电网不平衡状态下风电机组运行控制中电压同步信号的检测

大型风电机组所联电网并不理想,时有故障发生,给并网风电机组运行控制提出更高要求。为了增强风电机组可靠运行能力,必须对各种故障下电网的频率、相角和幅值进行准确、快速地检测,以便控制系统及时采取应对措施。作为风电机组不对称运行的前期研究,本文在充分研究现有锁相环(PLL)技术的基础上,提出了一种能够同时跟踪电网电压正、负序分量的新型双dqPLL方法,并通过仿真和实验验证了其优越的性能。该方法对电网不对称状态具有较强的检测能力,能为电网不对称故障下风电机组运行控制提供实施依据。

电网电压不对称条件下的电压同步信号的检测

在分析传统软件锁相环工作原理和负序分量影响锁相环检测性能的基础上,提出了一种改进的软件锁相环,设计了一种在传统软件锁相环的基础之上,正负序分量分离的方法来消除负序分量的干扰。理论分析和仿真试验结果表明了其可行性,该方法能够消除负序分量转换而来的2次谐波,在动态相位跟踪及不平衡电压检测方面的性能有了显著改善。

一种改进型基于二阶广义积分器锁相环的电网电压同步信号检测方法

针对基于双二阶广义积分器锁相环(Daul Second-Order General Integrator PLL,DSOGI-PLL)无法滤除直流分量和对低次谐波分量衰减能力较弱的问题,对DSOGI-PLL进行改进。通过在基于SOGI单元的移相电路中引入求差节点的方法来滤除直流分量;通过分析不同次数的谐波经过dq变换后的特点,采取平均滑动滤波(Moving Average Filtering,MAF)对谐波进行滤除。利用MATLAB 2019b软件搭建仿真模型,仿真结果表明,改进后的DSOGI-PLL能有效滤除电压中的直流分量和谐波分量,在电网电压受到扰动的情况下能快速准确地提取电网电压同步信息。

基于幅值计算的电网电压同步信号检测

针对目前电网电压锁相算法计算复杂、响应速度慢的缺陷,本文提出了基于幅值计算的电网电压同步信号检测算法,该算法的设计思路是当电网电压波形畸变较小时,得到一种快速跟踪电网电压同步信号的算法。本文首先介绍了满足快速性要求的电网电压同步信号检测算法原理,然后给出了三种计算电网电压幅值的算法,并对它们进行了对比分析,最后通过仿真和实验分别验证了本文提出的三种电网同步信号检测算法在检测电网电压同步信号上的有效性。

基于改进型SOGI-FLL电网电压同步方法的研究

文章提出了一种基于改进型SOGI的电网电压同步方法,在准确快速地获取电网电压频率、相角,以及正负序分量信息的同时能消除传统方法中由于直流偏置而引起的同步误差。分析了SOGI-FLL的工作原理、稳定性及改进方法,并进行了仿真与实验。仿真和实验结果表明所提出的改进型SOGI电压同步方法在电网电压非理想情况下具有良好的适应性及动态性能。

弱电网下自同步电压源低电压穿越双模式切换控制方法

针对弱电网情况下自同步电压源在低电压穿越时的瞬态过电压和过电流问题,推导电网阻抗、角度跳变、电压跌落深度下的数学方程,并分析影响过电压和过电流的关键因素,进而提出一种自同步电压源低电压穿越(LVRT)双模式切换控制方法,当电网正常运行时采用自同步电压源均衡控制方法,该方法基于虚拟阻抗并通过模拟阻抗来实现平衡电压环和电流环的控制能力;当电网处于电压跌落状态时采用基于强电流控制的LVRT模式,可有效提升电压跌落瞬态、低电压穿越过程以及电压恢复阶段的平滑过渡能力。并提出一种电压恢复控制策略,该控制策略基于多状态反馈跟随器,可有效抑制过渡过程中电压与电流瞬时变化,通过相位突变补偿控制策略抑制瞬态过电流冲击,帮助电网电压恢复。最后,利用Matlab/Simulink建模仿真软件验证该控制方法的可行性和优势性。

计及辐照波动的光伏自同步电压源直流电容选型方法

光伏自同步电压源型并网逆变器因其模拟同步发电机的频率及电压控制特性,可显著改善新能源发电系统的并网稳定性;而其直流电容可支撑辐照波动下逆变器交直流侧的有功功率差额,从而平抑直流电压波动,对逆变器的直流电压稳定性尤为重要。为此,提出了一种计及辐照波动的光伏自同步电压源直流电容选型方法。通过对光伏自同步电压源系统进行暂态建模,构建了辐照度与直流电压的关系模型,并在此基础上提出直流电容选型方法。所提方法可准确预测和评估辐照波动下的直流电压变化,有效避免直流欠压,实现光伏自同步电压源在辐照波动下的直流电压稳定。算例及仿真验证了所提方法的有效性。

新能源并网逆变器自同步电压源控制方法

针对并网模式下的主动支撑和电流控制等问题,提出一种新能源并网逆变器的自同步电压源控制方法。首先,基于系统有功和无功功率,采用具有自同步特性的频率和电压主动支撑控制方法。其次,采用基于PIR调节器的平衡电流控制,一方面调节新能源并网逆变器自同步电压源的内电势与电网电压之间的阻抗特性,另一方面提升电网不平衡和扰动条件下的电流控制能力。此外,提出了直流侧电压防崩溃控制策略,能够有效应用于光伏自同步电压源系统中,提高了光伏电池输出电压的稳定性。仿真与实验结果表明,所提方法兼顾了电网自同步特性和电流的控制能力,优化了三相不平衡和扰动下的电流质量,提高了新能源并网逆变器的整体性能。

构网型光伏自同步电压源控制策略研究

为提升光伏发电并网适应性以及在极弱电网工况下的频率电压支撑能力,提出并研究了一种构网型光伏自同步电压源控制策略,阐述了其基本工作原理,给出了其关键控制方程、工作模式及切换逻辑。所提构网型光伏自同步电压源逆变器不仅可向电网提供必要的频率及电压支撑,并可在电网发生故障时,具备独立向关键负载供电的构网能力。最后通过搭建的500 kW构网型光伏自同步电压源硬件在环实验平台充分验证了所提控制策略的有效性和正确性。

光伏虚拟同步机低电压穿越的预同步控制策略

虚拟同步机(VSG)光伏并网发电技术是一种新型的新能源发电模式。然而,在电网故障时,其技术不具有低电压穿越(LVRT)的能力,导致电网电压暂降且难以恢复原来的幅值,电流幅值越限,对系统造成一定的危害。因此,将LVRT技术与VSG技术相结合可以解决由系统故障引起的电网恶化问题,但这两种策略在切换时会产生前后相位不一致、电流幅值波形难以恢复到原幅值等问题。为此,提出一种预同步控制策略。通过引入相角预同步和VSG输出电压预同步,有效地避免了两种模式在切换过程中导致的相位和幅值不一致,提高了电能质量和系统的稳定性。在Matlab/Simulink中仿真,其效果显著。

基于全状态模型的自同步电压源并网系统频率稳定分析

使用自同步电压源控制方式的新能源是提升高比例新能源电力系统频率稳定的重要措施。针对自同步电压源并网系统,基于近似全状态模型,通过状态变量时域响应的解析解得到系统频率相关特征量与系统参数的量化关系。首先,将频率稳定问题转化为二次特征值问题,证明了系统惯量减小会降低系统频率惯量响应阶段的抗扰动性。其次,将自同步电压源模型与同步机模型参数进行对应,证明了调速器的作用相当于增加系统阻尼,能够减小受扰动后系统频率的稳态频率误差。然后,提出了一种满足预设频率动态安全要求的自同步电压源新能源虚拟惯量和下垂系数估计方法。最后,在10机39节点算例中验证了所提方法的正确性和有效性。

电网电压矢量定向的三相异步电机同步切换控制策略

鉴于大容量三相交流异步电机在进行变频-工频切换瞬间存在较大的电网冲击电流,提出一种基于电网电压矢量定向的同步切换控制策略,并采用电力电子开关与交流接触器并联的电路拓扑实现电机变频-工频的同步切换。该控制策略在电网电压同步坐标系下检测到变频器输出线电压空间矢量的相位为30°电角度时触发电力电子开关和交流接触器进行同步切换。实验结果表明该控制策略可精确捕获电机同步切换的最佳时刻实现零相位误差切换,电力电子开关可大幅缩短切换时间,提高了切换控制精度和系统对不同电机及负载的适应性。

电压畸变条件下静止无功补偿器同步方法研究

提出一种用于静止无功补偿器(SVC)控制的电压同步方法,即基于序分量的同步坐标轴锁相环(SBSRF-PLL)方法。该方法通过坐标变换,获取了电网三相电压相对于锁相环的角度,故能够完全消除传统同步坐标轴锁相环的锁相误差。在电网电压存在谐波、不平衡、频率变化等畸变情况下,采用SBSRF-PLL方法能够快速、准确地跟踪电压正序分量相位,并具有较强的鲁棒性。仿真结果证明了该方法的可行性和有效性。

基于同步电压源的微电网分层控制策略设计

提出了一种基于同步电压源的不同时间尺度的分层控制策略。在一次控制中,分析了传统同步电压源控制存在的无功功率均分问题,采取增大下垂系数法提高功率均分的精度,这种方法适用于带本地和公共负载的各种拓扑结构的微电网;在二次电压和频率控制中,详细给出了下垂曲线二次调整量的计算方法,提高了系统的电压和频率质量;此外,在二次控制中,还提出了基于同步电压源的无缝切换和联络线功率控制方法,在微电网并网同期过程中能够维持各微源的功率均分关系,在微电网并网运行时能实现微电网和主网之间的联络线功率控制,并使各微源按比例均分负荷和联络线功率。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真验证了所提出的控制策略的合理性。

基于同步电压相量的故障定位新方法

提出一种利用同步电压相量进行输电网络故障定位的新方法。该方法首先运用对称分量法和线性叠加原理建立故障后的附加正序网络并且定义了故障点的匹配指标,进而基于该指标运用遍历搜索方法寻找故障点位置。该算法仅利用电压相量进行计算,因而能避免因电流互感器饱和导致的误差影响,且仅需少量的同步相量测量单元配置。基于PSCAD的仿真实验表明该方法能够有效地定位任意电网结构的短路故障,并且不受故障类型、过渡电阻等因素的影响。

专用于抑制次同步振荡的次同步电压调制策略

针对并联接入系统的电压型逆变器提出一种专用于抑制次同步振荡的次同步电压调制策略。基于复转矩系数法推导了采用该方式抑制由串补引发的次同步谐振时提供的近似电气阻尼。分析结果表明,当接入点系统电压与电压型逆变器输出的次同步电压之间的相位差满足一定条件时,可使得逆变器提供正的电气阻尼。分析了影响此正的电气阻尼大小的相关因素。利用dq变换对电压型逆变器的控制器进行了设计,通过解耦控制,实现了抑制次同步振荡、维持逆变器直流侧电压的目的。测试信号法及时域仿真法的仿真结果表明,这种基于并联电压型逆变器的次同步电压调制策略能够有效阻尼系统的次同步振荡。

电池管理系统中电压电流检测不同步对电池内阻辨识影响的分析

针对当前电池管理系统中普遍存在的电压电流检测不同步问题,引入锂离子电池内阻等效电路模型,采用递推最小二乘算法实现对电池内阻的在线辨识。开展了基于Simulink的仿真分析,并着重讨论了各种客观因素如不同步程度、采样步长、采样噪声对内阻辨识的影响。

分布式微电网自同步电压源并列运行策略

分布式能源的高渗透率使集中式微电网的弊端逐渐显现,因此分布式微电网受到广泛关注。针对目前分布式微电网中鲜有关注的微源与交流母线连接线路末端的功率耦合及下垂系数不可控问题,基于控制量本地性原则,提出考虑下垂系数精确控制的改进VSG控制策略,实现线路末端功率解耦及期望的下垂特性。然后,结合虚拟转子特性匹配方法,在无需附加改进无功控制的前提下,从静态与动态两个角度实现各并联逆变器功率的合理分配。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台验证该方法的有效性与可行性。所提控制策略与匹配原则使逆变器具备自同步特性,形成自同步电压源,赋予分布式微电网较高的自稳性、自主性以及鲁棒性,保证微电网的稳定运行。

自同步电压源逆变器控制策略研究

新能源发电在电力系统中渗透率不断提升给电力系统的稳定性带来了影响。为提高电力系统稳定性,这里研究和讨论了自同步电压源逆变器控制策略。利用同步发电机转子运动方程、一次调频调压特性,虚拟同步机的"惯量",建立自同步电压源逆变器的数学模型,研究了自同步电压源逆变器有功/频率动态响应特性,并分析了主要控制参数对系统稳定性及动态响应的影响。仿真和实验表明,自同步电压源逆变器在外特性上近似等效为一个同步发电机,具有良好的调频调压性能,能很好地适应电网的运行要求。