基于VSG的阻尼和惯性在功率下垂控制中的应用

针对虚拟同步发电机控制算法在新能源并网中具有稳定系统运行的积极作用,提出了采用传统功率下垂控制算法取代虚拟同步发电机算法中的有功/频率调节和无功/电压调节部分,保留虚拟同步发电机的机械方程所具有的惯性和阻尼特性,使逆变器具备同步发电机的阻尼和惯性特征。利用Matlab/Simulink仿真验证了所提出控制算法的可行性和有效性,提高了电网频率和电压的稳定性。

孤岛模式下混合微电网改进下垂控制

混合微电网传统下垂控制基于各线路等效阻抗为感性,对于低压配电侧,线路阻抗呈阻性或阻感性,使得传统的下垂控制不再适用。文中建立了混合AC/DC微电网的电压和频率控制的改进方法。在孤岛模式下,针对交流和直流微电网之间的互联变流器(IC)提出了改进的下垂功率控制策略。通过建立数学关系确定通过IC的有功功率传输量,所建立的方法适用于交流电源和负载相互连接的不同线路阻抗,且仅需测量IC终端的电压和频率便可生成所需的控制命令;还可以控制IC的无功功率传输。仿真结果验证了所提出策略的有效性。

电力电子变压器对交直流混合微网功率控制的研究

针对应用于交直流混合微网的电力电子变压器(PET),分析了并网和离网两种运行模式,并设计了相应的控制策略。并网模式下,控制PET输入接口使交直流混合微网等效为"阻性负载"或"电流源",同时控制交流和直流输出接口都等效为恒定的电压源。对于离网模式,提出了混合功率下垂控制,能根据接口处频率和电压信息,结合混合微网下垂特性得到微网间需交换的功率。搭建了交直流微网系统和电力电子变压器仿真模型,仿真结果表明,在分布式能源功率波动情况下,PET能准确快速地调节主网、交流微网和直流微网三者间功率的流动,实现交直流混合微网的稳定运行,验证了控制策略的可靠性。

考虑电池储能系统荷电状态的有功功率协调控制

微电网孤岛运行时,若供需存在较长时间的不平衡,传统的无互联信号线有功功率协调控制可能导致电池储能系统(BESS)荷电状态(SOC)超出安全运行范围。针对该问题,提出了一种考虑SOC的多BESS与可再生能源(RES)间的分布式有功功率协调控制策略。该方法通过基于瞬时功率的变斜率下垂控制、基于SOC的恒功率比例—积分(PI)下垂控制以及基于母线频率的功率下垂控制的集成来实现有功功率的无互联信号线自治协调控制。所提控制方法不仅可简单植入BESS和RES的控制系统中而无需修改其内环控制结构,而且能使SOC处于安全范围的同时最大化RES利用。实时仿真结果表明了所提策略的有效性。

微电网并网逆变器下垂控制策略的改进

微网中采用的传统功率下垂控制算法存在缺陷,会因为控制线路阻抗的差异出现控制误差。该文分析了微网中并联逆变器的环流现象产生原因以及传统下垂算法理论,在考虑逆变器输出阻抗和线路阻抗中阻性分量的基础上,提出了功率下垂解耦控制方法。并针对其解耦后未能改善功率分配不均的现象,该文提出了一个改进下垂控制算法。该改进算法通过对下垂参数的调整使功率分配不均的问题得到了改善。该文最后采用Matlab/simulink进行仿真,验证了改进控制算法的先进性。采用改进算法后,可以减少微网逆变器控制误差,同时得到较好的动态响应。该研究可提高微网控制精度。

考虑可再生能源接入的多端MMC交直流混合系统协调控制

模块化多电平变换器的零转动惯量特性,使其无法对交流电网的频率波动提供支撑,导致交直流混合系统的整体惯性下降,影响并网系统的动态性能与稳定性。文章将改进功率-电压下垂控制与虚拟同步机技术相结合,提出一种新型功率协调控制策略。在系统直流电压稳定的情况下,对交流电网进行频率调节,同时对各变换器间的功率进行合理分配,无需通讯系统即可建立有效的能量管理体系。与传统双闭环控制进行对比试验,结果表明,所提控制策略有效解决了系统由低惯量、欠阻尼引起的动态性能与稳定性的问题。

改进下垂控制在船舶电站并联运行中的应用

为了解决跨接线造成不同电站发电机组输出无功功率不平衡的问题,提出一种改进型虚拟功率下垂控制策略。该方案利用各机组的虚拟无功功率信息,修改虚拟无功电压下垂特性曲线的电压配置,达到提高虚拟无功功率分配精度的目的,进而实现有功功率和无功功率的合理分配。同时,通过自适应修改下垂增益对电压和频率进行二次调节,保证系统电压和频率不偏离额定值。PSCAD中的仿真结果表明,该改进下垂控制策略能够快速有效地改善发电机组输出功率的分配精度,并且提高系统频率和电压质量。

基于下垂控制的单台换流器-无穷大系统数学模型及直流系统稳定的解析条件

基于功率-电压下垂控制的换流器因其较好的控制灵活性在多端直流输电系统中的应用日益广泛,同时也为直流电网稳定运行带来了新的挑战。利用单输入单输出分析法研究了单台并网换流器直流系统的稳定性问题。首先,建立系统扰动后的直流电压变化量和直流电流变化量间的传递函数。其次,利用Routh判据得到不同控制模式下系统的稳定判据。然后,定义了一个评价系统稳定性的关键指标—直流功率传输极限。最后,数值仿真结果验证了稳定性分析的准确性,以及所提稳定判据的正确性。

分布式电源并联运行控制新方法

在分析微网多逆变器并联功率分配机理基础上,分析了不同额定容量逆变器间有功功率和无功功率环流的变化规律,并具体分析了等效线路阻抗对功率分配的影响机理及传统下垂控制法的局限性,为此提出了一种改进的Q-En下垂控制方法和En电压恢复机制来改善无功功率的分配并分析了它们的控制原理。仿真和实验表明设计的改进下垂控制器可使得并联运行的逆变器能按额定容量精确分配负荷有功和无功,设计的控制器具备较强的鲁棒性能。

液控分布式风力发电并网控制研究

以分布式风力发电系统的工程化应用为背景,基于二次换能原理,对一种液控分布式风力发电并网控制器进行设计和研究,省去了传统的齿轮箱和变流器,实现风力机和发电机之间的柔性连接。以同步电机的数学模型和运行原理以及功率下垂控制策略为基础,设计的并网控制器可以通过调节液压系统的转速来调节有功功率,通过调节电机的励磁电压来调节无功功率。系统实验结果表明,控制策略能够实现对系统输出电能的调整,并且运行性能平稳。

风电场参与西北送端大电网频率调节的快速频率响应能力实测与分析

近年来,西北电网新能源快速发展,直流外送规模不断扩大,因新能源机组无一次调频能力,电网频率控制的结构性困境日趋显现,迫切需要新能源机组参与大电网快速频率控制。本文介绍了西北电网试验风电场参与电网快速频率响应典型方案,结合现场试验及2016年西北电网频率特性试验,首次在国内系统性完成了风电场快速频率响应能力实测分析。结果表明,风电场可参与电网快速频率响应,其响应特性与常规电源一次调频相当,具有较好的应用前景。

交直流混合微电网互联变流器新型控制策略

交直流混合微电网是未来电网的发展方向之一。为实现两侧微电网的功率相互支撑,提出了一种新型的互联变流器控制策略。采用双级式互联变流器,解决了在直流微电网电压等级较低时与交流微电网互联的问题,且直流微网电压在较大范围内变化时也可正常运行。针对双级式互联变流器的特点,推导得到交流微网频率与电容电压的数学关系,在功率控制环节采用电压偏差-功率下垂控制策略,实现了两侧子网的功率支撑。PSCAD仿真结果验证了控制策略的有效性。