 - 4959 ．

盛万兴，段青，孟晓丽，等 . 电力电子化进程下的交直流无缝混合灵活配电系统研究［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 7 ）： 1877 - 1889 ．

SHENG Wanxing ， DUAN Qing ， MENG Xiaoli ， et al ． Research on the AC&DC seamless-hybrid fluent power distribution system following the power electronics evolution ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 7 ）： 1877 - 1889 ．

刘文霞，徐雅惠，李乔乔，等 . 考虑载荷状态不确定性的柔性多状态开关可靠性模型［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 6 ）： 1592 - 1602 ．

LIU Wenxia ， XU Yahui ， LI Qiaoqiao ， et al ． Reliability model of flexible multi-state switch considering the uncertainty of loading state ［J］． Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 6 ）： 1592 - 1602 ．

朱晓荣，谢志云，荆树志 . 直流微电网虚拟惯性控制及其稳定性分析［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 12 ）： 3884 - 3893 ．

ZHU Xiaorong ， XIE Zhiyun ， JING Shuzhi . Virtual inertia control and stability analysis of DC micro-grid ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 12 ）： 3884 - 3893 ．

HE L ， LI Y ， WEN M ， et al . Comprehensive inertia control for hybrid AC/DC distribution system ［J］. The Journal of Engineering ， 2019 ， 16 ： 2284 - 2288 ．

张学，裴玮，范士雄，等 . 含多端柔性互联装置的交直流混合配电网协调控制方法［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 7 ）： 185 - 191 ．

ZHANG Xue ， PEI Wei ， FAN Shixiong ， et al . Coordinated control method of AC/DC hybrid distribution network with multi-terminal flexible interconnection devices ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 7 ）： 185 - 191 ．

LIU X ， LINDEMAN A . Control of VSC-HVDC connected offshore wind farms for providing synthetic inertia ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2018 ， 6 （ 3 ）： 1407 - 1417 ．

HUANG L ， XIN H ， WANG Z ， et al . A virtual synchronous control for voltage-source converters utilizing dynamics of DC-link capacitor to realize self-synchronization ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2017 ， 5 （ 4 ）： 1565 - 1577 ．

吕知彼，裴雪军，王朝亮，等 . 基于柔性多状态开关的配电网电压波动越限抑制方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 12 ）： 150 - 160 ．

LYU Zhibi ， PEI Xuejun ， WANG Chaoliang ， et al . A voltage over-limit suppression method based on soft normally-open point in distribution network ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 12 ）： 150 - 160 ．

李振，盛万兴，段青，等 . 背靠背低压直流配电装备及其直流电压控制策略［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 23 ）： 6873 - 6881 ．

LI Zhen ， SHENG Wanxing ， DUAN Qing ， et al . Back to back LVDC distribution equipment and DC voltage control strategy ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 23 ）： 6873 - 6881 ．

ZHU X ， XIE Z ， JING S ， et al . Distributed virtual inertia control and stability analysis of DC microgrid ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution ， 2018 ， 12 （ 14 ）： 3477 - 3486 ．

WU W ， CHEN Y ， LUO A ， et al . A virtual inertia control strategy for DC microgrids analogized with virtual synchronous machines ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2017 ， 64 （ 7 ）： 6005 - 6016 ．

SHINODA K ， BENCHAIB A ， DAI J ， et al . Virtual capacitor control： mitigation of DC voltage fluctuations in MMC-based HVDC systems ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2017 ， 33 （ 1 ）： 455 - 465 ．

王毅，黑阳，付媛，等 . 基于变下垂系数的直流配电网自适应虚拟惯性控制［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 8 ）： 116 - 124 ．

WANG Yi ， HEI Yang ， FU Yuan ， et al . Adaptive virtual inertia control of DC distribution network based on variable droop coefficient ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 8 ）： 116 - 124 ．

孟建辉，邹培根，王毅，等 . 基于灵活虚拟惯性控制的直流微网小信号建模及参数分析［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 12 ）： 2615 - 2626 ．

MENG Jianhui ， ZOU Peigen ， WANG Yi ， et al . Small-signal modeling and parameter analysis of the DC microgrid based on flexible virtual inertia control ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 12 ）： 2615 - 2626 ．

张璐，唐巍，梁军，等 . 基于VSC的交直流混合中压配电网功率-电压协调控制［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 22 ）： 6067 - 6075 ．

ZHANG Lu ， TANG Wei ， LIANG Jun ， et al . Power-voltage coordinated control in hybrid AC/DC medium voltage distribution networks based on VSC ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 22 ）： 6067 - 6075 ．

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

“交-直-储”无通信协同的农村低压配电网电压越限治理策略

考虑经济性与韧性均衡的交直流混合配电网协调规划

直流配电系统虚拟惯性控制阻尼增强特性分析及参数设计