中低压配电网自适应功率控制器研究

自适应功率控制器作为一种新型柔性配电装置，它可以满足智能配电网全方位功能需求，解决现阶段中低压配电网存在的许多问题，为电力用户提供特殊供电服务，并实现分布式发电的无扰接入，从而提高供电系统稳定性、可靠性和经济性。国内自适应功率控制器研究尚处于基础理论阶段。本论文着重开展自适应功率控制器的数学建模和控制策略研究。论文的主要工作和取得的创新性成果如下：1、建立自适应功率控制器频域内连续平均数学模型，分析设备参数和控制参数对装置整体性能的影响。在考虑优化控制目标、功率约束条件以及非线性因素的影响下，提出自适应功率控制器的硬件参数设计方法和原则；2、设计基于正负序分离解耦的综合同步控制策略。针对级联拓扑结构变流器存在的直流母线电压不平衡问题，详细推导了基于平均功率定义的有功功率和无功功率表达式，设计基于负序电流的单相直流母线电压平衡控制策略，并提出分层分布式直流母线电压平衡控制方法，实现了输入级直流母线电压的自适应平衡；为了满足自适应功率控制器输入级的功能需求，还设计自适应无功和谐波补偿策略，以便满足系统需求；3、设计高性能同步软件锁相策略和过电流保护策略。针对电力系统故障条件下准确锁相难的问题，设计基于超前校正的软件锁相环和基于重复控制技术的软件锁相环，提高故障条件下装置的动态性能和稳态特性；针对故障条件下装置过流问题，提出一种稳态过电流辅助控制器和暂态过电流抑制回路，提高了自适应功率控制器的故障生存能力；4、设计自适应功率控制中间级多点直流母线电压控制策略。针对DC/DC变流器并联运行时直流电压波动问题，提出直流电压外环、电流有效值内环的快速平衡算法；针对模块并联运行功率不均分问题，设计基于电流有效值的均功率算法；针对中/高频变压器的偏磁问题，提出了分层复合偏磁抑制技术，提高自适应功率控制器的运行可靠性。5、提出优质电力园区梯级供电方案。针对优质电力园区供电品质需求，设计基于自适应功率控制器的综合治理方案，提炼了优质电力园区对自适应功率控制器的主要功能需求，并在自适应功率控制器典型拓扑上进行了验证。