永磁直驱风机基于虚拟同步技术的高、低电压连续故障穿越策略

“双高”电力系统中,并网风机机端故障电压越发呈现高、低连续振荡的特点,这增加了机组穿越难度和脱网概率。该文基于虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)技术设计了一种直驱风机高、低电压连续故障穿越策略:有功控制通过改进VSG技术设计功率补偿项,对外增加系统频率支撑,对内减少母线电压波动;无功控制以行业标准为依据,通过向电网注入无功电流支撑电压恢复。其中,低穿时通过超速限功率、紧急变桨等变功率跟踪方法快速、精准平衡有功流动,高穿时通过动态调节直流母线电压增加网侧逆变器可控性,以此提高机组故障连续穿越能力。相较于传统电流源特性的双闭环控制,应用电压源特性的VSG技术有利于提升故障期间风机的电网支撑作用。设计的穿越策略可持续性更强,能承受长时间、多频次、大范围的连续故障电压冲击,提高了机组在恶劣工况下的并网生存能力。最后结合Matlab/Simulink仿真平台进行实验验证。

基于虚拟同步机的电动汽车快速充电控制技术

随着电动汽车扩张式发展,电动汽车快速充电技术受到越来越多地关注。电动汽车动力电池需要通过变流器接入电网实现并网和功率传输,大量电动汽车快充过程中变流器传输功率波动很大,而传统的控制策略虽然响应迅速,但是缺少惯性和阻尼支撑,因而对电网的冲击很大。针对该问题,提出了一种基于虚拟同步机的电动汽车快速充电控制技术,在兼顾快速充电的同时,通过模拟同步电机的惯量和阻尼特性,平抑传输功率的波动,改善并网点电能质量。最后,在 MATLAB/Simulink中搭建了电动汽车快速充电系统,验证了该方法的有效性和准确性。

基于虚拟同步机技术的船舶岸电电源控制策略

本文引入虚拟同步发电机技术,针对有功频率控制、电压无功控制以及电压电流控制分别进行优化。并通过小信号模型分析阻尼系数对岸电系统输出的影响,进而制定了船舶岸电电源自适应阻尼控制策略。最后,在PSCAD/EMTDC中进行仿真对比验证,仿真结果验证了船舶岸电电源自适应阻尼控制策略的有效性。

基于虚拟同步发电机的光伏逆变器电压暂降自适应补偿控制策略

光伏出力的交替性、波动性、不可控性导致配电网三相电压不对称,容易导致配电网电压暂降故障。为改善配电网电能质量,提出基于分序虚拟同步发电机技术的光伏逆变器电压暂降自适应补偿控制策略。分析配电网电压暂降故障对光伏发电并网点的影响特性,建立正、负序功率控制的虚拟同步发电机模型,并提出负序无功功率对故障电压的自适应电压补偿策略,实现虚拟同步发电机对负序功率的控制。所提控制策略易于实现,可适用于不同暂降情况下的电压补偿。最后,通过Matlab/Simulink仿真表明,所提控制算法提高了配电网并网点电压稳定性,验证了该方法的有效性。

面向新型电力系统的电力电子变流器虚拟同步控制方法评述

双碳目标的实现需要构建以新能源为主体、源网荷储融合的新型电力系统,同步发电机的减少必然导致电力系统惯量和阻尼逐渐降低,进而带来电力系统稳定性问题,虚拟同步控制是提高新能源对电网主动支撑能力的有效手段。整理了国内现有新能源并网标准中对虚拟同步机支撑电网的要求,全面梳理了虚拟同步控制技术的研究动态和已有成果,归纳了电压支撑和功率支撑2类虚拟同步控制实现过程及其优化。并建立了其他电网支撑控制策略与虚拟同步控制技术的等效关系,从参数设计的角度将其统一在虚拟同步控制框架中。最后,对虚拟同步控制技术在新能源主动电网支撑中的应用做出了展望。

弱电网矿区下构网型储能控制技术研究

矿区通常地处偏远、电力基础设施薄弱,随着可再生能源发电的占比提高,导致矿区电网呈现弱电网特性。文中提出了面向矿区复杂电网工况的储能控制技术,实现了矿区电网稳定性的提升。首先,文中研究了储能在矿区电网中供电结构及工作模式。其次,针对VSG控制技术在孤岛应急运行模式和弱电网并网运行模式下的运行特性进行分析。再次,针对弱电网下的VSG并网稳定性缺失的问题,提出了改善弱电网下电压稳定性的构网型VSG控制策略,并提出了一种预同步切换策略减少矿区电网工况切换状态过程中的暂态冲击。最后,对所提方法进行仿真案例分析,仿真结果表明所提控制策略能够有效提升矿区电网的稳定性,实现了并离网切换的平滑过度和负荷冲击下的储能瞬时响应,提升了弱电网矿区下的储能系统动态特性。

基于优化滑模控制的DD-PMSG并网逆变器不平衡暂态高电压故障穿越

为解决电网不平衡高电压易导致直驱永磁风电机组发生脱网事故的问题,提出了应用滑模控制、虚拟同步电机技术和正、负序电压电流双闭环PWM控制相结合的优化策略。通过对网侧电压电流在dq坐标系下正、负序解耦,在非对称故障下建立序分量电流和功率的关系,计算得出正、负序电流指令值,控制有功减少系统的频率波动,调节无功支撑并网点电压恢复;将电流内环输出作为电压外环部分控制量的输入,对电流内环PI控制优化成滑模控制,增强并网逆变器的稳定性。仿真实验表明优化控制方法的有效性。提高了永磁直驱风电并网系统在不平衡高电压时故障穿越能力和运行稳定性。

考虑可再生能源接入的多端MMC交直流混合系统协调控制

模块化多电平变换器的零转动惯量特性,使其无法对交流电网的频率波动提供支撑,导致交直流混合系统的整体惯性下降,影响并网系统的动态性能与稳定性。文章将改进功率-电压下垂控制与虚拟同步机技术相结合,提出一种新型功率协调控制策略。在系统直流电压稳定的情况下,对交流电网进行频率调节,同时对各变换器间的功率进行合理分配,无需通讯系统即可建立有效的能量管理体系。与传统双闭环控制进行对比试验,结果表明,所提控制策略有效解决了系统由低惯量、欠阻尼引起的动态性能与稳定性的问题。

虚拟同步机技术在电动汽车充电桩中的应用

文章研究将虚拟同步机技术应用在电动汽车充电桩的三相可控整流器中,使电动汽车具备虚拟的惯性、阻尼和同步机制,自动参与电网稳定运行的调节,并通过模型研究和实验分析验证该技术的优越性和可行性。应用虚拟同步机技术的电动汽车充电桩将电网运行状态作为反馈,能够根据电网电压、频率变化快速进行调整,实现有功、无功功率的自主交互,对功率振荡起到有效的抑制作用。该技术的应用能够在最大程度上降低大规模电动汽车接入对电网稳定性的影响,实现电动汽车与电网的互动,并能够有效解决智能化电力系统中系统惯性缺失的问题。

基于直流电压信号的光储系统协调控制策略

在以光伏系统、储能装置、并网逆变器、交直流负荷构成的光储系统基础上,分别对离网和并网两种运行方式的控制策略展开研究。考虑到光伏装置的随机性、储能装置的充放电属性和负载多变的现象提出直流侧电压分层控制方式。以直流电压幅值为依据,协调储能装置自适应下垂控制,同时网侧双向变流器采用虚拟同步发电技术,能较好地稳定直流侧电压,降低系统内部功率冲突,保证内部功率交换的稳定。最后通过MATLAB/Simulink在离/并网模式下,分别仿真验证系统协调控制策略的有效性。仿真结果表明:在离网模式下,与下垂控制进行对比,虚拟同步技术的引入使得系统具有较强的鲁棒性;协调控制策略保证了系统稳定并实现储能装置的有效利用。

风电参与电力系统调频综述

目前风电并网运行渗透率逐步增大,利用风电参与电网频率调整,增强系统运行的稳定性已经成为国内外研究的热点问题。综述了风电参与系统频率调整的控制策略研究进展,对比研究了虚拟惯性控制、下垂控制、转子转速控制、桨距角控制、附加储能系统等不同控制策略,明确了各种控制策略的原理、优缺点以及适用范围。分析了风电场内不同风机之间的协调控制算法以及风机与其他常规机组之间的协调配合控制。阐述了智能算法、虚拟同步发电机技术给风电调频带来的新思路以及电压源型高压直流输电技术的应用给风电调频带来的挑战。最后,展望了未来研究的重点内容:源荷双侧的高度不确定性对风电调频的影响;风电调频算法参数整定的依据;风电参与系统调频容量的评估方法。

MMC-HVDC提升交流电网频率稳定性的改进控制策略

为提高基于MMC的柔性直流互联系统(MMC-HVDC)受端电网的频率稳定性,提出了一种基于直流频率限制器(frequency limit controller,FLC)及改进虚拟同步发电机技术(virtual synchronous generator,VSG)相结合的受端MMC改进频率支撑控制策略。受端电网发生功率扰动时,采用本文所提改进频率控制的受端MMC可为受扰电网提供紧急功率支撑,不仅可以改善受端交流系统的阻尼和频率振荡,还能实现直流系统稳态传输功率可控。理论分析和PSCAD/EMTDC仿真结果均验证了本文所提控制策略的有效性。

阻抗隔离型中压并联式UPS控制策略研究

UPS作为高敏感、大容量负荷的电力保障设备,能在电网受到扰动或发生故障时为负荷提供安全可靠的供电。提出了一种适用于并联连接至中压配电网的阻抗隔离型UPS的控制设计思路。为使UPS外部输出特性兼具响应速度和抗扰性能,内部三相逆变器采用了基于电压控制型虚拟同步发电机技术的功率控制及电压电流双闭环控制,配合电网电压和频率偏差响应,保证负载电压稳定,并实现网侧接近单位功率因数运行;设计了电网故障的隔离及故障恢复后的准同步并网控制策略,实现UPS系统离并网过程的无缝切换。最后在PSCAD/EMTDC上搭建了UPS系统运行的仿真模型,验证了所研究拓扑及控制策略的有效性和可行性。

高渗透率光伏参与电力系统调频研究综述

光伏发电的波动性和随机性会造成高渗透率光伏发电系统输出功率随机波动,进而加重了电网频率调节负担。同时高比例光伏发电接入系统,会替代部分常规机组,进一步削弱了电网调频能力。针对高比例光伏并网对电网频率稳定带来的全新挑战,分析了光伏发电接入系统对电网频率稳定性的影响机理。介绍了当前光伏发电参与系统频率调节的技术路线。最后,结合当前我国电网和新能源发展实际情况,展望了今后需要进一步关注的问题。

基于转动惯量自调节算法的微电网VSG控制

为了解决传统微电网电能系统的低阻尼、低惯量不足,优化负载波动对微电网造成的冲击,提出了基于转动惯量自调节算法的微电网虚拟同步发电机技术(virtual synchronous generator,VSG)控制,提出的转动惯量自调节算法优化功率变化与频率调节之间的矛盾;同时为了改善逆变器输出的电能质量,使系统更好地对基波信号实现无静差跟踪,采用MATLAB/Simulink仿真工具,模拟微电网差异化功率负载突变,通过对比分析VSG控制与传统控制策略对系统频率调节、功率调节及电能质量等多个方面的影响,结果证明提出的算法可有效提高逆变器输出电压频率在微电网孤岛运行条件下的抗负载干扰性,优化逆变器输出电能质量。

含多种分布式电源的微电网的基础建模及控制策略

当下,世界能源短缺情况日益加剧,环境污染问题日益严重,可再生能源的高效利用成为全世界可持续发展的重要研究课题。在电力应用方面,电力的需求不断增大,传统的发电方式和电力格局已然不能适应未来电力市场的需求。因此,新能源发电以及含新能源电源的微电网是未来电网的发展趋势。基于此,概括了微网的运行方式、建模方法以及控制方法,总结了目前微网研究方面的一些不足。