低惯量交流系统并网变流器次/超同步振荡分析

低惯量电力系统中跟网型变流器可能会与同步机转子动态产生交互,给系统稳定性分析引入新的问题,仅靠跟网型设备动态和短路比衡量交流系统强度不再准确。为此,该文综合分析系统惯量和短路比对跟网型变流器小干扰同步稳定的影响,提出适用于分析低惯量系统中并网变流器稳定性的方法,所提方法计算量低、物理意义明确。首先,推导变流器和同步机混联系统的闭环模型,并提取出能表征低惯量动态的相互作用系数矩阵,定性分析两类设备间的交互关系。其次,基于模态摄动理论,将原多机系统解耦为稳定性等效的子系统。然后,选取适用于分析小干扰同步稳定问题的相位主导回路,根据该回路提出综合考虑惯量和短路比的稳定性分析方法。最后,基于仿真算例验证了所提低惯量系统中并网变流器小干扰同步稳定性分析方法的有效性。

PMSM的二自由度PID控制

为了在运动控制系统中实现对传统PID控制的有效改进,提出了针对交流永磁同步电动机的二自由度PID控制算法,给出了一般和简化的二自由度控制器结构图及设计方法.该方法有效地解决了PID控制难以兼顾跟踪性能与抗扰性能的缺陷,使得系统在运行过程中,控制器输出可以保持动态最优.对于小惯性的PMSM系统进行了仿真,仿真结果表明:该方案对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性,并具有良好的动、静态性能.

四象限变流器在变速恒频风力发电系统中的应用

讨论了由四象限变流器构成的一种永磁电机风力发电系统,对连接电网与电机的逆变器进行了详细的讨论。利用小惯性电流跟踪控制方法,在状态空间平均法模型的基础上推导了脉宽计算公式。给出了用DSP实现网侧逆变器的控制的硬件框图,最后给出了实验结果。实验结果证明该系统能够有效的将风轮机吸收的风能馈入电网中,并能保持很高的功率因数。

直驱永磁风电机组虚拟惯量控制对系统小干扰稳定性影响分析

虚拟惯量控制方式下,直驱永磁风力发电机组(DDPMSG)能够为电力系统提供较好的频率支撑,但虚拟惯量控制使DDPMSG与系统之间产生了新的耦合关系,给系统的小干扰稳定带来新的影响。建立了包含DDPMSG的风电并网系统状态空间平均模型,并通过线性化得到其小信号模型。基于该小信号模型,利用特征分析法分析了虚拟惯量控制的比例系数和微分系数对风电并网系统的小干扰稳定性的影响,同时对比分析了虚拟惯量控制及最大功率跟踪控制对系统小干扰稳定的影响。结果表明虚拟惯量控制对系统阻尼特性的影响与DDPMSG接入系统的位置及容量有关,且主要影响其所接入区域的局部振荡模式和系统的区域振荡模式。

多约束下光储系统的灵活虚拟惯性控制方法

电网中分布式电源的大量接入降低了系统的旋转惯性,虚拟同步发电机(VSG)技术作为解决这一问题的有效途径,其虚拟惯量的灵活可调具有显著优势,但其灵活调节时必须满足多种约束条件的限制。该文结合实际工况提出一种多约束限制下的灵活虚拟惯性(M-FVI)控制方法,该方法兼顾储能单元的极限工作状态、系统频率变化率、换流器容量以及系统单位时间功率可调量的影响。搭建含光储VSG单元的四端系统模型,并建立该系统的小信号模型,利用根轨迹法分析所提控制策略中关键参数对系统稳定性的影响规律,给出了控制参数的设计方法及原则。最后,通过硬件在环实验平台验证了所提多约束下虚拟惯性控制策略的有效性与实用性。

转动惯量分布对电力系统频率稳定性的影响

针对大规模新能源机组集中并网将导致系统惯量降低,使电网缺乏可靠的惯性响应,系统的频率抗扰动能力下降的情况,根据电力网络拓扑耦合关系与复杂网络动态特性,构建了小干扰稳定模型,并将扰动信号进行模态分解,分析各节点在对应模态下对扰动的响应情况,得到系统频率稳定性对于节点惯量变化的敏感程度,分析惯量分布对系统频率稳定性的影响。通过PSASP软件仿真,验证了不同节点惯量改变相同比例的情况下,系统频率稳定性对于节点惯量变化的敏感度不同。在系统总体惯量有限的情况下,为不同惯量机组的位置配置提供参考,以提高系统频率稳定性。

基于飞轮储能的网/储协调虚拟同步机控制策略的小信号模型分析

针对储能元件自身惯性与并网变流器接口虚拟惯性的配合问题,分析电力系统惯性的物理意义,并规定其表征形式——转动惯量。将储能装置与变流器接口对电网表现的惯性量化为等效转动惯量和虚拟转动惯量,以虚拟同步机控制的飞轮储能系统为例,研究两转动惯量之间的配合关系。将并网控制的飞轮储能系统划分为3个模块进行小信号建模,并根据各模块输入输出量之间的关系,建立全系统的小信号模型。通过参量根轨迹分析,探究虚拟转动惯量与飞轮储能的等效转动惯量的配合规律,系统的惯性与两惯量中的较小值处在同一水平,电路参数在设定的变化范围中对系统的惯性无明显影响,控制器参数使系统惯性在设定值附近波动,并因惯性水平的不同具有不同的敏感性。搭建系统的时域仿真,验证了小信号建模结论的有效性。

电动汽车接入直流配电系统的稳定性及虚拟惯量控制

直流配电系统是未来城市配电系统新的发展方向,随着电动汽车的日益普及,电动汽车的充放电将对直流配电系统电压稳定性产生重大影响。首先,建立了电动汽车不同充放电方式下直流配电系统小信号导纳模型,并利用奈奎斯特稳定判据讨论了不同充放电方式下直流配电系统电压的稳定性差异。其次,为提高系统阻尼及系统电压稳定性,提出了电动汽车不同充放电模式的统一虚拟惯量控制方法,并对比分析了引入虚拟惯量前后系统电压的稳定性差异。最后,通过时域仿真算例和实验验证了理论分析的正确性以及所提方法的有效性。

小惯量电机在电弧炉拖动系统上的应用

电弧炉是高耗电设备 ,如何降低炼钢单耗 ,是我们节电工作的重要课题。根据有关资料 ,把三相电极的拖动电机改用小惯量电机 。

基于虚拟惯量和阻尼参数自适应策略的直流微网电压控制研究

含大功率风光储的直流微电网具有“小惯量、弱阻尼”的典型特性,系统受到扰动后,会导致直流母线电压剧烈波动。为此,该文提出一种改进的虚拟惯量和阻尼参数自适应控制策略。首先,在类虚拟同步发电机控制中加入电压补偿环节,消除了控制带来的电压调节静差;然后,使虚拟惯量和阻尼参数自适应响应直流电压变化,并在虚拟惯量的自适应控制中考虑变换器输出功率限制的影响,在平抑电压波动的同时,兼顾了变换器的长期安全运行。为保证控制参数选取的合理性,该文建立了所提控制策略的小信号分析模型,通过绘制根轨迹图分析其主要参数对系统稳定性的影响。最后,通过仿真算例,验证了该改进控制策略的有效性。

小惯量无刷伺服电机模型辨识方法的研究

采用模型辨识的方法,通过模型降阶处理,采用低频段正弦扫频,并引入自适应卡尔曼滤波算法抑制测量噪声对辨识结果的影响,从而实现了小惯量无刷伺服电机在扭矩模式下的精确建模。并通过实验验证了此辨识模型的准确性,对比实验结果表明此建模方法能够很好地描述系统行为,并且该辨识方法简单有效便于工程应用。

电力电子化不利于电力系统的小扰动稳定性

为了研究电力电子化电力系统的小扰动稳定性,基于电力电子化对电力系统的影响,以电压源换流器高压直流输电系统中的电力电子器件为例,推导高压直流输电系统换流器逆变侧输出电流的惯性特征;为了验证该惯性特征对电力电子化电力系统小扰动稳定性的影响,利用特征值分析法,结合仿真工具,分别对传统的简单三机系统和IEEE14节点系统及其对应电力电子化电力系统的小扰动稳定性进行分析。结果表明,高压直流输电系统换流器逆变侧输出电流具有惯性特征,电力系统的电力电子化不利于系统的小扰动稳定性。

计及虚拟惯量与下垂控制的风火耦合系统小扰动稳定分析

风火耦合系统在我国北方电网中普遍存在。为了构建电网友好型风电场,主动频率支撑控制被引入风电功率外环,然而该控制可能会影响耦合系统的稳定特性。已有研究主要关注主动频率支撑控制对火电机组主导的机电振荡特性的影响,对风电机组主导的次同步振荡特性影响的研究不多。基于此,建立考虑主动频率支撑控制的风火耦合系统模型,分析在不同风电渗透率和不同锁相环阻尼系数下主动频率支撑控制对耦合系统中火电机组主导的机电振荡模态以及风电机组中锁相环主导的次同步振荡模态的影响,确定耦合系统中锁相环主导的次同步振荡模态的主要影响因素。为了探究主动频率支撑控制影响锁相环主导的次同步振荡的失稳机理,推导了耦合系统计及主动频率支撑控制时锁相环小扰动等效模型,通过复转矩法分析了主动频率支撑控制对锁相环主导的次同步振荡模态的影响。通过时域仿真验证了主动频率支撑控制参数对耦合系统稳定性的影响。