電氣彈簧（ES）是一種應(yīng)用于負(fù)載側(cè)的變流器裝置,和非關(guān)鍵性負(fù)載組成智能負(fù)載調(diào)節(jié)負(fù)載功率穩(wěn)定關(guān)鍵性負(fù)載電壓,其主要應(yīng)用于存在大量新能源的分布式系統(tǒng),解決新能源的間歇性和不穩(wěn)定性所帶來的問題。該文首先介紹電氣彈簧的應(yīng)用背景和基本運(yùn)行原理,然后針對(duì)電氣彈簧能夠調(diào)節(jié)電壓的機(jī)理進(jìn)行理論分析。隨后分析已有控制方法的不足,并提出基于同步多旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的雙環(huán)解耦控制方法,該方法能夠使電氣彈簧的直流側(cè)電壓和關(guān)鍵性負(fù)載電壓都能穩(wěn)定在給定值,具有解耦的效果。最后根據(jù)單相電氣彈簧在系統(tǒng)中的電路模型,推導(dǎo)出關(guān)鍵性負(fù)載電壓和其他電路參數(shù)的關(guān)系式,用Matlab分析得出非關(guān)鍵性負(fù)載、關(guān)鍵性負(fù)載和網(wǎng)側(cè)電源電壓對(duì)電氣彈簧有效運(yùn)行范圍的影響。并且搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),分別對(duì)電氣彈簧工作在容性模式和感性模式兩種情況下提出的控制方法進(jìn)行驗(yàn)證,證明了控制方法的正確性和有效性。 

【文章來源】：電工技術(shù)學(xué)報(bào). 2020,35(15)北大核心

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

關(guān)鍵性負(fù)載過壓且ES不工作時(shí)的波形Fig.21Waveformsofcriticalloadovervoltageand

第35卷第15期賈何飛等電氣彈簧雙環(huán)解耦控制及有效運(yùn)行范圍研究3323輸出電壓為0。3.2.1欠電壓時(shí)工作在容性模式當(dāng)系統(tǒng)電壓跌落時(shí)工作在容性模式，此時(shí)設(shè)定的電源電壓vg的幅值為43V，當(dāng)電氣彈簧不工作時(shí)關(guān)鍵性負(fù)載電壓vs幅值為36V，小于參考值，非關(guān)鍵性負(fù)載流io和vs同相位，實(shí)驗(yàn)波形如圖19所示。下文實(shí)驗(yàn)波形四個(gè)通道從上往下分別是，關(guān)鍵性負(fù)載電壓vs、電氣彈簧輸出電壓ves、電氣彈簧直流側(cè)電壓vdc和非關(guān)鍵性負(fù)載電流io。圖19關(guān)鍵性負(fù)載欠電壓且ES不工作時(shí)的波形Fig.19WaveformsofcriticalloadundervoltageandESnotworking當(dāng)欠電壓時(shí)圖1中的使能開關(guān)斷開，電氣彈簧開始工作的動(dòng)態(tài)波形如圖20所示，圖20a為從欠電壓狀態(tài)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的波形圖�？梢园l(fā)現(xiàn)關(guān)鍵性負(fù)載開始處于欠電壓狀態(tài)ES輸出電壓為0，當(dāng)電氣彈簧開圖20關(guān)鍵性負(fù)載欠電壓且ES工作時(shí)的波形Fig.20WaveformsofcriticalloadundervoltageandESworking始工作時(shí)ES開始輸出電壓，vs幅值升高經(jīng)由動(dòng)態(tài)過渡后達(dá)到穩(wěn)態(tài)，關(guān)鍵性負(fù)載電壓峰-峰值由72V升高到80.1V。圖20b為圖20a方框中的動(dòng)態(tài)過渡波形，從圖中可以看出電氣彈簧電壓滯后于非關(guān)鍵性負(fù)載電流接近90°，這是由于實(shí)際裝置存在損耗需要消耗一定的有功功率，所以ES電壓不完全滯后于非關(guān)鍵性負(fù)載電流90°。從圖中還可以看出非關(guān)鍵性負(fù)載電流超前于vs一定的角度，這是由于ES和非關(guān)鍵性負(fù)載組成的智能支路呈現(xiàn)出阻容的特性。同時(shí)從圖20b中可以看出，電氣彈簧能在兩個(gè)周波內(nèi)把電網(wǎng)電壓調(diào)整到額定值，有很好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。把圖19和圖20作對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)

鄙瓚?的電源電壓vg的幅值為43V，當(dāng)電氣彈簧不工作時(shí)關(guān)鍵性負(fù)載電壓vs幅值為36V，小于參考值，非關(guān)鍵性負(fù)載流io和vs同相位，實(shí)驗(yàn)波形如圖19所示。下文實(shí)驗(yàn)波形四個(gè)通道從上往下分別是，關(guān)鍵性負(fù)載電壓vs、電氣彈簧輸出電壓ves、電氣彈簧直流側(cè)電壓vdc和非關(guān)鍵性負(fù)載電流io。圖19關(guān)鍵性負(fù)載欠電壓且ES不工作時(shí)的波形Fig.19WaveformsofcriticalloadundervoltageandESnotworking當(dāng)欠電壓時(shí)圖1中的使能開關(guān)斷開，電氣彈簧開始工作的動(dòng)態(tài)波形如圖20所示，圖20a為從欠電壓狀態(tài)到穩(wěn)態(tài)時(shí)的波形圖。可以發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵性負(fù)載開始處于欠電壓狀態(tài)ES輸出電壓為0，當(dāng)電氣彈簧開圖20關(guān)鍵性負(fù)載欠電壓且ES工作時(shí)的波形Fig.20WaveformsofcriticalloadundervoltageandESworking始工作時(shí)ES開始輸出電壓，vs幅值升高經(jīng)由動(dòng)態(tài)過渡后達(dá)到穩(wěn)態(tài)，關(guān)鍵性負(fù)載電壓峰-峰值由72V升高到80.1V。圖20b為圖20a方框中的動(dòng)態(tài)過渡波形，從圖中可以看出電氣彈簧電壓滯后于非關(guān)鍵性負(fù)載電流接近90°，這是由于實(shí)際裝置存在損耗需要消耗一定的有功功率，所以ES電壓不完全滯后于非關(guān)鍵性負(fù)載電流90°。從圖中還可以看出非關(guān)鍵性負(fù)載電流超前于vs一定的角度，這是由于ES和非關(guān)鍵性負(fù)載組成的智能支路呈現(xiàn)出阻容的特性。同時(shí)從圖20b中可以看出，電氣彈簧能在兩個(gè)周波內(nèi)把電網(wǎng)電壓調(diào)整到額定值，有很好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。把圖19和圖20作對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)態(tài)時(shí)非關(guān)鍵性負(fù)載電流的峰-峰值由14.75A下降到了11.16A，這說明電氣彈簧發(fā)出無功同時(shí)調(diào)節(jié)非關(guān)鍵性負(fù)載的有功功率，使其吸收的功率減少，兩者共同

【參考文獻(xiàn)】：
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