孤岛微电网多虚拟同步发电机频率无差协调控制策略

传统虚拟同步发电机的频率控制为有差控制,且虚拟惯量的引入使得虚拟同步发电机呈现二阶振荡特性,导致孤岛微电网多虚拟同步发电机并联系统在受到负荷扰动时面临频率偏移和有功超调的问题。针对此,提出了一种多虚拟同步发电机频率无差协调控制方法。该方法包含了兼具有功精确分配的频率无差调节控制和阻尼改进控制两部分,通过利用母线频率全局一致的“通信”效果,以分散式的形式协调系统内各台虚拟同步发电机,可主动消除微电网频率稳态偏差且实现各台虚拟同步发电机按照容量承担负荷有功功率,并抑制系统的有功超调。最后,通过仿真和实验验证了所提控制方法的有效性。

基于虚拟惯量模糊自适应的新能源逆变器频率主动支撑策略

新能源通过逆变器大规模接入孤岛微电网,导致系统惯量水平持续下降,系统频率面临严峻的失稳风险。针对此问题,提出了一种基于虚拟惯量模糊自适应的新能源逆变器频率主动支撑控制方法,利用新能源逆变器直流侧电容主动支撑系统频率。首先,通过在新能源逆变器控制回路中引入基于模糊控制的新能源逆变器直流侧电容电压-系统频率耦合的功率控制项,使直流侧电容具备与同步发电机相似的惯性响应。然后,计及频率响应过程对虚拟惯量的差异化需求,设计模糊控制规则,根据频率波动区间自适应调整新能源逆变器直流电容附加虚拟惯量,以减缓系统频率偏移速度,改善系统频率极值,并加快系统频率恢复速度。其次,通过构造李雅普诺夫能量函数证明了采用所提控制方法后系统的稳定性。最后,仿真和实验验证了所提控制方法的有效性。

构网型逆变器与SVG并联系统无功功率协调控制策略

以静止无功发生器(static var generator,SVG)为例,针对构网型逆变器和SVG并联系统的电压稳定性问题,提出构网型逆变器与SVG并联系统无功功率协调控制策略。将并联系统的运行状态总结为四种工况,通过工况识别、无功补偿量计算、无功功率分配策略、工况切换,来协调不同工况下构网型逆变器与SVG注入公共耦合点的无功功率,使并联系统在各种情况下均可稳定可靠工作。在MATLAB中搭建模型并进行仿真,结果表明所提控制策略可以实现工况的快速识别与切换、无功补偿量的计算、无功功率的分配,以及对公共耦合点电压的快速支撑。

35kV/1MVA宽频带导纳测量装备与频率耦合导纳测量方法

高压大容量宽频带导纳测量装备是破解风光等新能源并网发电设备控制黑/灰箱化下导纳建模难题的重要装备。该文采用基于级联多电平的宽频带导纳测量拓扑结构及其宽频带线性输出控制方法,研制出1台35kV/1MVA宽频带导纳测量装备,可在新能源并网发电设备的高压侧进行导纳测量,测量频宽为10Hz~1kHz。在此基础上,提出宽频带导纳测量装备的平滑投切控制方法,主要通过控制各种开关的投切顺序以及导纳测量装备与新能源并网发电设备的启停顺序,避免投入和切除导纳测量装备过程对装备本身及被测对象产生冲击,特别是能够防止变压器励磁涌流带来的不利影响。然后,针对传统频率耦合导纳测量方法易引起导纳矩阵中非对角元素的相位出现混乱的问题,提出基于电网基波电压相位校正的频率耦合导纳测量方法,可准确测量新能源并网发电设备的频率耦合导纳特性。最后,仿真与风电基地现场实验证明所提35kV/1MVA宽频带导纳测量装备设计方案与频率耦合导纳测量方法的有效性。

直驱风电场中SVG电压前馈阻抗重构抑制次/超同步振荡方法

直驱风电场在中低频段内呈现负阻值容性的阻抗外特性,当接入呈感性的弱电网时会相互耦合引起次/超同步振荡,不利于新能源的稳定消纳与电网的安全运行。为抑制风电场的次/超同步振荡,提出一种直驱风电场中静止无功发生器(SVG)阻抗重构控制方法。通过在风电场中的SVG控制系统内加入带通滤波器的电压前馈控制进行阻抗重构,提高风电场并网稳定性。利用谐波线性化方法,建立含所提阻抗重构控制SVG的直驱风电场序阻抗模型。基于所建立的阻抗模型和所提出的阻抗稳定性判据,对比分析未采用SVG阻抗重构控制和所提控制方法的直驱风电场的稳定性。结果表明当采用所提控制方法时,风电场在40~100 Hz频段内呈现正阻值特性,且降低了系统的容性特性,抑制了风电场次/超同步振荡,同时可以改善风电场中因并网风电机组数量增加所带来的振荡问题。最后,通过仿真验证了所提方法对抑制风电场次/超同步振荡的有效性与正确性。