暂态电压稳定性及电压跌落可接受性

阐述了暂态电压稳定、暂态电压跌落可接受和暂态功角稳定三者之间的关系，把电力系统同时保持暂态电压稳定和暂态电压跌落可接受称之为暂态电压安全，把电力系统同时保持暂态功角稳定和暂态电压安全称之为暂态安全。提出在同一次仿真过程中定量评估暂态电压稳定性和暂态电压跌落可接受性，把最临界的极限值作为系统的暂态电压安全极限。

基于电压跌落安全需求的直流微电网多端协同支撑技术

量化直流电压稳定判据,在多端换流器协同下完成暂态电压支撑是直流微电网稳定运行的关键。根据直流微电网运行特性,分析功率波动、直流故障下系统运行点变化轨迹,获得系统具备暂态恢复能力下的直流电压跌落安全区间。基于直流微电网须遵循的等电量原则,根据电压跌落安全区间,计算系统允许放电电量,从而得到直流微电网量化稳定判据。在此基础上,利用交流主网、蓄电池、风机侧换流器的控制潜力,提出直流微电网的多端协同支撑技术,通过释放附加电量满足直流微电网在不同扰动下差异化的电压跌落安全需求,提升系统的暂态稳定裕度。搭建5端直流微电网仿真系统,验证所提控制策略对于直流电压的暂态支撑效果。

电网电压对称跌落时双馈风力发电系统的暂态分析与控制

通过对电网对称跌落时双馈电机内部电磁过渡过程的分析,推导出了双馈电机在电网故障情况下定子磁链、转子电压的数学表达式。提出了一种分段控制策略,把故障分为2个阶段,第1阶段采用主动Crow bar保护,使定子磁链和转子电压快速衰减;第2阶段恢复变换器的励磁控制,注入退磁电流和无功电流,有效地实现了双馈电机的故障穿越。分段控制策略缩短了Crowbar保护时间,有助于电网的快速恢复。仿真结果证实了所提出控制策略的有效性与正确性。

电网电压跌落下双馈风力发电机组暂态性能的比较分析

为了较全面地研究不同运行工况下并网双馈风力发电机组的暂态运行性能,该文基于双馈发电机电磁暂态模型,采用等效集中质量法,建立了考虑风力机和发电机之间传动轴扭转柔性的风力机两个质量块等效模型。在此基础上,基于定子电压定向的矢量控制策略,对风电机组在不同风力机输出转矩、不同电网电压跌落和不同故障持续时间下分别进行了暂态运行性能的仿真,并对风力机不同质量块等效模型的结果进行比较。结果表明,双馈风力发电机组暂态性能与风力机传动链柔性、电压跌落程度和故障持续时间等密切相关。

电网电压不对称跌落时双馈电机的暂态分析与控制

分析了电网电压不对称跌落时双馈电机的暂态性能,推导了电网故障时双馈电机的定子磁链和转子电压表达式,研究了一种双馈风力发电系统的磁链跟踪控制策略。电网故障期间定子磁链包括正负序分量和直流暂态分量,转子绕组会产生很大的电动势导致转子过流,若没有适当的保护措施,会损坏转子绕组和转子侧变换器,导致低电压穿越失败。当电网电压不对称跌落时,通过转子侧变换器的励磁控制,使转子磁链能够追踪定子磁链的变化,有效地抑制了转子电流。和其他方法相比,磁链追踪控制算法简单有效、追踪系数可控、电磁转矩振动小,是一种较为理想的低电压穿越控制方法。仿真结果验证了此控制策略的正确性与有效性。

考虑暂态电压跌落限制的直接法暂态稳定分析

提出了一种考虑暂态电压跌落限制的直接法,快速求取保证故障后电力系统电压高于限值的故障临界清除时间(CCT)。根据带约束动力系统稳定域理论,其受限稳定边界由边界上不稳定平衡点、周期轨和半鞍点的稳定流形以及部分可行域边界构成。半鞍点的稳定流形是系统受限稳定边界的重要部分,并且可以用半鞍点处的等能量面来近似。暂态电压跌落限制可以考虑为对故障后电力系统的一个约束。基于电力系统结构保持模型,寻找到了和故障相关的一个半鞍点,将持续故障轨迹和可行域边界交点的发电机角速度变为0后,就得到一个半鞍点。然后,以该点能量作为临界能量确定CCT,保证故障后系统满足暂态电压跌落约束。采用了迭代方法提高计算精度。仿真结果验证了所提出方法的有效性。

双馈电机电压跌落暂态过程分析

为了便于研究并网双馈风力发电机组低电压穿越运行的控制策略,有必要对电压跌落时双馈风电机组的暂态特性进行分析。本文利用双馈发电机定转子磁链的暂态变化机理,推导并提出了双馈风电机组在电网电压骤降时的定子暂态电流和电磁转矩的解析表达式。在此基础上,通过对表达式的分析得到影响电压跌落电磁过渡过程的本质因素。在理论分析基础上,为了验证所提电磁过渡过程的正确性,建立了1.5MW双馈电机低电压穿越控制模型,仿真结果表明:电网电压跌落时,双馈电机定子侧电流和电磁转矩与理论分析基本一致,因而可以说明本文电压跌落的分析方法能够正确地反映电压跌落过程中的电磁现象,可以为双馈电机LVRT控制策略的研究提供足够的理论依据。

电压跌落时变速恒频感应发电机电磁暂态过程分析

为了详细分析电压跌落时电机内部的电磁性能,根据变分法和电磁场理论建立了变速恒频感应发电机的数学模型,电机的端部效应以常值计入,仿真了电网电压不同跌落情况及运行状态发生变化后电机的暂态过程,分析了暂态过程中电机内部各电、磁量的变化规律。仿真结果表明定子端部漏感的大小对于定子暂态磁链影响很大,研究结果为制定提高低电压穿越能力的控制策略提供了理论依据。

自适应调节有功功率偏差的虚拟同步发电机暂态控制策略

虚拟同步发电机(VSG)控制的并网逆变器在电网电压跌落时存在功角暂态失稳及过电流现象,为此提出一种VSG暂态控制策略。根据VSG功角特性,推导出有功功率与功角暂态稳定性之间的联系,并基于VSG暂态电流特性,分析VSG无功动态响应特性与暂态功角变化的关系。在此基础上,以角频率偏差、有功功率偏差及有功功率偏差变化率三者的正负作为功角特性曲线的区间划分依据,设计出有功功率偏差系数分段自适应调节策略,通过控制有功功率偏差抑制功角增大,并对VSG输出过电流进行抑制,基于等面积准则证明了VSG的暂态稳定性。仿真分析结果表明,采用所提控制策略能够有效消除VSG控制并网逆变器的功角暂态失稳及过电流现象,且无论暂态期间是否存在稳定运行平衡点,所提策略均可确保VSG功角稳定。

电网电压跌落下DFIG电磁暂态过程及转子侧控制策略研究

以双馈风力发电机(DFIG)作为对象,对转子侧变换器的定子磁链定向矢量控制是基于假设电网电压稳定。而矢量控制下对电网电压波动时控制性能较差。对DFIG在电网电压跌落时的电磁暂态过程进行分析,仿真得出定子电流的波形与频谱分析,在控制策略中引入定子等效励磁电流,从而引入两个补偿量,重新构建控制框图并进行对比仿真分析显示,加入了补偿量的控制策略与矢量控制方法相比,转子侧的故障电流得到了抑制,提高了DFIG在电网电压跌落时的运行能力。

短路故障清除时刻直驱风电机组机端暂态过电压研究

大规模风电汇集地区的配套火电机组少,属于交流弱电网,故障后暂态过电压问题严重。2011年至今,中国西北、东北、华北等多个区域电网已经发生了数十起风电暂态过电压脱网事件,且事故中,故障恢复过电压引发脱网的风力机占比很高,其过电压程度直接影响风电场的开机容量。针对该问题,该文基于典型低电压穿越策略建立永磁直驱风电机组(PMSG)并网模型,研究弱电网条件下送出线路短路故障清除时刻PMSG机端暂态过电压的影响因素。结果表明,PMSG暂态过电压与风电机组容量、电压跌落程度及锁相环动态特性等因素有关,根据某实际直驱风场搭建仿真系统模型验证了该结论。

电压跌落时双馈电机电磁暂态过程仿真与分析

双馈风力发电机(DFIG)因其具有优良的发电运行性能,在目前的风力发电中得到了广泛地应用。为了研究其不同数学模型在电压跌落故障时的暂态特性,该文以MATLAB/SIMULINK为仿真平台,分别建立了DFIG完整的五阶数学模型及忽略定子磁链暂态变化的三阶模型,在此基础上搭建了相应的风电系统仿真模型,并对风电系统在相同电压跌落幅度时的电磁暂态过程进行了仿真研究。仿真结果表明,DFIG的五阶数学模型在电压跌落时的暂态响应更为清晰和细致,能更精确地表征其在电压跌落时的暂态响应过程。

电网电压跌落下无刷双馈发电机低电压穿越控制

电网电压跌落的瞬间,风力发电机定子和转子产生冲击电压和冲击电流,对电网安全造成影响。为实现无刷双馈风力发电机低电压穿越,保证风电机组在电网电压跌落下不间断运行,对电网电压跌落下无刷双馈发电机定子电压和电流进行暂态分析,搭建了无刷双馈发电机在功率绕组静止坐标系下的数学模型,推导并分析了电网电压跌落瞬间其功率绕组磁链、控制绕组电压动态变化过程,并提出一种积分滑模直接功率控制与故障穿越控制相结合的控制策略,完成无刷双馈发电机低电压穿越控制。通过MATLAB/Simulink和半实物仿真试验平台进行验证,仿真和试验结果证明所推导功率绕组磁链和控制绕组电压动态变化过程的正确性及控制策略的有效性,该控制策略有效抑制了定子控制绕组侧电压和电流畸变,提高了无刷双馈发电机的低电压穿越性能。

电压跌落时变速恒频感应发电机电磁暂态的过程分析

通过构建变速式恒频感应发电机的数学模型,模拟电网电压在不同跌落状况和运行状态下电机的暂态工作过程,通过发电机端部效应的常值计算,解析暂态工作过程中电动机内各电磁量的变化。模拟结果显示,定子端部漏感对定子暂态磁链负面影响较大。该研究结论可为制定提高低电压穿越能力的控制策略提供参考。

电压跌落时带有Crowbar电路的双馈感应发电机的瞬态分析

为了研究双馈感应发电机对电网电压跌落的适应能力,以及其实现低电压穿越的功能,文章通过将由向量法求出的瞬态电流与由等效电路法求出的稳态电流进行叠加而得出的定子、转子故障电流的近似解析式,来分析在定子端三相对称电压跌落、转子侧变换器断开、投入Crowbar电路情况下的双馈感应发电机内部的电磁关系变化过程。此外,在理论分析的基础上,文中建立了2 MW双馈感应发电机的PSCAD模型,且在7.5 kW双馈风力发电测试平台上进行了实验验证。仿真和实验结果表明,这种通过瞬态电流和稳态电流进行叠加的方法而求得的双馈感应发电机故障电流的近似解析表达式可以准确地反映出双馈感应发电机磁链和电流的瞬态变化。

考虑故障限流的VSG暂态功角稳定控制方法

当电网发生严重故障时,虚拟同步发电机(VSG)易发生功角失稳并导致故障电流越限,现有方法大多忽略功角失稳与故障过流之间的内在关联性而将二者单独处理,导致二者难以同时解决.为此,分析了VSG的暂态功角特性和故障电流特性,阐释了产生上述问题的原因及相互关系;基于相图理论分析了多影响因素下VSG的暂态功角稳定性,提出了一种考虑故障限流的VSG暂态功角稳定控制方法,该方法在自适应调节有功功率指令以保持功角稳定的基础上联合调节无功调压系数,并引入准静态近似虚拟阻抗,同时实现了故障期间VSG的暂态功角稳定和全故障限流.仿真和实验结果验证了理论分析的正确性及所提控制方法的有效性.

配电系统电压跌落研究

从配电系统的电压跌落问题入手,着重对配电系统接地方式与电压跌落传播进行了分析,并确定了低压用户侧的暂态电能质量监测与装置设计方案,最后结合配电线路全线速切保护实例,对实际应用中电压跌落问题的解决进行了研究。

考虑开机措施的暂态电压预防控制两阶段优化方法

随着直流系统和本地新能源对常规电源的置换效应加剧,预先提升常规电源无功出力增加了受端负荷中心基态电压过高和动态无功储备不足的风险。因此,提出一种考虑开机措施的两阶段启发式优化方法求解暂态电压跌落安全预防控制模型。根据暂态电压最薄弱母线筛选故障,基于性价比指标筛选措施,以减小计算规模。先进行预留部分无功可调空间的常规容抗器投退措施和发电机无功出力调整措施优化,若电压安全裕度改善效果不明显再进行开机措施及减有功出力平衡机组措施优化。在优化过程中,采用组合优化和枚举并行的方式提高计算效率。最后,通过某实际电网的算例分析验证了所提方法的有效性。

传动链模型参数对双馈风电机组暂态性能影响

为了较准确地研究并网双馈风电机组机电耦合作用对其暂态性能的影响,考虑风力机和发电机之间传动轴扭转柔性因素,采用等效集中质量法,建立风力机传动链的等效为两个质量块模型。基于并网双馈风力发电机组的功率控制策略和电磁暂态模型,在电网电压跌落故障下,对采用两个等效质量块传动链模型时的机组暂态运行性能进行仿真,并和不考虑传动链柔性的等效为一个质量块模型时的结果进行比较。应用传动链柔性模型,选取不同参数值时的机组暂态效果进行仿真比较和分析。结果表明:考虑风力机传动链柔性有助于准确分析双馈风力发电机组暂态性能,其暂态性能和传动轴系刚度系数、风力机和发电机惯性时间常数密切相关。

双馈风力发电场对电网暂态无功补偿的研究

双馈风力发电机组可以根据电网需求调节风电场的无功功率,但是其控制属于调度管理层次,是分钟级或更长时间尺度下的无功控制技术。本文主要提出了一种用于双馈风力发电场的暂态无功补偿控制技术,针对电网故障时并网母线电压异常波动,运用所提出的控制策略,实现系统暂态意义下的无功调节并有效地抑制电网电压跌落。通过MATLAB/Simulink进行建模,对比说明电网故障时引入暂态无功补偿控制技术的效果,仿真和实验结果验证了该控制策略的有效性。