基于谐波线性化的三相LCL型并网矩阵变换器正负序阻抗建模分析

矩阵变换器具有优良的输入输出特性,在各个领域中得到了广泛的应用.为了研究矩阵变换器并网系统稳定性问题,采用谐波线性化阻抗建模法对矩阵变换器并网系统进行小信号建模,得到了具有清晰物理意义的正负序阻抗模型,再使用奈奎斯特稳定判据对系统进行稳定性分析.分析了锁相环参数设计对系统稳定性的影响.为了验证理论分析的正确性,文中在Matlab/Simulink中建立矩阵变换器并网系统仿真模型.仿真结果证明了理论分析的正确性,仿真数据表明合理的锁相环参数设计对矩阵变换器并网系统的稳定性具有重要意义.

计及变压器和线路阻抗的双馈风力发电机转子侧阻抗建模研究

双馈风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)的阻抗模型是分析和抑制风力发电机并网振荡问题的有效手段之一。在实际工程中,DFIG机组通常通过Y/D升压变压器接入输电网,但是现有的阻抗模型仅考虑DFIG本身模型,而未考虑网侧变压器以及线路阻抗对模型的影响,影响稳定分析的准确度。为了更加准确地分析DFIG风机与电网的之间交互行为,采用谐波线性化的方法,建立了计及变压器和线路阻抗的DFIG转子侧的正负序阻抗模型。该模型不但包含了异步电机、转子侧变换器、锁相环(phase-locked loop,PLL)以及控制环路,同时在建模的过程中考虑了网侧的线路阻抗和变压器对模型的影响。然后,通过频域仿真分析锁相环、变压器以及电网线路阻抗等因素对转子侧的正负序阻抗模型的影响。最后,与时域仿真结果作对比,验证了阻抗模型的正确性。结果表明:并网变压器对DFIG转子侧的正序阻抗模型的相角特性影响较大,而对幅值特性影响较小;通过DFIG转子侧阻抗模型可以预测DFIG与电网阻抗交互作用潜在的并网谐振点。

模块化多电平中压变流器阻抗分析及次/超同步振荡抑制

模块化多电平换流器适合作为中高压电网的并网接口,针对光伏中压直流汇集系统潜在次/超同步振荡问题,从频域出发,系统地建立了送端电流源型并网模块化多电平变流器的正负序阻抗模型,对并网时互联系统的稳定性作出分析。频域正负序阻抗与电网阻抗交叠预测了串联补偿下光伏中压直流汇集系统次/超同步振荡现象,并验证了频域阻抗与时域波形分析的一致性。通过控制参数优化,有效抑制了模块化多电平换流器串联补偿时次/超同步振荡现象。

适应于双馈风电场的改进故障序分量选相方法

分析了应用于双馈风电场的故障序分量选相元件的动作特性,指出受双馈感应风机特有暂态特性的影响,故障网络中双馈风电场的正、负序等效阻抗差异很大,引起故障序分量选相元件动作性能的恶化。提出一种基于故障序电压补偿的改进故障序分量选相方法,该方法通过对双馈风电场正、负序等效阻抗的实时检测自适应修正阻抗差异对选相结果的影响,改善了传统故障序分量选相元件的动作性能,并通过仿真验证了所提方案的有效性。

适用于双馈机组风电场的故障电压序分量选相元件

针对双馈机组风电场弱馈特性以及暂态特性中含有转速频率分量的问题,通过分析风电系统背侧正、负序阻抗间的差异以及对故障电压序分量分布的影响,提出了一种基于故障电压序分量的选相方法。结合撬棒保护对故障电压序分量相位的影响,修正相位偏差角,使得该选相方法受风电场弱馈性及其风电系统背侧阻抗不稳定性影响较小。双馈机组风电场侧故障电压主要由电网电压支撑,频率偏差较小,该选相方法易于实现,且具有较大的选相裕度。运用PSCAD软件进行建模仿真,结果验证了该选相元件的有效性。

交直流混联电网交流系统故障特征分析

与传统交流电网相比,交直流混联电网在故障时会产生许多新的电气特征,从而对交流系统继电保护动作行为产生不利影响。为此,以±500kV宝-德及贵-广Ⅱ直流工程为模型,在大量实时数字仿真系统(RTDS)试验的基础上,从继电保护应用的角度出发,首次系统地分析了交直流混联电网交流系统的故障特征。研究表明,故障信息中的谐波主要表现为低频分量和非整次分量,且其含量基本不随时间而衰减;由于换流器的非线性特性,使得被保护元件背侧系统正、负序阻抗的幅值和相位均不再近似相等;交流系统单一故障通常具有复故障特点,上述特征将影响选相元件、距离元件、方向元件等保护的动作性能。研究成果为适用于交直流混联电网的继电保护研制及应用提供了依据。

突变量保护对风电接入系统的适应性分析

突变量保护在传统电力系统中得到了广泛应用,其对风电系统的适应性值得深入研究。为此,对突变量保护的判据进行分析,得出其最佳适应条件,针对该适用条件结合建模仿真和现场故障录波数据对风电系统进行故障特征分析,进而研究突变量保护对风电接入系统的适应性。理论分析结果表明,背侧系统正序阻抗稳定或正负序阻抗基本相等是突变量保护的最佳应用条件;在风电系统发生故障时,风场侧等值电源的正负序阻抗不相等,且正序阻抗有较大波动,该特征将使风电系统中的突变量保护元件工作于非最佳应用条件,其保护性能大大降低。突变量保护应用于风电系统时应选择牺牲灵敏度的保守整定。

双馈风电场的弱馈性及风电接入对突变量保护元件的影响

风电场的装机容量越来越大,但相对于电网系统而言,风电场具有明显的弱馈性能.考虑有撬棒电路投入的双馈风电场,对风电场侧故障期间的序阻抗进行了分析,说明了双馈风电场正负序等值阻抗近似相等的假设不成立,并指出风电场的接入对利用保护背侧系统正负序阻抗近似相等原理的突变量选相及方向元件将会产生影响.最后,利用Matlab/Simulink软件建立了仿真模型,分析了故障期间序阻抗的特性,从序阻抗的角度验证了其对突变量保护元件的影响.

双馈风电场接入系统对电流突变量选相元件的影响及改进措施

风电作为一种新能源接入电网的容量越来越大,并且有着不同于常规电源的故障特性,这对于传统继电保护元件有较大的影响。其不同于传统电源之处主要体现在弱电源、正负序阻抗不同以及电力电子装置产生的谐波等三个方面。这对基于电流突变量的故障选相元件产生了巨大影响。本文通过分析双馈式风电场故障序阻抗特征,提出利用负序补偿电流改进单相选相元件的策略。通过分析单相接地故障电流的特点,采用了故障相电流突变量与非故障相电流突变量之差的比值进行选相的方法,提高了风电侧选相的灵敏度。本文研究问题提高了电流突变量选相元件面临风电的适应性。最后通过PSCAD/EMTDC搭建模型并仿真验证了本文所提出方法的有效性,具有一定的应用价值。

微网储能多逆变器并联负载不平衡下的均衡控制

为了满足三相储能逆变器并联带不平衡负载运行时的环流及不平衡电压控制要求,在单同步旋转坐标系(single synchronous reference frame,SSRF)控制系统模型的正、负序变换的基础上,推导储能逆变器的正、负序输出阻抗特性,分析输出阻抗与环流及电压控制间的不均衡性,即增大阻抗有利于抑制环流,而减小阻抗有利于抑制不平衡。针对上述不均衡控制问题,在SSRF控制的基础上,一方面通过引入负序补偿器适当减小负序输出阻抗,从而可有效抑制输出电压不平衡;另一方面,通过引入虚拟阻抗来增强环流抑制能力,实现环流与电压的均衡控制,具有较高的稳定性。实验结果表明理论分析和控制方案的有效性。

基于电能计量的一站式智能兆瓦箱友好接入电网关键智能控制技术研制

作为集中式新能源场站的核心部件,一站式智能兆瓦箱系统高比例并网存在设备转化低、接入电网智能交互性不强、并网产生尖峰谐振波、时变性的线路阻抗与多峰功率引发系统宽频带震荡、电压和频率失稳、稳定性降低等问题。针对上述问题,提出了基于电能计量的一站式智能兆瓦箱多电平关键控制技术模型。该模型首先将多电平智能模块、自动识别LCL滤波电流指纹、双向有功无功计量融合为兆瓦箱硬件系统,其次将基于并网电压、有功、无功电压和阻抗正负序分量分离,与电流前馈+电流环+电压环进行PI调节信号匹配,信号历经3S/2R,dq/ab与2R/2S转换输出SVM的正序与负序双矢量电压,双矢量电压再经2S/3S转化三相电压信号经外环、内环、门极控制,输出三相信号输入对应相的SVPWM控制器,对多电平智能模块三相逆变桥臂开关实现与电网同相、同频、同压逆变智能控制。实践证明,该模型较之传统模型,具有较高的转换效率、功率具有可调和双向流动性计量、稳定安全友好、清洁并网性和较高的性价比。