Power hardware in the loop validation of fault ride through of VSC HVDC connected offshore wind power plants

This paper presents the power hardware in the loop(PHIL)validation of a feed forward DC voltage control scheme for the fault ride through(FRT)of voltage source converter(VSC)high voltage DC(HVDC)connected offshore wind power plants(WPPs).In the proposed FRT scheme,the WPP collector network AC voltage is actively controlled by considering both the DC voltage error and the AC current from the WPP AC collector system which ensures fast and robust FRT of the VSC HVDC connected offshore WPPs.The PHIL tests were carried out in order to verify the efficacy of the proposed feed forward DC voltage control scheme for enhancing the FRT capability of the VSC HVDC connected WPPs.The PHIL test results have demonstrated the proper control coordination between the offshore WPP and the WPP side VSC and the efficient FRT of the VSC HVDC connected WPPs.

基于RTDS的数字与物理混合仿真接口设计与实现

数字物理混合仿真是当今电网仿真的一种新技术,接口是混合仿真技术的核心部分。开展了功率型RTDS与物理模型混合实时仿真接口设计,研究了混合仿真接口特性,提出了四象限功率放大器接口技术路线和接口实施方案,解决了混合仿真接口的关键技术问题,建立了混合仿真接口。通过开展无源物理模型和有源物理模型的混合仿真试验,并与纯数字仿真结果进行比较,验证了接口的精确性和稳定性。

适于分布式发电装置接入测试的功率硬件在环接口装置及其控制策略

基于功率硬件在环仿真方法(或称数字物理混合仿真方法),为分布式发电装置接入配电网及微电网的运行工况,设计了一种硬件在环测试接口装置。根据配电网及微电网常见的电能质量问题(如频率偏差、供电三相不对称及谐波等),提出了一种三相四线制的接口装置硬件结构设计,并开发了基于准比例谐振控制的接口策略,以消除接口放大过程中引入的放大幅值误差。以配电网及微电网中可能出现的频率波动、电压三相不对称以及电压含谐波为研究算例,对所提出的接口装置和控制策略进行了仿真验证,证明了该装置和控制策略的有效性及准确性。

全桥型MMC数字-物理混合仿真阻尼阻抗接口模型

数字-物理混合仿真结合了数字仿真与物理实验的优势,为复杂电力电子设备的理论研究和工程设计过程提供了便利。然而数字-物理接口的存在可能导致数字-物理混合仿真结果精度降低甚至变得不稳定。为解决数字-物理接口引起的失稳问题,文中在传统阻尼阻抗接口模型的基础上,针对应用于柔性直流输电的全桥型模块化多电平换流器(MMC),提出一种接口补偿阻抗设计方法。首先,全面充分地考虑了接口引入的延时、扰动对系统稳定性和精确性的影响,根据MMC的运行特点,设计了结构简单的RLC串联结构补偿阻抗,使之在不同运行工况下均可确保系统稳定、高精度运行。在此基础上,搭建了基于全桥型MMC直流背靠背的数字-物理混合仿真实验平台,利用数字侧模拟电压暂降、短路等故障,而物理侧全桥型MMC实现故障穿越过程。实验结果表明,所提接口补偿阻抗设计方案保证了系统在各种工况下的有效性。

功率级无刷直流电动机四象限运行模拟器设计

针对无刷直流电动机(BLDCM)驱动控制器在研发过程中全工况测试困难、测试成本高和研发周期长的问题,提出了一种采用分区间采样和解算方法的、具有四象限运行能力的功率级(PHIL)无刷直流电动机模拟器,替代实物电动机和机械负载装置完成对两两导通控制方式下无刷直流电动机驱动控制器的各项性能测试与可靠性试验。该模拟器由实时仿真器、电动机模拟变换器和多级式双向变换器3部分组成,实时仿真器负责采集被测电动机驱动控制器输出的PWM电压,实时解算电动机模型得到三相电流指令,控制电动机模拟变换器生成三相电流,多级式双向变换器负责维持模拟器输入、输出间的能量平衡关系,从而实现对四象限运行时无刷直流电动机的功率级模拟。实验结果表明:所提出的功率级无刷直流电动机模拟器模拟精度高、实时性好、测试灵活,能够有效替代实物电动机和机械负载装置,满足电动机驱动控制器的测试需求。

现代电力系统大功率数模混合实时仿真实现

数模混合实时仿真技术兼具数字仿真和物理模拟的优势,将成为未来电力系统仿真分析的有效手段。为了适应现代电力系统的发展需求,提出了通用型大功率数模混合实时仿真系统架构,采用基于理想变压器模型改进接口算法、基于电力电子变换器大功率物理侧接口和抗干扰信号交互系统,实现了400V/50kVA大功率数模混合实时仿真系统。同时,在所提出的数模混合实时仿真平台上开展了数模混合实时仿真实验,并与全数字仿真实验进行了对比,验证了系统的稳定性和准确性。

基于暂态分析和系统辨识的光伏并网逆变器建模

建立并网光伏发电系统的模型是研究其与电网交互过程的基础。光伏系统的暂态特性不仅受天气情况、电网工况等环境因素的影响,还取决于商用逆变器的内部结构以及控制策略,然而它们并不对外公开,这给系统的分析带来了困难。为了解决这个问题,该文提出一种基于暂态分析和系统辨识的光伏并网逆变器通用建模方法。将光伏逆变器视作内部结构以及控制算法未知的黑箱,通过先后施加扰动和测取响应并结合系统辨识的方法来建立其模型。以一个3kW的商用光伏逆变器为研究对象,搭建硬件在环实验系统来研究并验证这一建模方法。结果显示,在多种扰动对应的暂态过程中,模型的输出均准确地拟合了逆变器的实际输出,证明了这一建模方法的有效性。

基于自适应模式切换的MMC-HVDC数字物理混合仿真新型接口算法

数字物理混合仿真已成为模块化多电平换流器柔性直流输电技术(modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC)的重要研究手段,而接口算法是保证其系统稳定性和仿真精确性的关键技术。基于理想变压器模型法与阻尼阻抗法接口特性的对比分析,提出了一种基于自适应模式切换的新型接口算法,可在保证MMC-HVDC数字物理混合仿真系统稳定性的同时提高仿真精度。针对阻尼阻抗法,提出了物理动模交流场等效阻抗的精确计算方法,并简化了MMC交流侧等效阻抗的计算过程,实现了阻抗的实时匹配;根据2种接口算法的结构原理,在阻尼阻抗法的附加阻抗支路增加了一个可控开关,并以理想变压器模型法接口稳定性为依据设计了开关的动作条件及其误动的解决方案,进而设计新型接口算法的实现流程,保证接口特性的有效切换。通过数字仿真对比分析了新型接口算法与常用接口算法的接口特性,验证了其优越的稳定性和精确性。最后,设计了适用于MMC-HVDC数字物理混合仿真平台的启动方案,并通过硬件在环实验验证了所提方法的有效性和可行性。