Fault Ride-Through Capability Enhancement of PV System with Voltage Support Control Strategy

With continuously increasing of photovoltaic (PV) plant’s penetration, it has become a critical issue to improve the fault ride-through capability of PV plant. This paper refers to the German grid code, and the PV system is controlled to keep grid connected, as well as inject reactive current to grid when fault occurs. The mathematical model of PV system is established and the fault characteristic is studied with respect to the control strategy. By analyzing the effect of reactive power supplied by the PV system to the point of common coupling (PCC) voltage, this paper proposes an adaptive voltage support control strategy to enhance the fault ride-through capability of PV system. The control strategy fully utilizes the PV system’s capability of voltage support and takes the safety of equipment into account as well. At last, the proposed control strategy is verified by simulation.

低压直流微电网新型主动限流器及控制策略

低压直流微电网中直流母线发生短路故障后,现有的被动式保护措施难以有效保护电力电子装置,并且当计及直流线路电感与变流器直流母线侧电容时,常规主动限流器会出现限流电感电流振荡的特性。详细分析了该电流振荡特性产生的机理,探究了系统参数变化对限流电感电流振荡峰值的影响。并提出了一种新型主动限流器拓扑结构及控制策略,该拓扑结构通过增加能量耗散支路,在限流器直流母线侧电容电压产生负压时导通,以此耗散能量,解决了电感电流振荡的问题。通过仿真与实验,验证了所提新型主动限流器对电感电流振荡特性抑制的有效性,且在不同工况下具有良好的鲁棒性。

变速水力发电机组低电压穿越中机组转速上升率的计算及其影响分析

因其优良的调节性能,变速水力发电机组对消纳间隙性与随机性强的新能源具有重要意义,受到行业的广泛关注;在电网低电压故障过程中变速机组的转速具有短时间上升的现象,对机组低电压穿越过程中的转速上升率进行计算,并对其加以抑制是保障机组安全运行的重要条件之一。该文通过建立,以及在恰当的假设条件下简化、求解变速水力发电机组的数学模型,得到机组转速上升率的解析表达式;通过分析机组转速上升率对各主要参数的敏感性,设计机组低电压穿越时的导叶控制策略;通过数值计算与对比,验证调速器策略,有效降低了机组低电压穿越过程中的机组转速上升率。

弱网下并网逆变器LVRT双模式切换控制策略

随着分布式电源渗透率的提高,电网呈现弱网的趋势。弱网下当电网电压发生跌落时,帮助系统实现低电压穿越(LVRT)至关重要。针对弱网下电网电压跌落引起的过电流、电压崩溃、系统振荡等一系列问题,提出了一种并网逆变器LVRT双模式切换的控制策略:当电网电压在0.7~1.0(标幺值)范围时采用定交流电压控制模式;当电网电压在0~0.7(标幺值)范围时采用定无功电流控制模式。此外,在电压恢复期间采用有功电流斜坡控制,可有效缓解电压恢复期间系统失稳等问题。最后,在Matlab中对双模式切换控制策略进行仿真分析,验证了该控制策略的可行性。

基于有功指令共享的两级式光伏并网系统低电压穿越控制策略

传统低电压穿越控制下,两级式光伏并网系统的前级和后级变换器控制相互独立。因此前级变换器需要根据直流母线电压波动被动地调整其输出功率,动态响应速度较低。针对这一问题,提出了一种基于有功功率指令共享的两级式光伏并网系统低电压穿越控制策略。该策略可以根据网侧电压降落深度动态调整后级变换器的有功功率指令,同时使光伏阵列根据该有功功率指令主动调整输出功率,保持直流母线电压恒定。通过仿真和实验将所提控制策略与现有的低电压穿越控制策略进行对比分析,结果表明:所提控制策略下光伏阵列的输出电压、电流的波动明显减小,且2台变换器输出功率动态响应加快,验证了所提控制策略的有效性。

特高压直流输电系统中送端LCC换流站的电压平衡控制策略

与高压直流输电相比,特高压直流输电拥有更高的电压等级,能够以更低的经济成本实现稳定、高效的大规模电力输送。该文针对特高压直流输电系统中送端换流站的高低压阀组所存在的电压不平衡问题,分析电压不平衡现象产生的机理,并提出一种基于电压变化量对换流阀组电流参考值进行动态修正的电压平衡控制策略。然后,基于PSCAD/EMTDC搭建特高压直流输电系统的电磁暂态仿真模型,通过在稳态时切除/投入电压平衡控制策略及送端功率阶跃和送端交流系统故障3种不同工况,观测系统的动态响应特性。结果表明,所提电压平衡控制策略简单有效,且在不同工况和不同交流系统强度下都具备较好的控制效果。

海上风电柔性低频送出系统无功电压协调控制策略

柔性低频交流输电在海上风电送出具有广阔的应用前景,但国内外针对海上风电柔性低频送出系统无功电压特性分析与运行控制的研究较少。为此,首先建立了低频下海上风电经电缆送出系统的无功/电压数学模型;其次,建立了以降低海缆最大电流和系统损耗的目标函数和数学模型,提出了海上风电柔性低频送出系统无功协调控制策略;最后,建立了海上风电经柔性低频送出系统算例,开展了多运行工况下的动态仿真验证,结果表明:所提无功优化控制策略具备响应快速灵活的优点,且无需额外安装无功补偿装置。研究结果证明了所提优化控制策略的有效性。

基于分布式平台的低压电网负荷监测模型研究

由于城市用电规模逐渐加大,要求有能适应现代城市需求的电网监测方法对电网进行全天候的安全监测。采用了电压结合频率的电路控制技术,以此为基础建立了低压逆变器模型,对电网模型的年负荷数值进行了预测。对比了改进前后2种控制策略下微电源电压稳定性,得到了基于改进后压力流量-电压频率(PQ-Vf)控制策略和采用电网逆变器建立的低压微电网模型。分析了负荷频率和电压幅值,得出该模型具有频率负荷震荡幅度小、电源电压稳定的特点。分布式平台建立的低压电网负荷监测模型适用性强。建立的低压电网监测系统为各类用电系统的安全管理提供了理论支撑,为电力企业的性能测试提供借鉴。

基于控保协同策略的直流协调控制装置研制

随着数据中心、电动汽车充电设施和分布式新能源等直流源荷的快速增加,传统配电网在接入、消纳等方面均存在明显的不足。利用电流差动、快速通信等方法进行故障识别与系统保护。以具体工程项目为基础,提出一套完整的控保协同策略,并以该策略为基础开发了一套协调控制装置。所提装置的应用可为直流配电网的稳定运行提供可靠保障。

站间通信延时对换相失败与恢复特性的影响

针对现有特高压直流输电控制策略的研究中未考虑站间通信延时的问题,文中基于CIGRE HVDC模型,分析站间通信延时对换相失败及恢复特性的影响。首先分析换相失败的影响因素,得出逆变侧交流系统电压降低与直流电流上升是引起换相失败的主要因素;其次分析站间通信延时对换相失败的影响,得出站间通信延时会增大换相失败风险;然后分析不同通信延时下的整流侧与逆变侧电流指令值关系,得到三种典型工况,并详细分析三种不同工况下通信延时对换相失败恢复特性的影响;最后基于PSCAD/EMTDC仿真软件搭建CIGRE HVDC标准测试系统,仿真分析不同故障电阻下不同通信延时对换相失败及恢复特性的影响。

光储微电网对降低变电站站用电的研究

国内分布有大量的变电站,且站内能耗问题不可忽视。然而,目前关于降低变电站站用电的研究还比较少。该文对当前主流的光储微电网组网策略和控制策略等关键技术的分析和总结,提出了一种利用光储微电网为变电站部分负载供电的设计思路,依靠光伏发电和储能电池维持部分站内用电设备稳定运行,实现变电站节能减排的目的。该文结合案例分析,通过数据计算得出光储微电网对减少站用电的作用大小,为新型绿色变电站的建设提供参考。

一种快速跟踪功率参考值的光伏并网低电压穿越控制策略

为了解决传统光伏并网低电压穿越控制策略动态响应慢导致直流母线电压失稳的问题,提出了一种基于图形法和模型预测控制的快速跟踪功率参考值的低电压穿越策略。该策略首先根据网侧电压跌落程度,算出交直流侧的参考功率,然后直接控制光伏阵列和逆变器输出相应参考功率,达到交直流侧的快速平衡。仿真结果表明,当功率参考值发生改变时,传统控制策略直流侧响应时间为200ms,交流侧有功响应时间为16.5ms,无功响应时间为17ms,而本文所提策略响应时间为5.000、0.140、0.135ms,验证了所提控制策略的快速性。

低压台区线损异常情况及管控策略分析

阐述低压台区线损异常情况及管控的特点,分析低压台区线损异常情况及管控中的问题,提出加快低压台区线损异常信息反馈速度、优化监测手段、完善监测分析平台等改进策略。

重过载配变台区快速精准治理策略及实践应用

为提高配变台区供电质量,提升电网安全经济运行水平,亟需研究适用于实际生产领域的重过载配变台区快速精准治理策略。以夏峰及寒潮重过载台区为研究对象,明确治理目标,筛选治理对象,确定负荷割接区间和电流割接区间,建立适用评价模型,并进行严重三相不平衡校验,制定了重过载配变台区快速精准治理策略,最后通过实例对策略进行验证,同时形成标准作法,为供电企业开展重过载配变台区治理、落实配电网精益化管理提供有效支撑。

配电台区三相负荷不平衡实时在线治理方法研究

提出一种配电台区三相负荷不平衡实时在线治理方法,介绍了该方法总体思路以及适配的低压负荷在线自动换相装置和控制终端的功能实现方案。建立了以配电台区三相电流不平衡度最小和换相过程低压负荷在线自动换相装置开关切换次数最少为目标的多目标最优换相数学模型,并给出基于向量基因遗传优化算法的求解方法和配电台区三相负荷不平衡实时在线治理控制策略。最后通过仿真算例验证了提出方法的有效性。

基于电压跌落程度及变阻值的DFIG低电压穿越综合策略

提出一种"直流卸荷电路+定子动态变阻值撬棒保护(stator dynamic series resistor crowbar,SDSRC)+静止无功补偿器+网侧无功控制"的综合控制策略,并从电压跌落程度、功率损耗角度出发,考虑SDSRC适用范围,将控制策略分为两种模式,其中SDSRC取值为动态变阻值,以能更好地适应电压跌落水平的变化,起到提升机组低电压穿越能力和稳定运行能力的作用。在PSCAD平台下构建基于综合控制策略的双馈风电机组模型,通过仿真验证了不同电压跌落下的双馈风电机组低电压穿越能力,以及两种模式的综合控制策略的可行性。研究结果表明,所提方法不仅能有效保护机组直流侧电容和转子变流器,增强机组低电压穿越能力,而且增强了故障穿越后机组和系统运行的稳定性,克服了传统crowbar技术的弊端。

基于撬棒控制策略的DFIG风电场动态等值建模研究

为研究双馈风电机组(doubly fed induction generator,DFIG)低电压穿越对风电场动态等值的影响,提出了一种基于撬棒控制策略的双馈风电场动态等值建模方法。首先通过对DFIG在电网故障时的转子电流分析,给出了时域下转子暂态电流表达式。然后研究撬棒电路两种常用控制策略在不同电压跌落程度及DFIG运行状况下对风电机组低电压穿越的影响,仿真结果表明两种控制策略均有各自的适用范围。在此基础上,文中提出了撬棒电路投切曲线及控制策略选择区域曲线,以此判断电网故障时撬棒电路投切以及投切时控制策略选择情况。考虑故障前一时刻风电场机群划分情况,在电网故障时以实测风速与撬棒电路是否动作共同作为分群指标,将撬棒电路动作机组从故障前原"N"个机群中独立出来形成"N+1"个机群,利用容量加权法计算各机群参数,建立多机等值模型。最后在MATLAB/Simulink平台上搭建算例,验证了该等值方案的有效性和准确性。

基于时间辅助信息的感应电机预测电流控制

模型预测控制具有滚动优化、反馈校正的优点,近年来在电力电子领域受到广泛关注,很多学者提出了诸如预测磁链控制、预测转矩控制、预测电流控制的电机控制方法,其中预测电流控制无需进行权重设计,具有直接输出电压矢量的特点,算法相对简洁,容易实现。预测控制在采取简单的事件触发机制时,电流轨迹超出边界后才会触发算法选择新的电压矢量;但由于不可避免的系统软硬件延迟,当新矢量作用于电机时,电流轨迹已经大幅超出边界。为此,提出一种电压矢量时间辅助切换机制,减小电流超出边界圆的几率,有效抑制电流畸变;并针对预测电流控制矢量轮询相互独立的特点,应用多核数字信号处理器(digital signal processor,DSP),将并行处理技术引入预测电流控制,提高系统的在线实时性。在两电平感应电机实验平台上进行测试,实验显示系统的处理速度提升了22%;同时,针对采样频率对开关频率的影响进行测试,发现提升系统的在线实时性有助于降低逆变器的开关频率。

低压微网中永磁风力发电系统逆变器并网/孤岛模式控制切换（英文）

在低压微网中,以永磁风力发电并网系统的逆变器为研究对象,主要研究了风力发电系统在并网和离网两种模式下系统逆变器的控制策略。由于风能自身的特点,风力发电系统可能处于并网和脱网两种模式下运行,而系统中逆变器的控制性能成为系统平滑稳定切换的核心之一。该文提出了一种新的并网逆变器在不同的运行模式下的控制策略。当系统并网运行时,逆变器电流内环采用瞬时电容电流改进的谐振控制,解决了因LCL三阶滤波器引起的系统震荡问题,且输出电流具有良好的动态跟踪性能;电压外环采用瞬时平均功率跟踪控制,实现了逆变器按给定功率稳定输出,保证了发电系统向电网馈入高质量的电能。当系统脱网运行时,电压外环采用基于无功下垂系数调节的电压PI控制,内环控制保持不变,当负载突然改变时,保证了发电系统具有较快动态响应性能,且向负载提供稳定功率。经过仿真分析,有效验证了所提控制策略的准确性和可靠性。

电力稳定控制系统低频低压减载的最优策略实现

对电力稳定控制系统中母线低频低压减载这一运行故障处理的控制策略进行了分析。以18条运行负荷线路为例,列出其最优策略数学模型。分别用穷举法、过切法、动态规划法加以实现,比较各自运算过程、计算分析次数以及特点和不足。结果显示:动态规划法相比于穷举法计算量少、计算结果丰富;相比于过切法,计算量没有大的增加且计算结果准确。