不平衡电压下VSG控制参数设计及控制策略改进

虚拟同步发电机(VSG)作为一种典型构网型变流器被广泛应用于新能源渗透率高的电网,提供惯量和电压支撑。但当电网电压不平衡时,传统VSG不仅输出的电流和功率存在负序和2倍频分量,而且受控制参数影响趋于不稳定。首先基于VSG的小信号模型分析了不平衡电压对相关控制参数的影响,并对其取值范围进行了修正。接着通过分析电压不平衡时VSG输出电流和功率的特性,在传统控制策略中加入负序电流控制来抑制VSG电流和功率中的负序和2倍频分量。最后通过实验验证了所提参数设计和控制策略的有效性。

不平衡电压下的DFIG模型预测直接功率控制

为提高双馈风力发电机在不平衡电网电压工况下的运行性能,提出一种扩张状态观测器与模型预测控制相结合的直接功率控制策略。首先,采用扩张状态观测器对系统中因负序分量引起的不确定项、模型误差及外部扰动等不确定因素进行参数估计。然后,结合模型预测控制理论建立双馈风力发电机模型预测直接功率控制数学模型。最后,针对不平衡电网电压下的功率振荡分量讨论功率优化补偿方案。仿真结果验证了所提方法的有效性。

不平衡电压下光伏逆变器直接功率控制仿真

为了有效避免不平衡电压下光伏逆变器产生的波动,提出不平衡电压下光伏逆变器直接功率控制方法。分析光伏逆变器的特点,通过三相逆变器拓扑结构,设计直流侧与交流侧的滤波器参数,结合不平衡电压情况,构建逆变器并网模式下的数学模型,得出不平衡电压对光伏逆变器产生的影响。引入调节参数实时调整自然振荡频率,准确提取正负序分量以及相位信息。通过多目标协调控制方法组建多目标函数,运用粒子群算法对多目标函数寻优处理,输出最优协调系数,使光伏逆变器工作在最优状态,实现光伏逆变器直接功率控制。仿真结果表明,所提方法能够准确提取谐波分量,在功率控制中能够保持一定的稳定性。

不平衡电压下双笼转子无刷双馈发电机的多目标控制

该文以双笼转子无刷双馈感应发电机为主要研究对象。为了解决不平衡电网电压带来的功率绕组(power winding,PW)定子绕组功率脉动和电流不平衡的问题,设计了简化矢量控制策略,对PW侧谐波功率和负序电流进行抑制。此外,通过建立控制绕组(control winding,CW)电流统一表达式,对各个控制目标之间的关系进行了数学推导和理论分析。在此基础上,建立了PW电流不平衡度约束条件下,针对PW有功功率脉动幅值和无功功率脉动幅值的多目标控制数学模型。并采用粒子群算法进行求解,对CW统一电流表达式中的系数进行优化,计算CW参考电流值从而实现多目标控制。最后在双笼转子无刷双馈感应发电机实验平台上,对所提出的控制策略的有效性和理论推导的正确性进行了验证。

孤岛光伏微电网不平衡电压分层控制方法

针对不平衡电压控制电网有功和无功之间耦合程度大而导致控制效果不佳的问题,提出了孤岛光伏微电网不平衡电压分层控制方法。构建双层控制结构,协同控制电压质量。采用双层控制方案,完成不同的控制任务。上层负责调节各分布式电源负荷和功率,通过多个分布式电源并联,控制不平衡电压幅值;下层负责根据电能质量等级指令调整出力,保障系统能量平衡。使用下垂机制分配各分布式电源之间的功率和频率,增加系统阻尼,控制有功和无功功率之间的耦合程度。充分考虑负载变化,采用双环比例积分的PI调节策略补偿电压不平衡。由实验结果可知,该方法不平衡度最终稳定在2.1%并保持不变,具有良好的控制效果。

不平衡电压条件下VSG-SST控制策略

当低压配电网电压不平衡时,产生的负序分量将引起传统VSG控制中SST输出级发生电流不平衡和功率振荡现象,为此该文提出基于改进VSG的T型三电平输出级联合控制策略,以提高输出级电能质量。首先,对不平衡电压下VSG电流不平衡及功率振荡进行机理分析;其次,基于VSG控制算法和瞬时功率理论设计新型电流基准发生器,与正负序电流调节器实现级联控制,以此保障SST输出电流平衡及有功/无功功率恒定,实现不同运行工况的可靠切换;最后,对正负序分量分离方法和中点电位平衡算法进行分析研究,并对控制策略进行仿真验证。结果表明,所提联合控制策略有效可行,能保障电压三相不平衡工况下SST输出级并网电流功率质量。

基于dq变换的三相不平衡电压暂降检测方法

目前动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer,DVR)装置中常用的dq变换检测法只适用于三相对称扰动,故提出了一种可用于三相不平衡电压暂降的检测方法。该方法首先对信号进行双dq变换和无时延的单相dq变换,变换后的量经由形态低通滤波器滤波后,可分别求得电压基波正序、负序和零序分量,继而推导计算出电压暂降的特征值,即各相暂降幅值、持续时间和相位跳变角。仿真结果验证了该方法的正确性,分析结果表明这种方法具有很好的实时性,适合DVR实时检测的需要。

不平衡电压下双馈发电系统控制策略

由于风力资源分布的特点,许多风电机组被安装在比较偏远的地区,这些地区的电网通常比较薄弱,经常发生不对称运行的情况。若在控制中不予考虑,会引起发电系统有功和无功的脉动。文中基于对称分量理论,建立了不平衡电压下双馈发电机和网侧变流器的数学模型,分析了负序电压对传统双馈发电系统矢量控制策略的影响,并据此提出了一种基于比例谐振调节器的矢量控制策略。理论分析和仿真结果表明,该方法可有效抑制电磁转矩、无功功率和直流母线电压的脉动,实现双馈发电系统在不平衡电压下的稳定运行。

改善动态相位跟踪和不平衡电压检测性能的改进软锁相环算法

相位检测是控制系统的基础,软锁相环检测适用于电压畸变场合,便于数字化实现。分析了软锁相环应用于静止同步补偿器时面临的若干问题,并提出了2方面的改进方案:一是针对超前/滞后环节参数选取困难的问题,将其滤波功能转移到前置延时信号消除环节中;二是q轴电压经PI调节的输出直接作为相位的误差信号,减少了前向积分环节。通过仿真实验证明改进后的软锁相环在动态相位跟踪及不平衡电压检测等方面的性能有显著改善。

微网逆变器的不平衡电压补偿策略

对于孤岛模式下运行的三相微电网系统,不平衡负载的应用不仅导致负序电流的无序分配,而且将引起微电网母线电压的不平衡。为了补偿母线不平衡电压,提高负载电流分配效果,提出一种逆变器电压控制策略。首先推导同步旋转坐标下控制器到静止坐标系的通用等效变换表达式,接着分析整个闭环控制系统的频域特性。由于所提电压控制策略中基波正负序电压控制支路相互之间独立解耦,因此可简化虚拟阻抗的设计,在不需要正负序分量分离的前提下,可分别引入虚拟复合阻抗来控制逆变器的基波正负序输出阻抗,通过引入正序虚拟阻抗来改善感性线路阻抗环境下的逆变器基波正序功率分配效果,通过引入负序虚拟阻抗来补偿负序电流在线路阻抗上的电压降落,改善微电网电压的不平衡度,同时减小负序环流。最后通过仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。

适应实际电网阻抗特性的DFIG不平衡电压解耦补偿技术

提出了一种利用双馈感应发电机(DFIG)补偿公共连接点(PCC)不平衡电压的方法。在DFIG负序数学模型基础上,使用基于电网阻抗观测的解耦控制器实现DFIG对PCC负序电压交、直轴分量的解耦控制,确保DFIG系统在任意电网阻抗比下具有优良的负序电压补偿性能。详细介绍了该方法的设计思路,推导了使用该方法的DFIG系统的闭环传递函数,通过研究电网阻抗比变化时系统闭环极点的轨迹分析了所提不平衡补偿方法的稳定运行能力,并分析了所提方法对电网阻抗动态变化及阻抗估计误差的适应能力。搭建了Simulink仿真模型,对比分析了所提解耦补偿方法与传统不解耦补偿方法的控制性能。最后,搭建了单机实验平台,实验结果证明了所提补偿方法的有效性和相比不解耦补偿方法的优越性。

基于虚拟同步机的并网逆变器不平衡电压灵活补偿策略

电力电子设备大量地接入电网,给电网带来了系统惯量和阻尼降低等问题。为了提高不平衡电网频率稳定性和改善电网电压的电能质量,提出了基于虚拟同步机的不平衡电压灵活补偿控制策略。通过采用虚拟同步控制,在电网频率波动时提供有功功率支撑,提高电网频率稳定性。通过采用负序电压前馈补偿,抑制公共连接点不平衡电压,改善电能质量。通过建立不平衡电网下的虚拟同步机模型,提出采用电压前馈的不平衡电压抑制策略。进而,分析了采用电压前馈补偿策略的控制性能,研究不平衡电压补偿系数的设定方法。提出的控制方法可根据电网电压不平衡度的控制目标和设备剩余容量自动地调整不平衡电压补偿系数,实现不平衡度灵活调节。最后,通过仿真结果验证所提控制策略的正确性和有效性。

基于复变LMS的不平衡电压下相位估计方法

在三相不平衡的电网电压条件下,存在电压不平衡、频率偏移的现象,会引起电压正序分量的相位难以被检测,相位估计精度严重降低。为了解决这一问题,本文提出了一种针对电压不平衡条件下的相位估计方法。首先,分析不平衡电网电压对相位估计造成的影响,并建立不平衡电网电压的复变模型;然后,提出复变最小均方误差(LMS)的相位估计方法进行电压正序分量的相位检测,又针对电压频率变化的问题,设计了频率跟踪算法法对电压的同步频率进行校正;最后通过仿真和实验,证明了本文提出的方法能够在三相不平衡的电压条件下快速准确地估计正序分量的相位,并能有效地降低电网电压频率偏移对相位估计造成的影响。

不平衡电压下双馈电机的正负序直接电压控制

提出双馈感应电机(DFIG)的正负序直接电压控制(DVC)方法,以实现电网电压不平衡工况下DFIG风力发电机组的无冲击并网控制。控制器由正序DVC和负序DVC组成,正序DVC控制定子正序电压跟踪电网正序电压,负序DVC控制定子负序电压跟踪电网负序电压。仿真和实验结果表明,提出的正负序DVC方法有效地控制DFIG的定子电压实现对不平衡电网电压的精确跟踪,从而在电网电压不平衡工况下使DFIG满足无冲击并网条件,保证风力发电机组和电网的安全稳定运行。

并联电容器不平衡电压保护及保护定值的分析

列举了有外熔断器电容器、集合式内熔丝电容器和架构式内熔丝电容器3种类型不平衡电压保护定值的计算方法,并强调3种计算不能混淆;架构式内熔丝电容器组不平衡电压保护定值不同于外熔断器电容器,也不同于集合式电容器,将外熔断器电容器的计算结果用于内熔丝电容器,一旦发生事故,定会造成事故的扩大;在此通过寻求正确的计算方法,将全部内熔丝电容器的不平衡电压保护定值进行修正,从而保证了整体电容器组安全稳定运行。

电网不平衡电压补偿的改进无差拍控制

针对电能质量中的电压不平衡问题,提出了一种新的改进无差拍控制方法。该方法在传统无差拍控制的基础上引入了参考电流观测器和状态观测器,将当前的输出电流和正弦信号的加权平均作为下一控制周期的目标量,以提高对负载参数变化的鲁棒性。仿真和实验结果表明,该方法可有效补偿不平衡电压,而且动态响应很快。

密里根油滴实验中两种方法分析平衡电压和下落时间选取

密里根油滴实验采用静态法测量中,分析了油滴的运动过程。由油滴的运动方程,选取半径在的油滴,计算了测量中所需的时间区间;并结合平衡电压和下落时间曲线分析了合适油滴的时间选取和电压选取。

SRF-PLL环内应用二阶广义积分器的不平衡电压锁相方法

并网型电力电子变流设备需要精确实时检测电网电压的相位以实现同步。同步旋转变换锁相方法,若三相电网电压不平衡,经Park变换后,d轴、q轴分量存在二倍频扰动,引起相位偏差信息不准确,导致正序分量相位检测值存在稳态误差。本文分析了二阶广义积分器的带通特性、参数选取原则及数字化实现方式,将其应用于锁相环内进行二倍频检波,通过去耦间接分离出鉴相器中的直流分量,同时衰减其他高次谐波成分。此外,综合系统的动态性和抗扰性,给出了s域下基于二阶最优的环路滤波器参数设计流程。Matlab/Simulink数字仿真结果表明,电网电压不平衡时,相位检测稳态误差为零。最后,实验平台采用TMS320F28335控制器实现算法,测试波形验证了该方法的实际可行性。

不平衡电压下基于负序电流法的双馈感应发电机定子绕组匝间短路故障仿真研究

定子负序电流是电压平衡情况下双馈感应发电机定子绕组匝间短路故障特征量之一,但实际中三相电压不可能完全对称,由不对称电压产生的负序电流会影响负序电流的大小。鉴于此,如不考虑电压不平衡的影响单纯从负序电流大小判别故障容易误判。当定子发生绕组匝间短路故障时,总的负序电流由不对称电压产生的负序电流分量及定子绕组匝间短路引起的负序电流分量构成。运用多回路理论建立数学仿真模型仿真电压平衡及电压不平衡情况下发生定子绕组匝间短路几种情况,得到电压和电流的基波分量,运用负序阻抗法排除由电压不平衡产生负序电流的影响,得到仅由故障引起的负序电流。仿真结果表明,故障引起的负序电流小于总的负序电流。

密立根油滴实验中平衡电压和下落时间关系的研究

通过分析平衡电压和下落时间的隐函数关系表达式,推导出了两者之间的直接函数表达式和变化关系。同时用数值模拟和实验验证的方法,得到这样的结论:随着下落时间的逐渐增长,平衡电压是逐渐变小的,而且变化率是越来越小。实验过程中油滴质量的减小很好地解释了两者之间的变化关系。剔除掉由于电量减小造成的不合理数据可以提高实验的准确度。