海上风电场经柔直送出系统的虚拟导纳中频振荡抑制策略

随着柔性直流输电技术在远海风电的广泛应用,海上换流站接入远海风电场时出现了中频振荡现象,严重危害系统安全稳定运行。为此,提出了一种基于虚拟导纳的中频振荡抑制策略。首先,采用模块化状态空间法建立了海上风电场经柔直送出系统的小信号模型。然后,采用参与因子分析方法揭示了影响中频振荡的关键因素,并分析了各关键因素对中频振荡的影响特性。在此基础上,提出在柔直控制系统中添加虚拟导纳的阻尼控制策略,并基于阻尼控制器对中频、LCL振荡的差异影响划分了控制器参数的稳定域。最后,在Matlab/Simulink中搭建时域仿真模型。结果表明,所提策略在系统不同运行工况下均可有效抑制中频振荡,提高了系统稳定性。

基于负序虚拟导纳控制的三相不平衡补偿方法

在电力负荷不平衡的情况下,以减小配电网末端电压不平衡度为目标,提出一种基于负序虚拟导纳的补偿控制方法,该方法通过检测电网电压不平衡度,采用PI调节器对虚拟负序导纳进行控制,此策略可以改变逆变器的输出特性,提高逆变器侧吸收负载上负序电流的能力;采用灵活正负序电流控制方法对逆变器输出功率进行控制,可降低逆变器输出电压的不平衡度,实现对配电网末端不平衡电压的补偿,并通过仿真验证了所提控制方法的有效性。

基于虚拟导纳的大型光伏电站谐波抑制策略研究

在建立大型光伏电站诺顿等效模型基础上通过阻抗分析法分析了大型光伏电站与电网之间以及光伏电站内逆变器之间的耦合作用,揭示了大型光伏电站谐波产生机理,即电网阻抗与逆变器等效输出导纳相互作用对某一频率处的谐波产生了放大作用。提出在逆变器输出端增加一条虚拟的导纳通路来消除系统对谐波的放大作用。将并网点电压通过由一阶惯性环节和二阶陷波器复合而成的系统反馈至控制器输出端,实现对逆变器等效输出导纳的改善。经该方法改善后的系统输出导纳对谐波具有滤除作用,且对基波无衰减。仿真及实验验证了理论分析的正确性。

三相电压型PWM整流器不平衡控制虚拟导纳法

输入电压不平衡会导致三相电压型PWM整流器谐波增加、损耗增大,严重时可以烧坏整流器。针对传统的解决方案结构较复杂、运算量大,提出虚拟导纳控制法。根据三相电压型PWM整流器不平衡时瞬时功率平衡理论,找到虚拟导纳这一核心控制量,引入可实现电流无静差控制的广义积分器,形成两相静止坐标系下电流控制简化方法,由此设计了虚拟导纳控制系统。通过Matlab仿真和实验验证表明该控制方法不仅性能稳定,实现三相电压不平衡时电压无波纹控制和实时可控的功率因数,而且不需要对正负序电流进行独立检测,提高了系统的快速性。引入的广义积分器具有的简单离散迭代算法也大幅减少了计算量。

基于虚拟导纳的三相电压不平衡补偿技术研究

针对三相分布式发电系统存在的电压不平衡问题,采用了一种动态调节虚拟导纳的补偿方 法,利用系统本身的剩余容量,利用逆变器输出可变负序电流来是实现电能质量补偿的功能.并在 Matlab/Simulmk中进行建模仿真,结果验证了该方法的正确性和有效性.

考虑线路序阻抗耦合的风电并网系统电压不平衡机理及抑制方法研究

我国大规模风电并网系统多采用远距离传输模式,易存在线路不换位或换位不充分的情况,导致送端系统产生电压不平衡现象。为此,以典型实际风电并网系统为研究对象,首先建立风电机组、线路的基频阻抗模型,在此基础上形成风电并网系统分序等效电路,进而从正、负序耦合角度,分析送出线路参数不对称所导致的相间耦合场景下电压不平衡产生机理;其次基于电压不平衡产生机理,详细剖析源、网侧主要因素对电压不平衡的影响程度和影响规律,并提出虚拟导纳抑制策略;最终通过实测数据和MATLAB/Simulink仿真开展了算例研究,验证了理论分析的准确性和抑制策略的有效性。

基于虚拟阻抗的厂站内拓扑分析新方法

厂站内拓扑分析是电力系统网络拓扑分析的重要组成部分,占用了整个网络拓扑分析的大量时间。在利用分布式建模方式减少网络拓扑分析时间的前提下,实现更为快速准确的厂站内拓扑分析,是提高整个网络拓扑分析效率的关键所在。本文通过分析节点导纳矩阵与初始邻接矩阵,节点阻抗矩阵与全连通邻接矩阵在表达网络拓扑上一致性的特征,考虑给发电厂变电站电气主接线开关赋以虚拟阻抗、电气节点添加虚拟接地阻抗支路的方式,提出了基于节点虚拟阻抗矩阵的厂站内初始拓扑分析以及开关变位跟踪的新方法。新方法避开了对初始邻接矩阵的直接处理,借助节点阻抗矩阵的拓扑对等性,从节点阻抗矩阵的物理意义出发,达到完成厂站内拓扑分析的目的。算例表明,新方法能够简便地完成厂站内的初始拓扑分析任务,并能在初始拓扑的基础上快速和准确地跟踪开关变位,相比于直接基于邻接矩阵的各种算法,具有编程实现简单、处理模式统一的特点。

基于输入导纳模型的AC-DC变换器输出电流二倍工频纹波的抑制

采用高功率因数(Power Factor,PF)的AC-DC变换器通常在二倍工频处具有显著的输出电流纹波。为了抑制这种低频输出电流纹波并保持高功率因数,可将并联补偿电路(Parallel Compensation Circuit,PCC)的输入侧与功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)变换器的输出侧并联。建立PCC的输入导纳模型,提出一种基于虚拟导纳的输入电压前馈(Voltage Feedforward,VFF)策略,实现对PCC输入导纳的整形,从而有效抑制AC-DC变换器的输出电流二倍工频纹波,最后通过仿真验证了分析结果。

电网不平衡条件下STATCOM的非线性控制

在电网电压不平衡条件下,以网侧各相单位功率因数为补偿控制目标,提出了基于虚拟导纳的静止同步补偿器(STATCOM)无源控制方法,可保证输电线路有功损耗最小。在dq同步旋转坐标系下,建立了不平衡条件下STATCOM的数学模型,构造出相互独立的正负序双电流环系统,以便于控制系统设计。基于无源性理论,利用能量成形和阻尼注入方法,分别对正负序电流环设计了控制器。给出了STATCOM直流侧电压与虚拟导纳的数学关系式,阐明了虚拟导纳电流控制的合理性和可行性,并设计了直流电压外环比例积分控制器。仿真实验结果表明,所提控制策略可实现电网电压不平衡条件下STATCOM对无功负荷的快速补偿,同时可保证网侧各相均实现单位功率因数控制。

LCL型逆变器并联系统母线电压质量改善方法

非线性负荷接入微电网会造成其母线电压畸变严重,同时下垂控制所引起的基波频率偏移极有可能进一步恶化母线电压质量。为此,该文提出一种LCL型逆变器并联系统母线电压质量改善方法,主要包括小谐波阻抗重塑的输出电压直接控制、自适应快速鲁棒下垂控制和并联虚拟导纳控制。首先,输出电压直接控制采用比例–重复控制器,用以重塑逆变器的等效输出阻抗为小谐波阻抗。同时,采用自适应快速鲁棒下垂控制用以改善母线电压的动态响应速度。然而,研究发现当下垂频率偏移时,所提电压控制方法对母线电压畸变的抑制作用失效,其原因为受重复控制器带宽的制约,一旦下垂频率稍有偏移,逆变器的输出阻抗将大幅度增大,严重恶化母线电压质量。在此基础上,进一步提出并联虚拟导纳控制方法,使得逆变器的最大输出阻抗不超过所并联导纳的阻抗值,用以降低下垂频率偏移对逆变器输出阻抗的影响,保证频率偏移情况下的母线电压谐波抑制效果。其次,对所提并联虚拟导纳控制进行简化,使得其便于在控制器中实现。同时,搭建2台LCL型逆变器并联系统用以验证所提方法的有效性。

多并网逆变器并联运行的谐振抑制策略

在弱电网环境下由于电网存在等效阻抗,造成多台逆变器并联运行时各逆变器间的耦合程度增强从而产生谐振,整个系统难以工作在稳定状态。提出了基于陷波器向公共耦合点加入虚拟等效导纳的整机谐振抑制策略。首先解析了单台逆变器的闭环输出等效阻抗模型,基于该模型通过戴维南等效分析了多机并联系统的谐振特性;其次构建了多台逆变器并联运行时的闭环诺顿等效模型并分析出判别多台逆变器并联运行稳定性的Nyquist判据;然后,运用所得Nyquist判据判断所提整机谐振抑制策略的正确性;最后,通过仿真和实验验证了所提多并网逆变器并联运行的谐振抑制策略的有效性。