不对称电网下虚拟同步整流器电流平衡控制

大规模变换器并网给电网带来了稳定性问题,虚拟同步机技术使变换器模拟同步电机的运行特性,实现与电网的友好交互。然而,当电网电压不对称跌落,传统虚拟同步机控制时三相电流会出现不平衡及畸变,为此提出一种电流平衡控制策略。首先计算分析了虚拟同步整流器运行在电网电压单相跌落情况下受到的影响。然后,提出了基于虚拟阻抗的电流平衡算法;通过阻抗建模对比分析了加入算法前后的波特图,给出了虚拟阻抗取值方法;最后,基于Matlab/Simulink软件和实验平台,仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

不对称电网故障下直流母线电压平衡控制方法

由于在不对称电网故障下直流母线电压不稳定,导致馈入电网的功率发生振荡,对电网的危害较大。提出一种新的直流母线电压平衡控制方法。通过分析光伏电池的等效电路,获取光伏模块相关参数,构建光伏阵列数学模型;采用锁相环技术自动检测跟踪到光伏阵列的最大功率点,并检测电网相位;根据检测结果,采用电压下垂控制方法,结合恒定的滞环宽度获取瞬时电感的电流波形,完成直流母线输出电压的平衡控制。仿真结果表明,在不对称电网故障下使用设计的直流母线电压平衡控制方法的电压波动幅度比传统方法下的波动幅度小,控制效果较好。

不对称电网电压下MMC-HVDC换流站环流抑制策略

应用模块化多电平换流器技术的柔性直流输电系统在运行时存在桥臂环流问题。文中通过分析不对称电网电压下桥臂相单元的瞬时能量,得出桥臂环流存在2倍频正、负和零序交流分量与直流分量,且直流分量分布不相等。针对交流分量的精确控制问题,文中提出了基于期望瞬态幅值响应的交流控制器,并通过系统的开环与闭环特性分析,在理论上证明了其具有控制精度高、稳定性好等优点。进一步提出了基于此控制器的新型环流抑制策略,此策略可直接在abc三相静止坐标下对每相桥臂独立控制,无需坐标变换和锁相环,控制结构简单且可以同时消除2倍频正、负和零序环流。在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建51电平背靠背输电系统模型,验证了该环流抑制策略的正确性与有效性。

配置STATCOM的DFIG风电场在不对称电网故障下的控制策略

该文研究在不对称电网故障穿越的第2阶段,双馈式(doubly-fed induction generator,DFIG)风电场如何实现"自身不脱网安全运行并同时满足并网导则无功支撑要求"的问题。由于受限于变流器的容量,DFIG机组无法保证在所有故障情况下实现既定的控制目标。为此,通过引入最优化的方法,分析了变流器容量限制条件下DFIG机组的可控性问题,得到了以电网电压不平衡度所量化表示的可控区,指出为确保在不对称跌落故障较严重时能满足并网导则要求,有必要在DFIG风电场层面配置静止同步补偿器(staticsynchronous compensator,STATCOM)以降低场内DFIG机组的机端电压不平衡度。最后,设计了STATCOM所需容量最小的电压补偿控制策略,并给出了相应的容量匹配方法。仿真结果验证了该文提出的在不对称低电压穿越(lowvoltage ride-through,LVRT)第2阶段DFIG机组可控区的正确性、STATCOM辅助控制策略的有效性以及相应容量匹配方法的可行性。

不对称电网不完全接地故障零序电压轨迹及应用

小电流接地系统单相接地故障选相的传统判据是建立在电网对地参数严格对称的条件下形成的,由于电网不对称度的普遍存在,当电网发生不完全接地故障时,特别是经高阻接地时,传统判据失效。详细分析并给出电网发生不完全接地故障后的零序电压轨迹,根据零序电压变化的特征将平面坐标系分成若干扇区,每个扇区与电网参数"不平衡矢量和"相对应。研究发现,零序不平衡电压处在的扇区不同,随着过渡电导的增加,零序电压的幅值和相位变化均出现不同的特征,可根据零序电压轨迹变化的规律特征,实现单相不完全接地故障相的判别。理论及仿真分析表明,所提方法可有效解决不对称电网发生不完全接地故障相的识别。

不对称电网电压条件下直驱永磁风力发电机组并网逆变器的双电流闭环控制策略的研究

在分析不对称电网电压条件下直驱永磁风力发电机组并网逆变器的数学模型和直流母线电压波动机理的基础上,提出了正负序双电流闭环控制策略,并将陷波器应用于传统锁相环控制算法中,完成风力发电机组在电网发生不对称故障下的不脱网运行。在PSCAD/EMTDC环境下建立基于IGBT背靠背变频器的1.5MW永磁直驱风力发电系统仿真模型,仿真结果表明,该系统能够实现最大风能跟踪,并且在电网不对称故障下,该控制策略成功地抑制了直流母线电压的升高,增强不对称电网故障下直驱永磁风力发电系统的不间断运行能力。

不对称电网故障下双馈风电机组低电压穿越方案比较研究

相比于对称电网故障,不对称电网故障在实际电力系统运行中发生的概率更大,其对双馈风电机组(DFIG)的'有害'影响也更大。首先分析了不对称电网故障下双馈风电机组的瞬态特性,继而结合仿真,研究了双馈风电机组各种低电压穿越(LVRT)技术方案在严重不对称电网故障下的运行特性。在此基础之上,对不同的低电压穿越方案进行了深入分析研究,阐述了其运行特点,并进一步探讨了各种低电压穿越方案的经济性,为工程实现各种低电压穿越方案奠定基础。

不对称电网故障下PWM整流器的控制

脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流是目前性能最优的交-直变流技术。但在不对称电网下,存在显著的谐波功率,严重影响其输出品质,须采用正、负序分解并分别控制的策略来解决。其关键是对正、负序电流分别进行跟踪。通过电压、电流和功率的关系,得到了正、负序d-q坐标系下的电流控制指令,以此修改了控制策略并建立仿真模型。结果表明,新方法能控制整流器在故障电网下的输入电流,抑制谐波功率的产生,保证直流电压的稳定,实现整流器的不间断运行。

不对称电网电压下双馈风力发电机的控制方法

分析了不对称电网电压下双馈风力发电机的运行特性,进而提出一种基于多频点比例积分谐振控制器的矢量控制方法,通过定子侧功率的单闭环结构,实现不对称电网电压下的双馈电机控制。相比于传统的正负序双dq域控制,所提方法既不需要负序dq域控制器,也不需要转子电流内环,控制结构简单。同时,该方法只需对一个简单参数(λ[0,2])进行调整,即可实现不对称电网电压下双馈风电系统的多种不同控制目标。基于MATLAB/Simulink平台搭建了1.5 MW双馈风电仿真平台,仿真结果验证了所提算法的正确性和有效性。

不对称电网故障下PWM整流器的控制策略研究

在不对称电网故障下传统的PWM整流器控制策略需对电流正、负序分解并分别进行独立调节控制,由于正、负分离环节的引入势必减小了整个控制系统的控制带宽甚至影响了系统的稳定性,鉴于此,在分析了PWM整流器数学模型和传统控制器的基础上,提出了一种无需对电流进行正、负分解的新型电流控制器,以此修改了控制策略并进行了仿真研究。结果表明,新的控制方法能使PWM整流器在故障电网下的输入电流正弦,抑制了谐波功率的产生,保证了直流电压的稳定,增强了PWM整流器故障不间断运行的能力。

不对称电网电压下光伏并网逆变器控制策略研究

光伏并网逆变器直接功率控制系统的两相静止坐标系模型无需旋转变换就可以实现无锁相环运行。但系统相关变量为交流量,采用比例积分(PI)控制不能实现无静差调节。并且在不对称电网电压的情况下,不能同时实现系统输出功率和网测电流质量的控制。针对上述问题提出一种协调自抗扰直接功率控制的设计方法,无需对网侧电流的正负序分量和电网电压负序分量进行提取,能够简化系统控制结构,提高鲁棒性。其中,为了避免电网频率变化影响,电网电压的正序分量分离采用自适应陷波滤波器技术。为了网侧电流和瞬时功率的协调控制,在自抗扰直接功率控制策略基础上,功率给定值采用加权的方法来获得。最后借助Matlab/Simulink对该文所提出的策略进行仿真,验证所提控制算法的有效性和可行性。

不对称电网电压下基于正负序分量检测风电换流器控制策略

提出了不对称电网的概念,阐述了电网电压不平衡产生的原因和典型的故障类型,给出了滤波器法和1/4周期延时法2种正负序分量检测方法。在正负序分量检测的基础上,讨论了针对不对称电网的改进的双闭环控制方案,通过建立正负序d、q坐标轴下的电流、电压和功率的方程,使得改进以后的双闭环系统可以使PWM换流器工作在不对称电网中,并保持输入电流正弦以及输出直流电压恒定。使用Matlab/Simulink工具进行了仿真验证,结果表明:基于正负序分量检测的双闭环控制策略能够在对称和不对称电网下都有良好的表现,因此可以实现故障电网下的不间断运行。

不对称电网故障下双馈风力发电机的比例-积分-谐振滑模控制器设计

针对不对称电网故障下,双馈风力发电机的控制策略进行了研究。讨论了电网故障时转子侧变流器(RSC)和网侧变流器(GSC)的控制目标,合理安排了电网严重故障时的控制优先级。基于比例-积分-谐振滑模控制原理设计了机侧和网侧变流器协同控制方案。通过MATLAB/Simulink仿真软件搭建了所设计控制方案的仿真模型。仿真结果表明,在电网正常运行的情况下,与传统的矢量控制策略相比,比例-积分-谐振滑模控制策略对输出功率、电流变化的响应更迅速,具有更好的动态性能和抗扰动能力;在电网不对称故障下,能够有效地抑制电磁转矩振荡和直流母线电压波动,提高了双馈式风力发电机的低电压穿越能力。

不对称电网故障下DFIG机侧变流器控制研究

通过分析DFIG机侧变流器系统在不对称电网故障下的运行特性,提出了基于改进PR(比例谐振控制)的DFIG机侧变流器控制策略。通过改进的PR控制器不仅可以有效地减小故障电压产生的负序分量的影响,还能针对特定谐波进行谐波抑制,从而使DFIG机侧变流器在不对称电网故障下能够稳定运行,增强了DFIG机侧变流器的稳定性和可靠性。使用MATLAB/Simulink搭建仿真模型并进行仿真研究。经试验验证,这种控制策略能够有效地消除转子电流谐波分量,抑制定子电流不平衡,能够使DFIG系统在不平衡电压下良好运行。

不对称电网单相接地故障中性点位移电压轨迹分析及应用

忽略不对称电压方向的任意性,不能准确表达配电网单相接地时中性点位移电压随过渡电阻变化的轨迹。考虑系统对地泄露电导及不对称电压方向,建立单相接地故障精确模型,准确分析出非全补偿状态下中性点位移电压随过渡电阻变化的轨迹是一段圆弧,全补偿状态下中性点位移电压随过渡电阻变化的轨迹是一条直线段。分析中性点位移电压轨迹,得到以下结论:接地后故障相电压幅值降低,欠补偿状态下接地后故障相电压超前于故障前该相电压,过补偿状态下接地后故障相电压相位滞后于故障前该相电压,全补偿状态下接地前后故障相电压相位保持不变。比较故障前后三相电压幅值与相位的相对变化关系可实现接地故障相辨识。最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了分析结果。

谐波和不对称电网电压下MMC-HVDC桥臂电流控制策略

随着模块化多电平高压直流输电（modular multilevel converter based high voltage direct current,MMC-HVDC）工程的不断推广应用,与MMC-HVDC所连交流电网呈现多样化趋势。为提高MMC-HVDC应对复杂交流电网的能力,提出基于无差拍控制和重复控制复合控制结构的桥臂电流控制策略。给出了无差拍-重复控制器的设计思路、参数设计方法,并对其稳定性进行了深入分析。详细分析了采样频率与电网频率之比为非整数时对控制性能的影响,提出采用三阶拉格朗日插值法逼近非整周期延时,并与传统的线性插值法的性能进行对比分析。所提无差拍-重复控制器能在谐波和不对称电网电压及电网频率变化等非理想工况下均取得良好的控制效果。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。

不对称电网下背靠背系统前端整流器的优化控制方法

当三相电网不对称时,传统双闭环控制策略下直流侧和交流侧将分别产生偶数次和奇数次非特征谐波,从而会严重影响背靠背系统前端整流器的性能。针对这一问题,该文首先建立了电网不对称时背靠背前端脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的数学模型和功率模型,并根据瞬时功率理论分析了功率波动形式;然后提出了一种瞬时正、负序分离方法,该算法精度较高,延时较小;其次,考虑所使用功率管电流的限幅值,分析了电网不平衡对整流器带载能力的影响,并提出了PWM整流器优化控制策略,以整流器有功功率波动为零或者最小为控制目标。最后,搭建了实验平台,验证了该控制策略的有效性。

不对称电网故障下风力发电系统机械载荷分析(英文)

在风电机组单机容量不断增大、装机总量持续攀升的现有形势下,风力发电系统面临着电网故障穿越运行等日益复杂的运行工况,对电气性能和机械部件均提出了严峻挑战。本文针对风力发电系统的运行特点,从电网电压对称跌落、电网电压不对称等工况下风力发电运行稳定角度出发,基于联合建模思想构建风力发电系统模型,并对其可信度进行评估。在此基础上,研究电网故障特别是不对称故障对叶片与塔架机械载荷的影响机理。研究结果表明,在电网电压跌落、电网不对称等工况下,风力发电系统的电磁转矩将产生振荡,对叶尖摆振模态和塔架侧向弯曲模态模态带来较大影响,增大叶片、塔架等部件的机械载荷,而电网对称及不对称故障对叶尖挥舞模态以及塔架前后弯曲模态的影响程度有限。

不对称电网馈线零序电流分布特征分析

小电流接地系统在正常运行时,由于线路参数不平衡的普遍存在,系统中性点将产生不平衡电压。不平衡电压在系统馈线中将产生不平衡电流,对该电流的分布特征进行研究,有助于系统故障分析。该文从理论上分析不平衡电流在系统馈线中的分布特征,从馈线的视角出发,通过戴维南定理对系统电路进行等效,得到各馈线不平衡电流表达式。以此为基础求得单相接地故障时馈线稳态零序全电流表达式,揭示其对单相接地故障下馈线零序电流幅值与相位的影响。提出通过对故障前后馈线零序电流作差消除不平衡电流的影响。最后,在matlab软件平台搭建仿真模型,验证该文的分析结果。

不对称电网故障时风电网侧变流器控制的数/模仿真

不对称电网故障时网侧变流器的有效控制,对提高风电机组的并网运行能力具有重要意义。文中采用优选的序分量分解算法,设计了基于正、负序双dq电流调节的网侧变流器控制策略。为验证控制策略并克服纯数字仿真和物理实验的缺点,采用实时数字仿真器(RTDS)和自主开发的数字信号处理器(DSP)控制器,构建了双馈风电机组数/模混合仿真系统。对一台2 MW机组的数/模混合仿真证明了控制策略的正确性和方案的有效性。