柔性直流输电换流站的同步电机模拟特性分析

简要介绍了柔性直流输电换流站的同步电机模拟控制策略,通过在传统下垂控制中专门加入一阶惯性环节实现了换流站的同步电机模拟。换流站不仅可以实现一次调频的静态特性,还能够模拟同步发电机的转子运动方程。对同步电机模拟控制策略进行了理论分析,指出了各控制参数对换流站特性的影响。通过将频率偏差的积分值加入到换流站的有功功率指令中,换流站可以实现二次调频功能。在PSCAD/EMTDC软件中建立了双端柔性直流输电系统的详细仿真模型,通过2个仿真案例下的多个复杂工况的仿真,验证了换流站在同步电机模拟控制策略下,具有增加系统惯性、提供频率支撑等功能,可以显著提升换流站适应电网复杂工况、安全穿越电网故障的能力。

基于负虚理论的低压多端直流配电系统VSC换流站控制策略

在低压多端直流配电系统中,从站换流器的定功率运行模式及负载的恒功率特性会降低系统阻尼,引发直流电压振荡,降低系统的稳定性和抗干扰能力。针对上述问题,该文提出一种基于负虚理论的双闭环控制策略,实现对系统直流电压振荡的抑制。首先,对低压多端直流配电系统中电压源换流站(voltage source converter,VSC)主站特性进行分析,并建立其数学模型。其次,分析VSC主站的负虚特性,设计严格负虚器来抑制直流电压振荡。分析闭环控制系统的稳定性,提出控制器参数整定范围,并通过奈奎斯特定理对比负虚控制策略与传统PI控制器的控制裕度。最后,通过Matlab/Simulink以及RT-Lab进行典型三端口低压直流配电系统的仿真及硬件在环实验,验证了所提控制策略的有效性和可行性。

海上DFIG风电场的VSC-HVDC控制策略

电压源换流站的柔性直流输电(VSC-HVDC)是理想的风电场电能输电方式。分析了双馈发电机(DFIG)和VSC-HVDC系统在dq轴旋转坐标系下的暂态数学模型,并结合风电场自身特点对两端换流站提出了控制策略。首先,风电场侧的换流站控制系统输出的交流母线电压幅值和相位稳定,采用定交流电压控制,并通过补偿量的设计有效抑制了风电场风速变化导致的电压波动,使风电场工作于稳定状态。电网侧的换流站控制系统直流电压稳定,内环电流控制器采用反馈线性化思想使控制系统化为线性,并实现对dq轴电流的解耦控制,提高了控制器性能。最后,基于数字仿真验证了控制策略。结果表明其控制策略具有良好的控制效果。

基于VSC-HVDC的风电场故障穿越控制

针对我国面临的风电长距离输送问题以及直流输电系统多端化发展格局,提出基于三端直流输电系统的风电并网传输方案,并对其正常运行、风速波动和电压源换流站故障穿越等运行模式及其控制策略进行研究.通过功率外环控制实现风电场和备用电厂换流站间的自动切换,将多余功率转移至第三端输电线路,从而减小风电场换流站输出功率的过量积累,同时避免逆变换流站发生短路故障引起的直流母线泵升电压,配合电流内环的限幅给定控制,有效抑制换流站输出过电流.利用PSCAD/EMTDC仿真平台搭建基于甘肃酒泉某风电场的三端VSCHVDC输电系统,验证控制策略的正确性与可行性.

多虚拟同步发电机接入对电力系统机电振荡模式的影响

以多个虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）控制的电压源型换流站接入交流系统为研究对象,建立含多个VSG的闭环系统线性化互联模型,分析多个VSG接入对电力系统机电振荡模式的影响,包括VSG接入对发电机机电振荡模式的影响和VSG接入对另一个VSG机电振荡模式的影响。采用阻尼转矩分析法揭示多个VSG接入对电力系统机电振荡模式的影响机理,并进行理论验证,得出：当VSG控制子系统的开环模式与交流子系统的机电振荡模式或者与另一个VSG控制子系统的开环模式接近时,子系统间将产生强动态交互过程,导致闭环模式相互排斥,降低系统机电振荡模式的阻尼甚至引发机电振荡。最后,对多个VSG接入的交流系统进行非线性仿真,验证上述结论,给出参数设定建议。

基于虚拟阻尼指标的柔性直流电网小信号稳定性分析

近年来柔性直流电网得到了广泛关注和快速发展,柔性直流电网的稳定是保证交直流混联电力系统正常运行的重要前提。文中针对柔性直流电网,首先建立了不同控制方法下电压源型换流站和柔性直流电网的线性化模型,构建了以柔性直流电网中直流电压振荡模式为分析目标的柔性直流电网线性化互联模型。基于此,提出了一种物理意义更加明确的虚拟阻尼分析法,并对其概念和原理进行了介绍。然后,提出了能够评估电压源型换流站控制对柔性直流电网稳定性影响大小的虚拟阻尼指标,定量刻画了不同控制方法下电压源型换流站对柔性直流电网中直流电压振荡模式的影响。进一步,基于该虚拟阻尼指标,提出了适用于柔性直流电网中换流站控制参数的协调优化方法,提升了直流电网的小信号稳定性。最后,以一个三端柔性直流电网为例,详细展示了电压源型换流站虚拟阻尼的计算方法,并在包含下垂控制的复杂十端柔性直流电网中验证了多换流站参数优化方法的有效性及其相比于传统参数优化方法的优势。

VSC-HVDC输电系统的特点与应用

轻型直流输电系统是基于VSC技术的新型直流输电技术。介绍轻型直流输电基本原理,对比轻型直流输电技术与传统直流输电技术在结构和功能方面的区别,阐述轻型直流输电的优点,并对其应用进行总结和展望,以期为轻型直流输电技术在我国的应用和发展提供一定参考。