基于功率微分项的双VSG有功功率振荡抑制策略

针对虚拟同步发电机(VSG)双机并联运行时产生的有功功率振荡问题,通过建立双VSG系统的小信号模型,分析了有功功率振荡产生的机理,提出一种基于改进虚拟阻抗的瞬态功率均分策略和一种基于功率微分项的自适应惯量和阻尼的功率振荡抑制策略,将有功功率微分项与角加速度结合起来实现惯量的自适应调节,同时将有功功率微分项引入阻尼控制环节以替代传统的阻尼项,实现阻尼的自适应调节。所提出的策略可以使动态时VSG之间的角频率差更快速地趋近于零,从而减小有功功率振荡的超调,改善频率动态响应性能。搭建了VSG并联的仿真模型,仿真结果表明:所提改进控制策略可以使瞬态时实现有功均分,使动态时的有功功率振荡超调减小41%,振荡过程减小了1秒。

含静止无功发生器的直驱风电并网系统稳定性分析及振荡抑制策略

风电并网系统稳定性分析及振荡抑制策略大多集中于风电场本身,针对含静止无功发生器(SVG)的直驱风电并网系统研究较少。基于特征值灵敏度筛选出对含SVG的直驱风电并网系统稳定性较显著的控制通道,然后基于独立通道分析设计理论将并网系统由多输入多输出耦合系统等效拆分为多个单输入单输出控制通道,在定性分析并网系统稳定性的同时定量评估不同控制通道间的交互作用程度。为抑制控制通道间的交互作用,提出了基于H∞鲁棒控制的次同步振荡抑制策略。通过电磁暂态仿真,验证了基于独立通道分析设计理论分析并网系统稳定性的正确性以及基于H∞鲁棒控制的次同步振荡抑制策略的有效性。

基于功角轨迹灵敏度的交直流电网振荡抑制优化

高压直流线路稳态功率影响交直流互联系统功角稳定性。为抑制同步发电机功角振荡,基于功角轨迹灵敏度,提出对故障前直流功率的优化方法。建立交直流系统轨迹灵敏度解析表达,引入中间变量确定功角和稳态直流功率关系。推导潮流解对稳态直流功率的灵敏度,计算轨迹灵敏度初值。基于时域仿真中网络约束方程,推导含直流变量的不平衡项。以功角差最小为目标,提出稳态直流功率优化模型,采用内点法求解。仿真结果验证了所提算法对功角振荡的抑制效果。

基于能量函数和改进虚拟同步控制的低频振荡抑制策略

随着可再生能源发电的普及和电力电子设备装机规模的扩大,电网稳定性显著降低,虚拟同步发电机(VSG)技术近年来备受关注。然而,VSG与同步发电机并网受到扰动时,VSG虚拟转子转速会发生突变,从而引起系统输出大幅度波动。为了抑制这些波动,本文提出一种基于超前滞后控制环的附加功率和惯量的VSG控制方法。通过引入能量函数的概念,得到一种新的控制策略。利用能量函数,分析VSG参数对系统低频振荡的影响,并通过调节VSG参数实现对VSG输出能量的控制,减少VSG与系统之间的能量流动,进而更好地抑制可再生能源发电系统的低频振荡。通过Matlab/Simulink和远宽半实物仿真平台证明了所提策略对可再生能源发电系统低频振荡具有良好的抑制效果。

直驱风电场经MMC-HVDC并网送端系统稳定性分析及振荡抑制

基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的高压直流输电HVDC(high voltage direct current transmission)因具有无源网络支撑等优势而被广泛应用于大容量新能源外送消纳。受电力电子设备交互作用等因素影响,送端系统易发生振荡失稳现象。首先,建立了直驱风电场经MMC-HVDC并网送端系统的小扰动线性化模型,分析了风场有功输出对系统稳定性的影响。然后,建立了MMC及风机并网变流器交流侧dq阻抗模型,从阻抗角度揭示了送端系统振荡失稳机理。进一步,提出了基于MMC交流电压控制外环q轴附加阻尼的振荡抑制策略,可满足系统满功率范围内的运行稳定性要求。最后,基于全比例模型的仿真结果验证了所提振荡抑制策略的有效性。

高比例新能源并网系统电流振荡抑制方法研究

在现代电力系统中,随着新能源的大规模并入,电网的稳定性和效率变得越来越重要。新能源可能会带来的不稳定性和间歇性,如高比例新能源并网会导致电流振荡等。电流振荡不仅会损害设备,还可能导致供电中断,从而造成重大影响。本文通过对高比例新能源并网系统的电流振荡特性进行分析,结合系统结构与控制、系统阻抗建模、延时对电容电流反馈有源阻尼的影响、电流振荡抑制模式的研究,提出了一种有效的电流振荡抑制方法,并利用系统测试验证该方法的有效性,为确保新能源大规模并网的电网稳定性提供支持。

新能源基地经LCC-HVDC送出系统振荡机理分析与抑制策略(三):振荡抑制策略

针对新能源基地经电网换相换流器型高压直流(line commutated converter-based high voltage direct current,LCC-HVDC)送出系统次/超同步振荡问题,现有研究主要通过新能源侧阻抗重塑设计实现振荡抑制,考虑到实际系统并网台数多、机型繁杂、故障穿越性能等因素制约,其设计裕度受到限制。该文通过LCC-HVDC阻抗重塑实现系统次/超同步振荡抑制。首先,提出送端换流站定触发角控制、受端换流站定直流电流控制的LCC-HVDC阻抗重塑控制策略,建立计及阻抗重塑的LCC-HVDC阻抗解析模型,并验证阻抗模型的准确性。然后,对比分析重塑前后阻抗特性变化,阐述阻抗重塑控制策略的作用机理,消除原有送端换流站直流电流环与功率电路重叠效应所产生的负阻尼。进一步,基于LCC-HVDC阻抗重塑,优化新能源并网点系统阻抗特性,提升直驱风机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)、双馈风机(doubly-fed induction generator,DFIG)以及光伏(photovoltaic,PV)不同类型新能源基地经LCC-HVDC送出系统稳定裕度,消除系统次/超同步振荡风险。最后,不同类型新能源基地经LCC-HVDC送出系统仿真结果验证了该文提出的基于LCC-HVDC阻抗重塑振荡抑制策略的有效性。

基于深度Q网络优化运行方式的风电场次同步振荡抑制策略

随着我国新型电力系统的不断发展,电力系统次同步振荡问题凸显,严重影响电网的安全稳定运行,而振荡阻尼水平对风电场次同步振荡具有重要影响。由于系统阻尼随电力系统运行方式变化,提出一种基于深度Q网络优化运行方式的风电场次同步振荡抑制策略。首先,通过时域仿真分析桨距角和串补电容对风电场次同步振荡阻尼的影响,在此基础上建立桨距角调整风机出力、并联电容调整线路串补的次同步振荡联合优化数学模型。其次,将深度Q网络算法应用于系统振荡阻尼优化求解问题,获得风电机组次同步振荡抑制优化策略,并与基于遗传算法求解的次同步振荡抑制结果对比。结果表明,该方法有效降低了振荡幅值,提升了系统的阻尼,验证了该方法的合理性和优越性。

双馈风电场高频振荡的分区振荡抑制方法

风电场某一区域发生高频振荡后,可能会影响其他区域,进而导致整个风电场出现大范围振荡。该文以国内某含静止无功发生器(static var generator,SVG)的双馈风电场为例,建立该风电场的等值高频阻抗模型;然后,研究风电场因某一区域发生高频振荡而导致风电场出现大范围振荡的现象,结果表明,风电场可以通过联络变压器进行区域划分,进而根据各区域高频稳定特性来综合评估风电场的高频振荡风险;进一步地,基于典型无源滤波器,提出兼具抑制特定区域高频振荡问题和屏蔽其他区域高频振荡对该区域影响的参数设计原则和方法,并可根据设计需求动态调节稳定裕度和高频振荡吸收比,探究相位裕度和吸收比之间的制约关系,并据此提出无源滤波器参数的优化确定方法。理论分析和仿真结果表明,在目标频段内,所设计的无源滤波器,不仅能有效抑制被保护区域内部的高频振荡,而且能有效屏蔽其他区域高频振荡对被保护区域的影响。

基于SVG附加电流反馈阻抗重塑的双馈风电场次/超同步振荡抑制策略

双馈风电场易与电网相互作用引起次/超同步振荡,针对目前抑制振荡时阻抗重塑法适应性不强的问题,提出一种基于静止无功发生器(SVG)附加电流反馈控制的阻抗重塑法,该方法建立的虚拟阻抗可跟随风电场的阻抗特性变化而改变,其灵活性强于通过建模分析设计出的固定虚拟阻抗。首先,基于SVG和风电场并网阻抗模型推导了该方法所加入的虚拟阻抗公式。然后,根据阻频特性分析了该方法的有效性以及阻抗重塑控制参数对抑制效果的影响。最后,根据青海省某双馈风电场并网模型,在PSCAD/EMTDC中建立了电磁暂态仿真模型,仿真结果表明:所提方法可以在不同振荡情况下实现对场站的阻抗重塑,灵活抑制风电场次/超同步振荡。

海上风电全直流汇集送出系统自适应振荡抑制策略

海上风电全直流汇集送出系统中各DC/DC变换器以串并联形式组网,其控制之间相互耦合,极易诱发直流母线电压振荡。为抑制海上风电全直流汇集送出系统的直流母线电压振荡,提出一种基于直流镇定器的自适应振荡抑制策略。建立系统中各DC/DC变换器的阻抗模型。在风机机端升压端口处并联直流镇定器,通过提取直流电压的振荡频率,自适应地控制输出电流跟踪其参考值,实现输出电流与直流母线的振荡电压分量同频同相,重塑了风机机端升压端口对应谐振频率附近的阻抗。基于所提方法的振荡抑制机理,设计了期望输出导纳系数的取值界限并进行了直流镇定器的容量配置。通过阻抗稳定性分析和PLECS仿真,验证了所提方法抑制系统直流母线电压振荡的有效性。

引入分散互阻尼暂态补偿的多VSG系统振荡抑制策略

虚拟同步发电机(VSG)之间存在动态响应差异,导致多VSG并联系统在负荷切换等暂态过程中产生振荡。提出了分散互阻尼暂态补偿策略,可有效抑制多VSG并联系统暂态过程的振荡。首先,建立多VSG并联系统的转子方程小信号数学模型,分析系统振荡机理;针对VSG关键参数,探讨了系统稳定性。其次,增加VSG互阻尼,精确控制各VSG的动态响应过程,加快同步过程,增强同步性能。同时,设计暂态补偿环节,为系统提供必要的暂态阻尼和功率补偿,使系统面对扰动时能够快速恢复稳定状态。最后,通过在MATLAB仿真平台验证了所提振荡抑制策略的正确性和有效性。

基于固定时间滑模控制构网型柔性直流输电系统振荡抑制

构网型柔性直流输电系统接入电网,实现对受端电网电压和频率的支撑。针对构网型柔性直流输电系统受端电网引起的振荡问题,提出固定时间滑模控制方法。首先,基于虚拟同步机控制,建立构网型柔性直流输电系统的数学模型。然后,基于滑模控制和固定时间稳定理论,提出非线性固定时间滑模控制方法以抑制系统振荡。通过李雅普诺夫理论证明了所提的非线性固定时间滑模控制能够实现柔性直流输电系统在固定时间内恢复稳定。最后,在MATLAB/Simulink中建立构网型柔性直流输电系统的仿真模型,验证所提方法在振荡抑制方面的有效性和优越性。

基于深度学习的异步风力发电机组功率振荡抑制方法

由于引起异步风力发电机组功率振荡的因素较多,难以保障功率振荡抑制的效果,为此,提出基于深度学习的异步风力发电机组功率振荡抑制方法的研究。从风力机动态特性、发电机组动态特性以及传动链动态特性3个角度分析了异步风力发电机组功率振荡状态,借助长短期记忆网络实现对振荡的有效抑制。在测试结果中,设计的振荡抑制方法应用效果不仅更高效,且对于基础振荡幅度的控制效果更好。

气温影响下的电力系统低频振荡抑制技术

气温变化会导致电力系统低频谐波传输波形频繁波动,影响电力系统的稳定供电。为维持电力系统供电能力的稳定性,提出一种气温影响下的电力系统低频振荡抑制技术。通过滤波处理低频振荡信号,联合电压与电流参数,计算气温影响下电力系统低频振荡系数。预测与低频振荡系数相关的补偿向量,通过求解电量信号抑制区域的方式,完成对气温影响下电力系统低频振荡抑制技术的研究。实验结果表明,所提方法成功减少了气温影响下低频谐波的频繁波动,使其在一个传输周期内只出现一次明显的波动性变化。

矿用异步电机变频调速系统的振荡抑制策略

由于变压变频控制(VVVF)具有控制简单,不受参数变化影响等优点,矿用异步电机在很多工况下使用这种控制方式,但在异步电机轻载或者空载时容易发生振荡,严重时可烧毁电机。为解决这一问题,通过分析异步电机等效模型及控制机理,推导出电机转速和输出电压之间的传递函数,在传统VVVF控制的基础上提出了一种振荡抑制策略。首先在电机稳态的条件下,设计一个二阶滤波器提取电机运行时的谐波分量,通过PI调节器调节补偿电压来改变气隙磁通,从而抑制电机振荡,使系统稳定运行。之后按典型的I型系统对PI调节器的参数进行整定。最后通过MATLAB软件搭建电机控制模型和搭建样机平台分别对该方案进行仿真验证,仿真和试验结果表明,振荡的电机在控制策略使能后能快速趋于稳定运行,电机定子电流的总谐波畸变含量从61%降为8%。

基于转子电流补偿的DFIG低频振荡抑制策略

双馈感应发电机(DFIG)中锁相环(PLL)的使用会引入频率耦合及低频负阻特性,导致DFIG与交流弱电网互联的振荡失稳问题。首先,建立了DFIG的多输入多输出阻抗模型,根据不同简化条件下DFIG并网系统的广义奈奎斯特曲线,揭示了不同PLL关联阻抗的影响;然后,提出了一种基于转子电流补偿的DFIG低频振荡抑制策略及其简化实施方案,所提策略可将转子电流中包含的PLL动态进行补偿,极大地减小PLL引入的频率耦合及负阻特性,从而提高DFIG在弱电网下的并网稳定性;最后,在Matlab/Simulink中建立了DFIG并网系统的电磁暂态仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性及所提策略的有效性。

地铁牵引变流器直流侧振荡抑制策略研究

负阻抗会引起地铁车辆牵引变流器直流侧电压、电流振荡,降低牵引传动系统稳定性。本文建立地铁牵引变流器关注直流侧的系统小信号模型,详细分析直流侧振荡的产生机理。提取直流侧电压谐振分量,提出基于直流侧电压振荡比修正给定牵引、制动转矩的直流侧振荡抑制策略,利用相平面法和根轨迹法讨论振荡抑制策略对系统稳定性的改善以及参数选择对控制性能的影响。模型仿真和地铁现场试验结果均表明,该振荡抑制策略能有效消除直流侧振荡现象,提高系统稳定性。

阻抗不匹配引起的逆变器-IPMSM系统直流侧振荡抑制方法对比

随着逆变器-内置式永磁同步电机(IPMS M)系统输出功率的增加,其输入阻抗与直流供电端LC滤波环节输出阻抗不再匹配,引发逆变器直流侧电压、电流振荡。针对IPMSM,推导了逆变器-电机系统采样双电流调节器控制时的输入导纳模型,用于系统稳定性分析。参考异步电机系统振荡抑制方法,根据IPMSM转矩公式,提出直轴电流补偿法和直轴电压补偿法两种振荡抑制办法。结合交轴电流补偿法、交轴电压补偿法思想,推导了分别加入四种振荡抑制方法后的逆变器-IPMSM系统输入阻抗,采用奈奎斯特判据,分析各振荡抑制方法的有效性。依据电机模型与控制系统模型,分析不同方法的优劣,提出电压补偿法优于电流补偿法、交轴补偿法优于直轴补偿法的观点。通过实验验证了各振荡抑制方法的有效性和交轴电压补偿法的优势。

异步电机V/f调速轻载振荡抑制方法研究

针对异步电机V/f控制在空载及轻载状态出现的电流振荡现象,分析得出振荡原因在于定子无功电流分量振荡造成的电机定子磁链及电磁转矩振荡。在定子电压矢量定向坐标系中,对定子无功电流分量进行振荡抑制,电流和转速得以稳定。该方法在通用变频调速装置上由软件实现,不需要额外的硬件成本。实验结果验证所述方法的有效性,目前已应用于通用变频器产品中,取得了良好的经济效益。