光伏快速充電站配電變壓器端電能質(zhì)量綜合控制研究

車 偉，陳 潔，胡亞杰，尹 惠，劉 嵐，王思尹

光伏快速充電站配電變壓器端電能質(zhì)量綜合控制研究

車 偉1，陳 潔1，胡亞杰2，尹 惠1，劉 嵐1，王思尹2

(1.配電變壓器節(jié)能技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司)，北京 100080；2.長(zhǎng)沙理工大學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410114)

針對(duì)光伏快速充電站將光伏發(fā)電與電動(dòng)汽車快速充電站有機(jī)結(jié)合，在充分發(fā)揮清潔能源優(yōu)勢(shì)和大量提升充電效率的同時(shí)所帶來(lái)的電能質(zhì)量擾動(dòng)類型復(fù)雜、變化快速等問(wèn)題，提出了一種基于串并聯(lián)組合配電網(wǎng)柔性交流輸電(distribution flexible AC transmission system, DFACTS)的新型電能質(zhì)量補(bǔ)償器的電能質(zhì)量綜合控制方法。深入研究了新型電能質(zhì)量補(bǔ)償器主電路拓?fù)?，建立起了?dòng)態(tài)工作模型。詳細(xì)分析了新型電能質(zhì)量補(bǔ)償器線性自抗擾控制方法的工作原理，設(shè)計(jì)出線性自抗擾控制器。并針對(duì)各DFACTS控制器間的交互影響，提出多DFACTS控制器的協(xié)調(diào)控制策略。最后搭建仿真模型，進(jìn)行仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，所提出的新型電能質(zhì)量補(bǔ)償器采用線性自抗擾控制方法相比傳統(tǒng)PI控制方法，提高了電能質(zhì)量擾動(dòng)快速變化時(shí)的綜合補(bǔ)償能力和動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。并且驗(yàn)證了該協(xié)調(diào)控制能有效提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定能力，具有良好的可行性和有效性。

快速充電站；光伏發(fā)電；多DFACTS控制器；線性自抗擾控制；協(xié)調(diào)控制

0 引言

光伏快速充電站是一種含有光伏發(fā)電系統(tǒng)和電動(dòng)汽車快速充電系統(tǒng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)，因能很好地將光伏發(fā)電與電動(dòng)汽車快速充電站有機(jī)結(jié)合得到人們的關(guān)注[1-2]。光伏快速充電站在充分發(fā)揮清潔能源優(yōu)勢(shì)和大量提升充電效率的同時(shí)，帶來(lái)的電能質(zhì)量問(wèn)題也不容忽視。文獻(xiàn)[3]針對(duì)大規(guī)模光伏發(fā)電與電力系統(tǒng)間的相互影響，分析其電壓及電流特性，表明當(dāng)大規(guī)模光伏集中并網(wǎng)時(shí)，可能出現(xiàn)電壓大幅度波動(dòng)和諧波電流超標(biāo)的現(xiàn)象；文獻(xiàn)[4]針對(duì)快充電站進(jìn)行研究，表明快充電站功率需求大、隨機(jī)性強(qiáng)、諧波含量高，對(duì)電能質(zhì)量提出更大挑戰(zhàn)。故對(duì)光伏快速充電站進(jìn)行電能質(zhì)量綜合控制是至關(guān)重要的。

隨著柔性交流輸電技術(shù)(flexible AC transmission systems, FACTS)在配電網(wǎng)的延伸，近年來(lái)配電網(wǎng)柔性交流輸電(distribution flexible AC transmission system, DFACTS)技術(shù)得到了大力發(fā)展，這為光伏快速充電站的電能質(zhì)量綜合改善提供了新的有效手段。目前，DFACTS的控制策略多是基于傳統(tǒng)PI控制，簡(jiǎn)便、直觀但難以獲得優(yōu)秀的動(dòng)態(tài)特性[5-8]。

自抗擾控制(active disturbance rejection control, ADRC)于1998年正式提出[7]。該控制器不依賴于被控對(duì)象的準(zhǔn)確模型，適用于非線性的不確定研究對(duì)象，具有較強(qiáng)的魯棒性和動(dòng)態(tài)性能，但自抗擾控制的參數(shù)較多，參數(shù)整定困難，未能在工程上得到廣泛應(yīng)用。文獻(xiàn)[9]提出線性自抗擾控制(linear active disturbance rejection control, LADRC)，通過(guò)參數(shù)線性化并減少待調(diào)節(jié)參數(shù)，解決了傳統(tǒng)自抗擾控制調(diào)參困難的問(wèn)題，易于工程實(shí)現(xiàn)。

線性自抗擾控制在微網(wǎng)電能質(zhì)量治理方面已有較多研究與應(yīng)用。文獻(xiàn)[10]基于線性自抗擾控制方法，設(shè)計(jì)了并聯(lián)型有源濾波器一階線性自抗擾控制器，驗(yàn)證了控制方案具有良好的跟蹤效果和抗擾特性；文獻(xiàn)[11-13]基于線性自抗擾控制技術(shù)對(duì)逆變器輸出電壓進(jìn)行控制，使其對(duì)負(fù)載具有更強(qiáng)的魯棒性；文獻(xiàn)[14-15]設(shè)計(jì)三階線性自抗擾并網(wǎng)逆變器電流控制器，實(shí)現(xiàn)了與電容電流反饋有源阻尼接近的諧振抑制目標(biāo)；文獻(xiàn)[16]利用線性自抗擾控制作為整流器電壓外環(huán)控制方案，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和精度；文獻(xiàn)[17]針對(duì)DC/DC變換器設(shè)計(jì)降階線性自抗擾控制器，減小系統(tǒng)超調(diào)量，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間。

本文針對(duì)光伏快速充電站的電能質(zhì)量問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于新型串并聯(lián)組合多DFACTS的電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，并對(duì)各DFACTS控制器進(jìn)行LADRC設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)控制設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)光伏快速充電站電能質(zhì)量綜合控制。最后通過(guò)搭建Matlab/ Simulink仿真模型，驗(yàn)證上述LADRC和協(xié)調(diào)控制方法的有效性。

1 多DFACTS控制器電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

由于光伏快速充電站內(nèi)DC/DC轉(zhuǎn)換器、整流器和逆變器中大量使用電力電子器件，在運(yùn)行時(shí)會(huì)使波形畸變，帶來(lái)嚴(yán)重的諧波污染；而外界溫度、光照和充電負(fù)荷的波動(dòng)性，會(huì)導(dǎo)致光伏充電站中出現(xiàn)電壓波動(dòng)現(xiàn)象；當(dāng)光伏充電站同時(shí)接入大量的充電機(jī)，負(fù)荷突然急劇增大，或系統(tǒng)發(fā)生故障都會(huì)導(dǎo)致電壓的短時(shí)暫降[18-19]。若不適當(dāng)控制光伏快速充電站自身所產(chǎn)生的電能質(zhì)量問(wèn)題，必會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響[20]。本文采用電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償系統(tǒng)治理光伏快速充電站電能質(zhì)量問(wèn)題。

圖1為含多DFACTS控制器電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償系統(tǒng)的光伏快速充電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，主要包含光伏發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車快速充電站和電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，其中電動(dòng)汽車快速充電站包含快速直流充電機(jī)和一些其他直流負(fù)荷。

圖1 多電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償系統(tǒng)的光伏快速充電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖2為多DFACTS電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償系統(tǒng)等效電路，由并聯(lián)DFACTS控制器1、并聯(lián)DFACTS控制器2和串聯(lián)DFACTS控制器構(gòu)成，是一種并-串-并結(jié)構(gòu)的組合型多DFACTS控制器。

如圖2所示，并聯(lián)DFACTS控制器1并聯(lián)接在光伏快速充電站側(cè)，通過(guò)發(fā)出與諧波電流和無(wú)功電流大小相同方向相反的電流，進(jìn)行諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償、并聯(lián)DFACTS控制器2并聯(lián)接在電網(wǎng)側(cè)，除輸送無(wú)功、穩(wěn)定網(wǎng)側(cè)電壓之外，還能傳輸有功，起能量傳輸?shù)淖饔茫淮?lián)DFACTS控制器串聯(lián)接在電網(wǎng)和光伏充電站間，通過(guò)插入一個(gè)幅值和相位可調(diào)的電壓源，補(bǔ)償線路電壓，調(diào)節(jié)線路潮流。

圖2 多DFACTS電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償系統(tǒng)等效電路

2 多DFACTS控制器電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償系統(tǒng)的線性自抗擾輸出控制策略原理

線性自抗擾控制器相關(guān)參數(shù)都是線性的，具有響應(yīng)速度快、抗擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。其階LADRC的基本結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 n階LADRC基本結(jié)構(gòu)

在一般二階及更高階的系統(tǒng)中，LSEF采用比例-微分(PD)控制律，而本文中設(shè)計(jì)的都為一階線性自抗擾控制器，故可只采用P控制律[21-24]。

2.1 串聯(lián)DFACTS控制器數(shù)學(xué)模型及電壓外環(huán)LADRC設(shè)計(jì)

串聯(lián)DFACTS控制器通過(guò)輸出一個(gè)幅值和相位可調(diào)的電壓源來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償線路電壓、調(diào)節(jié)線路潮流，串聯(lián)DFACTS控制器輸出可調(diào)電壓源的控制策略采用雙閉環(huán)控制，分為電壓功能外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)，功能外環(huán)采用線性自抗擾控制，主要作用是快速消除擾動(dòng)，提高系統(tǒng)的抗擾性和魯棒性；電流內(nèi)環(huán)采用準(zhǔn)PR控制，能實(shí)現(xiàn)對(duì)正弦信號(hào)的無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差跟蹤[25-26]。

電壓功能外環(huán)LADRC設(shè)計(jì)如下。

以a相為例，根據(jù)圖2，利用KCL得到串聯(lián)DFACTS控制器的數(shù)學(xué)模型如式(1)所示。

則式(1)可以寫為

將其簡(jiǎn)化為式(3)。

由式(3)可知，將串聯(lián)DFACTS控制器數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)自身參數(shù)不確定項(xiàng)與線路電流的波動(dòng)量作為系統(tǒng)的總擾動(dòng)，通過(guò)線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，并給予補(bǔ)償。

將式(3)寫成式(4)所示的狀態(tài)方程形式。

因此，串聯(lián)DFACTS控制器電壓功能外環(huán)的線性一階自抗擾控制器結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 串聯(lián)DFACTS控制器電壓外環(huán)線性一階自抗擾控制器

2.2 并聯(lián)DFACTS控制器數(shù)學(xué)模型及LADRC設(shè)計(jì)

并聯(lián)DFACTS控制器1通過(guò)輸出與諧波電流和無(wú)功電流大小相同方向相反的電流來(lái)進(jìn)行諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償，并聯(lián)DFACTS控制器2通過(guò)輸出給定的有功電流和無(wú)功電流之和的總電流來(lái)進(jìn)行有功傳輸、無(wú)功傳輸和維持網(wǎng)側(cè)電壓穩(wěn)定。其中，諧波電流和有功電流由并聯(lián)DFACTS控制器1和并聯(lián)DFACTS控制器2分別輸出，無(wú)功電流優(yōu)先由并聯(lián)DFACTS控制器2輸出，不足部分由并聯(lián)DFACTS控制器1輸出。二者采用統(tǒng)一的檢測(cè)電路檢測(cè)出控制信號(hào)，其中：線路的諧波電流控制信號(hào)分配給控制器1，直流側(cè)的光伏發(fā)電輸出的有功電流控制信號(hào)分配給控制器2，電壓穩(wěn)定所需的無(wú)功電流控制信號(hào)分配給控制器1和控制器2，考慮到控制器1需要較高的開關(guān)頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)諧波電流輸出、控制器1可以用相對(duì)較低的開關(guān)頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)有功電流輸出，無(wú)功電流控制信號(hào)分配的規(guī)則是優(yōu)先由控制器2輸出無(wú)功電流，控制器2無(wú)功電流輸出不足部分由控制器1輸出。在2個(gè)并聯(lián)控制器的控制信號(hào)確定之后，二者可以采取相同的控制策略。并聯(lián)DFACTS控制器1和并聯(lián)DFACTS控制器2均采用線性自抗擾控制對(duì)電感電流進(jìn)行跟蹤控制，其設(shè)計(jì)原理類似，故以并聯(lián)DFACTS控制器1為例，展示其LADRC設(shè)計(jì)原理。

以a相為例，根據(jù)KVL和電路關(guān)系得到并聯(lián)DFACTS控制器1和并聯(lián)DFACTS控制器2的數(shù)學(xué)模型分別如式(6)、式(7)所示。

并聯(lián)DFACTS控制器1的LADRC設(shè)計(jì)原理為

且有

根據(jù)式(8)—式(10)，式(6)可以寫為

式(11)可以寫為

根據(jù)文獻(xiàn)[20]，采用SPWM調(diào)制的變換器，其開關(guān)函數(shù)的平均值為

b、c相的開關(guān)函數(shù)相對(duì)a相而言，只是依次滯后120°和240°，其中，1為并聯(lián)DFACTS控制器1的SPWM的調(diào)制比。

將式(13)代入式(12)得

將其簡(jiǎn)化為

由式(15)可知，將并聯(lián)DFACTS控制器1數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)電感電流a1和負(fù)載側(cè)電壓La的波動(dòng)量作為系統(tǒng)的總擾動(dòng)，通過(guò)線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，并給予補(bǔ)償。

令3為3的估計(jì)值，4為4的估計(jì)值，根據(jù)式(15)建立如式(17)的二階LESO。

因此，并聯(lián)DFACTS控制器1的一階線性自抗擾控制器結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 并聯(lián)DFACTS控制器1的一階線性自抗擾控制器

同理，依據(jù)并聯(lián)DFACTS控制器1的LADRC設(shè)計(jì)原理，對(duì)并聯(lián)DFACTS控制器2進(jìn)行一階線性自抗擾控制器設(shè)計(jì)，得到如圖6所示的并聯(lián)DFACTS控制器2的一階線性自抗擾控制器結(jié)構(gòu)。

并且，

3 多DFACTS控制器電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償系統(tǒng)的模糊優(yōu)化協(xié)調(diào)控制策略原理

本文采用的3個(gè)不同功能的DFACTS控制器：并聯(lián)DFACTS控制器1、并聯(lián)DFACTS控制器2和串聯(lián)DFACTS控制器。不同類型的DFACTS控制器在運(yùn)行時(shí)存在交互影響，且可能是負(fù)交互影響[19]。例如，調(diào)節(jié)串聯(lián)DFACTS控制器的輸出，線路中的電壓會(huì)發(fā)生變化，會(huì)導(dǎo)致加在并聯(lián)DFACTS控制器1和并聯(lián)DFACTS控制器2上的電壓發(fā)生變化，進(jìn)而影響并聯(lián)DFACTS控制器1和并聯(lián)DFACTS控制器2的輸出電流，降低DFACTS控制器1和并聯(lián)DFACTS控制器1的控制效果。

為了消除3個(gè)DFACTS控制器的負(fù)交互影響，達(dá)到更好的控制效果，本文采用模糊優(yōu)化方法進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，基本思想是：使用模糊綜合評(píng)判對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行評(píng)判，根據(jù)評(píng)判結(jié)果對(duì)參數(shù)協(xié)調(diào)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)DFACTS控制器1、并聯(lián)DFACTS控制器2和串聯(lián)DFACTS控制器之間的協(xié)調(diào)控制。其具體過(guò)程如下：

1) 確定控制目標(biāo)并設(shè)定各側(cè)重目標(biāo)權(quán)重值。本文選取系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定能力為控制目標(biāo)，各DFACTS控制器參數(shù)為控制對(duì)象，即將各DFACTS控制器的協(xié)調(diào)控制轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂聘鱀FACTS控制器參數(shù)，提高系統(tǒng)電壓穩(wěn)定能力。首先對(duì)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定能力的指標(biāo)進(jìn)行模糊評(píng)判，需要確定能力評(píng)判的影響因子，而評(píng)判系統(tǒng)電壓穩(wěn)定能力的指標(biāo)可分為網(wǎng)側(cè)電壓穩(wěn)定和負(fù)載側(cè)電壓穩(wěn)定。則電壓穩(wěn)定能力的指標(biāo)集= {網(wǎng)側(cè)電壓穩(wěn)定、負(fù)載側(cè)電壓穩(wěn)定}= {1、2}。為了反映每個(gè)因數(shù)的重要程度，對(duì)每個(gè)因數(shù)賦予相應(yīng)的權(quán)值，其權(quán)重集= {1、2}。其中，1、2分別為1、2的權(quán)值，數(shù)值根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)與專家評(píng)估得到。

2) 確定側(cè)重控制對(duì)象和評(píng)價(jià)矩陣。各DFACTS控制器中比例環(huán)節(jié)P起主導(dǎo)作用，因此，選取控制系統(tǒng)的比例參數(shù)p0、p1和p2分別為控制對(duì)象串聯(lián)DFACTS控制器、并聯(lián)DFACTS控制器1、并聯(lián)DFACTS控制器2的關(guān)鍵參數(shù)。

取評(píng)價(jià)矩陣為

3) 利用模糊變換進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

取模糊變換為

4) 參數(shù)優(yōu)化。通過(guò)改變最大影響因子所對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù)能顯著提高電壓穩(wěn)定能力。因此，可以依據(jù)各關(guān)鍵參數(shù)對(duì)電壓穩(wěn)定能力指標(biāo)的影響因子，進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。參數(shù)調(diào)整的策略是：增加最大影響因子值所對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù)的數(shù)值，保持較小和最小影響因子值所對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù)的數(shù)值不變。

4 仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

搭建如圖7所示的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的參數(shù)如下：電網(wǎng)電壓為220 V；頻率為50 Hz；濾波電容為0= 8.7mF，1= 6.7mF，2=10mF；濾波電感為0= 3 mH，1= 1 mH，2= 2 mH；串聯(lián)變壓器變比為1:1；直流側(cè)電壓dc= 800 V。其中LADRC參數(shù)如下：1= 2000，2= 10002，3= 7000，4= 35002，5= 6000，6= 30002；p0、p1、p2預(yù)設(shè)為3.7、1.8和9.5。

圖7 計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)

分別進(jìn)行光伏快速充電站電能質(zhì)量線性自抗擾輸出控制策略的計(jì)算機(jī)仿真和DFACTS協(xié)調(diào)控制的計(jì)算機(jī)仿真，仿真結(jié)果如圖8—圖11所示。

4.1 光伏充電站線性自抗擾輸出控制策略的計(jì)算機(jī)仿真

為了驗(yàn)證線性自抗擾控制策略對(duì)光伏快速充電站電流諧波的補(bǔ)償效果，設(shè)置負(fù)載單元負(fù)載為不控整流充電機(jī)，共10臺(tái)，其他負(fù)荷用電阻代替，得到的仿真波形如圖8所示。由圖8(a)、圖8(b)可以看出，在光伏快速充電站運(yùn)行時(shí)，交流側(cè)電流波形發(fā)生明顯的畸變，諧波畸變率為25.09%，諧波污染嚴(yán)重。由圖8(c)、圖8(d)、圖8(e)可以看出，采用傳統(tǒng)PI控制時(shí)，電流經(jīng)過(guò)一個(gè)周期才趨于穩(wěn)定，線性自抗擾控制僅需半個(gè)周期就能達(dá)到穩(wěn)定，且經(jīng)過(guò)線性自抗擾控制后的交流側(cè)電流比經(jīng)傳統(tǒng)PI控制后的交流側(cè)電流波形更接近正弦波，諧波畸變率更低，采用線性自抗擾控制補(bǔ)償后的交流側(cè)諧波畸變率為1.56%，采用傳統(tǒng)PI控制補(bǔ)償后的交流側(cè)諧波畸變率為4.18%。

為了驗(yàn)證線性自抗擾控制策略對(duì)電壓波動(dòng)的補(bǔ)償效果，加大外界光照變化的幅度，增大出力的波動(dòng)性，使得光伏出力不穩(wěn)定，得到的仿真波形如圖9所示，其中圖9(a)、圖9(b)分別為補(bǔ)償前電壓波形和電壓跟蹤誤差?？梢钥闯?，由于光伏快速充電站內(nèi)光伏發(fā)力和負(fù)荷的波動(dòng)性使得電壓出現(xiàn)小幅度的波動(dòng)，而采用線性自抗擾控制補(bǔ)償?shù)玫降碾娏鞑ㄐ闻c參考電壓波形誤差在0.2 V內(nèi)，小于采用傳統(tǒng)PI控制的0.5 V誤差，具有更好的控制效果。

為了驗(yàn)證線性自抗擾控制策略對(duì)電壓暫降的補(bǔ)償效果，假設(shè)系統(tǒng)在0.16 s發(fā)生故障，網(wǎng)側(cè)電壓發(fā)生暫降，暫降幅度接近30%，暫降波形如圖10(a)所示。分別采用線性自抗擾控制和傳統(tǒng)PI控制對(duì)網(wǎng)側(cè)電流進(jìn)行補(bǔ)償，通過(guò)觀察圖10(b)得到，采用傳統(tǒng)PI控制時(shí)，電壓大約需要1個(gè)周期才達(dá)到穩(wěn)定，并且在電壓暫降幅度較大時(shí)，并不能完全補(bǔ)償電壓，補(bǔ)償后的電壓幅值低于暫降前的電壓幅值；而采用線性自抗擾控制時(shí)，電壓能迅速達(dá)到穩(wěn)定，僅需1/2個(gè)周期，并且在電壓暫降幅度較大時(shí)，能實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償，補(bǔ)償后電壓與暫降前電壓基本保持一致。

4.2 DFACTS協(xié)調(diào)控制的計(jì)算機(jī)仿真

在上述仿真基礎(chǔ)上，進(jìn)行DFACTS協(xié)調(diào)控制。首先對(duì)并聯(lián)DFACTS控制器1、并聯(lián)DFACTS控制器2和串聯(lián)DFACTS控制器補(bǔ)償順序進(jìn)行控制，再根據(jù)模糊綜合評(píng)判對(duì)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。其優(yōu)化過(guò)程如下：

結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真經(jīng)驗(yàn)與專家評(píng)判，對(duì)電壓穩(wěn)定能力指標(biāo)因數(shù)1、2賦予0.6和0.4的權(quán)值，即權(quán)重集= {0.6、0.4}。

然后依據(jù)計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果與調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，得到其評(píng)價(jià)矩陣為

圖11為協(xié)調(diào)控制前后光伏快速充電站交流實(shí)際電壓與參考電壓之間的誤差(取絕對(duì)值)，圖11(a)和圖11(b)分別為負(fù)載側(cè)誤差與網(wǎng)側(cè)誤差?？梢钥闯鰠f(xié)調(diào)控制后網(wǎng)側(cè)電壓和負(fù)載側(cè)電壓誤差減小，各FACTS控制器性能得到更好的發(fā)揮，電壓負(fù)交互影響得到消除，協(xié)調(diào)控制效果較好。

5 結(jié)論

本文提出了多DFACTS電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償系統(tǒng)，對(duì)光伏快速充電站電能質(zhì)量綜合治理策略進(jìn)行研究。將線性自抗擾控制技術(shù)應(yīng)用到DFACTS控制器中，并進(jìn)行協(xié)調(diào)控制設(shè)計(jì)，提升系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定能力。最后搭建計(jì)算機(jī)仿真模型，進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明，本文提出的多DFACTS電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償系統(tǒng)采用線性自抗擾控制方法相比傳統(tǒng)PI控制方法，在治理諧波、電壓波動(dòng)和電壓暫降等問(wèn)題時(shí)擁有更好的補(bǔ)償速度和精度，提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性和魯棒性，并且通過(guò)協(xié)調(diào)控制，消除了各DFACTS控制器間的電壓負(fù)交互影響，提高了系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定能力。

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Comprehensive control of power quality at the distribution transformer end of a photovoltaic fast charging station

CHE Wei1, CHEN Jie1, HU Yajie2, YIN Hui1, LIU Lan1, WANG Siyin2

(1. Beijing Key Laboratory of Distribution Transformer Energy-Saving Technology (China Electric Power Research Institute), Beijing 100080, China; 2. Changsha University of Science and Technology, Changsha 410114, China)

There are problems of complex power quality disturbance types and rapid changes caused by the organic combination of photovoltaic power generation and electric vehicle fast charging station while at the same time giving full play to the advantages of clean energy and greatly improving charging efficiency. Thus a power quality integrated control method for a new power quality compensator based on a ‘series parallel combined’ distribution flexible AC transmission system (DFACTS) is proposed. The main circuit topology of the new power quality compensator is studied and the dynamic working model is established. The working principle of the linear active disturbance rejection control method of the new power quality compensator is analyzed in detail, and a linear active disturbance rejection controller is designed. Given the interaction between DFACTS controllers, a coordinated control strategy of multiple DFACTS controllers is proposed. Finally, a simulation model is built for verification. The results show that the proposed new power quality compensator improves the comprehensive compensation ability and dynamic response ability of the rapid change of power quality disturbance with the help of a linear auto disturbance rejection control method. It compares well with the traditional PI control method. It is verified that the coordinated control can effectively improve the voltage stability of the system, and has good feasibility and effectiveness.

fast charging station; photovoltaic power generation; multiple DFACTS controllers; linear active disturbance rejection control; coordinated control

10.19783/j.cnki.pspc.220077

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(51708194，51507014)；配電變壓器節(jié)能技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司)開放基金項(xiàng)目資助(PDB51201901686)；湖南省教育廳科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目資助(18A120)

This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 51708194 and No. 51507014).

2022-01-18；

2022-03-10

車 偉(1990—)，男，本科，研究方向?yàn)榕潆娮詣?dòng)化系統(tǒng)與設(shè)備試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)；E-mail: wei1028483892@163.com

陳 潔(1994—)，男，碩士，工程師，研究方向?yàn)榕潆娋W(wǎng)故障處理與試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)；E-mail: chenjie@ epri.sgcc.com.cn

胡亞杰(1996—)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)榕渚W(wǎng)電能質(zhì)量分析與治理。E-mail: 1223306495@qq.com

(編輯 周金梅)