改进的单相两点跌落电压检测新方法

分析了目前常用的电压跌落单相瞬时电压dq变换检测法,在此基础上提出两种能实时准确获得电网电压幅值信息的算法:单相两点检测法和αβ-dq变换两点检测法。此两种方法计算简洁、实用性高,适用于DVR等电能质量补偿装置的跌落电压快速实时检测。理论分析了电网电压含有谐波和电网频率波动两种情况下,单相两点检测法的性能,并用PSCAD进行相应的仿真。理论分析和仿真结果均表明,在单相电压发生骤降的情况下,改进优化后的电压检测法能有效获取电网电压实时信息,更快速地检测出跌落电压,具有令人满意的动态响应速度和检测精度。

电网电压跌落下基于二分迭代和NITA法的同步调相机全域瞬态流热分析

同步调相机安装在特高压输电系统换流站内用于稳定输电系统的电压,输电系统可能发生电压跌落故障决定其需要具备工作在极限运行状态的能力。温升是制约调相机极限调节能力的重要因素之一,因此,对同步调相机极限运行时的瞬态流热分析非常必要。该文建立调相机与输电系统耦合的暂态分析模型,研究电网电压跌落时调相机的瞬态响应特性。为综合评价电网电压跌落故障对调相机热表征的影响,建立300 Mvar同步调相机全域内流固耦合瞬态分析模型;提出一种二分迭代的流固耦合模型边界确定方法,通过数以亿计的多面体网格离散(共1.4亿网格单元),同时,基于非迭代时间推进法对全域复杂传热模型进行求解,研究调相机多风腔内流体和温度相互影响机理;探讨极限运行状态下温度约束对调相机安全运行的影响。为对该文所提研究方法进行验证,开展调相机总装温升实验,证明其可行性与准确性。

基于电压跌落安全需求的直流微电网多端协同支撑技术

量化直流电压稳定判据,在多端换流器协同下完成暂态电压支撑是直流微电网稳定运行的关键。根据直流微电网运行特性,分析功率波动、直流故障下系统运行点变化轨迹,获得系统具备暂态恢复能力下的直流电压跌落安全区间。基于直流微电网须遵循的等电量原则,根据电压跌落安全区间,计算系统允许放电电量,从而得到直流微电网量化稳定判据。在此基础上,利用交流主网、蓄电池、风机侧换流器的控制潜力,提出直流微电网的多端协同支撑技术,通过释放附加电量满足直流微电网在不同扰动下差异化的电压跌落安全需求,提升系统的暂态稳定裕度。搭建5端直流微电网仿真系统,验证所提控制策略对于直流电压的暂态支撑效果。

基于多尺度混合算法的电压跌落数据挖掘系统设计

针对当前数据挖掘受到跌落事件海量数据影响,出现电压跌落幅值和相位跃变挖掘精度低的问题,设计基于多尺度混合算法的电压跌落数据挖掘系统。根据构建的电压跌落数学模型,分析电压跌落事件。设计数据挖掘引擎,通过查询优化器获取查询结果,获取电压跌落数据动态特征信息。采用多线程应用浏览器,通过浏览器集群获取挖掘结果。根据电压跌落数据偏好顺序特征结构,按照数据特征等级分类构造多尺度数据集合,划分多尺度层次。构造子孙尺度数据集频繁项集,计算不对称短路和电弧炉节点、电铁冲击和电铁节点之间形成的差值序列,确定电压跌落数据多尺度混合组挖掘结果。由实验结果可知,该系统电压跌落幅值与实际值一致,电压相位跃变与实际值存在最大为3°的误差,证实所设计系统能有效提高数据挖掘精度。

电压跌落下三相整流器低电压穿越自动控制方法

常规的整流器低电压穿越自动控制方法以交流侧功率控制为主,无法满足直流侧电压快速平衡的需求。因此,设计了电压跌落下三相整流器低电压穿越自动控制方法。该方法可跟踪电网电压相位,根据自耦调压原理对整流器低电压穿越进行自耦调压,计算出定值侧无功功率参考值,控制整流器低穿并网点电压阈值,将并网点电压始终控制在合理范围内,实现电压跌落下三相整流器低电压穿越自动控制。通过对比实验,验证了所提方法并网点电压与基线电压几乎一致,说明低穿自动控制效果较好,能够确保并网的稳定运行。

不对称故障下考虑电压跌落程度的新能源逆变器控制策略

电网发生不对称故障会影响新能源并网系统可靠运行,严重情况下还会存在切机风险。针对上述问题,提出一种不对称故障下考虑电压跌落程度的电压支撑策略。首先根据逆变器在不对称故障下的输出特性,分析了对公共连接点(point of common coupling,PCC)电压的支撑原理。然后推导了任意不对称故障下PCC电压幅值的通式,进而分析了改变无功电流注入方式的临界点。最后在上述基础上,以逆变器输出电流峰值和已利用容量为约束条件,分别对3种典型的不对称故障进行了分析。确定了每种故障在不同电压跌落阶段的最优无功电流,并推导了各电压跌落阶段的电流参考值计算公式。仿真验证了所提控制策略的有效性与优越性。

电网电压跌落下无刷双馈发电机低电压穿越控制

电网电压跌落的瞬间,风力发电机定子和转子产生冲击电压和冲击电流,对电网安全造成影响。为实现无刷双馈风力发电机低电压穿越,保证风电机组在电网电压跌落下不间断运行,对电网电压跌落下无刷双馈发电机定子电压和电流进行暂态分析,搭建了无刷双馈发电机在功率绕组静止坐标系下的数学模型,推导并分析了电网电压跌落瞬间其功率绕组磁链、控制绕组电压动态变化过程,并提出一种积分滑模直接功率控制与故障穿越控制相结合的控制策略,完成无刷双馈发电机低电压穿越控制。通过MATLAB/Simulink和半实物仿真试验平台进行验证,仿真和试验结果证明所推导功率绕组磁链和控制绕组电压动态变化过程的正确性及控制策略的有效性,该控制策略有效抑制了定子控制绕组侧电压和电流畸变,提高了无刷双馈发电机的低电压穿越性能。

计及不同电压跌落和GSC馈出电流的DFIG精细化故障计算模型

当含双馈感应发电机(DFIG)的交流电网发生故障时,DFIG输出特性的精确性将影响到整个故障网络计算结果的准确性。首先,从DFIG的不同电压跌落出发,详细推导了撬棒保护投入、转子侧变流器(RSC)励磁控制和外环控制下DFIG定子侧输出电流的计算公式。接着,考虑网侧变流器(GSC)的馈出电流,推导了GSC和RSC在不同控制策略下DFIG的输出电流表达式,进而提出了计及不同电压跌落和GSC馈出电流的DFIG精细化故障计算模型。最后,在MATLAB/Simulink平台中进行了DFIG并入无穷大系统和典型电网仿真来验证该精细化模型的准确性。仿真结果表明,所提精细化模型理论计算值与仿真值误差较小;与现有模型相比,该模型在应用于电网故障计算时具有更高的准确性。

电网电压对称跌落时无刷双馈风力发电机的状态反馈控制

对于并网运行的无刷双馈风力发电系统,在电网电压瞬时对称跌落时,相当于在并网点突加一个反向电压源。采用传统双闭环PI控制策略时,通过在复频域推导功率绕组和控制绕组瞬态电流的表达式,得出其超调量和振荡时间受发电机参数、电网电压的跌落程度、相位及转速的影响。提出一种状态反馈控制策略,构建以功率绕组和控制绕组电流为状态变量的状态模型。通过反馈矩阵在输入端加入状态变量,改变了发电机系统矩阵的参数,即改变了发电机的等效参数。极点分布图显示状态反馈策略下极点较传统控制极点大幅左移,则系统加速收敛,同时减小了振幅,支撑系统故障过程平稳过渡。最后,通过额定工况下电网电压跌落至20%时的实验波形,验证了状态反馈控制的可行性。

电压跌落下的双馈风力发电机网侧变流器自适应变惯量控制方法

提出电压跌落下的双馈风力发电机网侧变流器自适应变惯量控制方法,控制电压跌落时的直流电压波动,提升电网跌落时双馈风力发电机不间断运行能力。基于双馈风力发电机数学模型特点,引入虚拟同步发电机控制机制,设计用于增强与同步发电机相似的惯性响应和下垂属性的有功频率控制器,和用于调节机端电压和无功功率的励磁控制器,将两个控制器同时作用于网侧变流器,实现双馈风力发电机网侧变流器控制;并通过最优控制原理自适应整定转动惯量与阻尼系数,制定取值规则,使双馈风力发电系统的响应速度与超调量达到最优。实验证明:该方法能够在电压跌落情况下,通过有效控制网侧变流器,实现直流母线电压、无功及有功功率的平稳输出,保证发电机的持续运行,增强了双馈风力发电系统运行的稳定性与可靠性。

抑制母线电压跌落的热泵温度轨迹规划算法

“光储直柔”微网能充分利用建筑自身的光伏能源与热惯量储能系统,然而热泵负荷过大容易导致直流母线电压严重跌落,使直流微网系统的稳定运行面临巨大挑战。从热泵调温过程中自身负荷管理出发,首先,构建计及建筑温升过程、热泵制冷/制热效率与驱动电机电磁性能的联合模型,分析母线电压跌落机理;然后,提出基于切比雪夫多项式的热过渡策略,构建考虑热力学、人体舒适度与热泵性能的约束;最后,引入梯度寻优法求解最优温度轨迹规划曲线并进行对比仿真分析。仿真结果表明算法能在一定程度上抑制热泵调温过程中直流母线电压的暂态跌落,利于建筑直流微网系统平滑控制与稳定性提升。

基于模型解析双馈感应发电机低电压穿越仿真

针对电网电压不对称跌落双馈感应发电机转子侧变流器过电流问题,根据正反旋转同步坐标系下双馈感应发电机数学模型与暂态参数解析,推导出转子正负序同等电压变化下正序电流变化量远大于负序,且双馈感应发电机发出的定子无功功率与转子正序无功电流成正相关结论,提出了一种兼顾转子电流与电网无功支持的不对称低电压穿越控制策略。穿越期间模型自动动态求解,合理分配转子电压,转子故障电流控制在在安全范围。策略可行性通过MATLAB/Simulink仿真验证,电压跌落80%时,控制转子电流同时向电网提供最大无功支持,帮助电网电网电压恢复,所提出的控制策略可在一定程度提升双馈感应发电机的低电压穿越能力。

具备低电压穿越能力的自均压型混合直流变换器研究

输入串联输出并联型(input-series output-parallel,ISOP)直流变换器广泛应用于能源互联网中的直流电网场景,其关键问题在于解决系统模块间输入电压不均衡。为此,结合谐振型和移相型双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器,提出一种具备自适应均压能力的混合型模块化ISOP型直流变换器,系统同时具备谐振型DAB的高效率和移相型DAB的灵活控制能力。通过在DAB源端的滞后桥臂中点增设无源的LC谐振支路,该谐振支路与相邻子模块的2个半桥模块共同构成非隔离型双有源半桥,以此来实现系统输入电压的自适应均衡。此外,提出一种低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)方法,在DAB前端连接电压调整模块,模块内部的高频变压器的副边串联电感,当系统输入输出侧发生电压跌落时具备故障穿越的能力,提高系统的暂态可控性。最后,在MATLAB/SIMULINK环境下搭建模型进行验证,可以证明系统的自适应均压性能及故障穿越方法的有效性。

适合于风力发电系统的电压跌落发生器

为满足在故障情况下的风力发电机控制策略的研究需要,给出了一种电压跌落发生器的拓扑结构,PC机与单片机通过串行通信来实现对电压跌落模式和跌落时间的控制。试验表明,该设备可以实现国外昂贵的电压跌落发生器的基本功能。

配电系统电压跌落幅值估算分析

电力市场的快速发展及敏感负荷的逐年增多,要求发展相关的评估指标和方法,来衡量整个配电网络或者评估不同馈线之间的暂态电能质量优劣。然而实际系统中不能保证对每一个点都进行实时监测,因此必须根据已知的不完整监测数据来准确地估计其余各未知点的电压跌落幅值。为了解决该问题,提出了“电压跌落幅值估算”的概念,并且基于最小二乘原理发展了实用的幅值估算算法,该算法通过判断故障相位,搜索故障路径,估计出未知点的电压跌落幅值。理论分析和仿真表明,该算法的提出为配电系统电压跌落的状态评估和数据统计提供了有力的保障。

风力发电用电压跌落发生器研究综述

为测试风力发电系统的低电压穿越能力,需要专门的电压跌落模拟装置。鉴于此,对国内外现有风力发电用电压跌落发生器(VSG)的研究进行了详细的总结,论述了3种形式的VSG实现方法,阻抗形式VSG通过在主电路中并联或串联阻抗模拟电压跌落,变压器形式VSG以变压器组合或中心抽头变压器切换方式模拟电压跌落,电力电子变换形式VSG使用半导体功率器件模拟各种电压跌落类型,功能强大;并对各种方法的工作原理和实现方法进行了分析,对各自的优缺点进行了对比。变压器形式VSG具有结构简单、可靠性高和成本较低的优势,目前使用较多,电力电子变换形式的VSG因其体积小、便于携带和强大的功能,将会得到越来越多的应用。

电压跌落激起的双馈型风力发电机电磁过渡过程

为了提高双馈电机及其驱动控制系统对电网电压跌落的适应能力,实现双馈型风力发电机的低电压穿越功能,从双馈电机的特性方程着手,深入研究了电网电压跌落所激起的双馈电机电磁过渡过程产生的机理、特性及其与双馈电机运行状态之间的关系。对电网电压跌落所激起的双馈电机电磁过渡过程进行了定量和定性分析,对双馈电机电磁过渡过程的定量分析清晰地表明了过渡过程中双馈电机内部各电、磁量的变化规律及其所受双馈电机运行状态的影响,而对电磁过渡过程的定性分析进一步揭示了电磁过渡过程产生的机理。

电网电压跌落时风电机组运行仿真与实证分析

采用同步旋转坐标系下的八阶双馈感应风电机组动态模型,在PSCAD/EMTDC平台上,建立了计及撬杠保护特性的双馈感应风电机组电磁暂态仿真模型,其中撬杠保护定值是由短路试验结果分析识别而得,对不同程度电网电压跌落时,某实际双馈感应风电机组联网运行动态过程进行了详尽地仿真分析,揭示了风电机组电磁暂态过程特性;对风电机组联网运行短路试验进行仿真重现,仿真波形与实测波形相吻合,验证了所建模型的有效性和分析结果的正确性。

基于虚拟节点的复杂电网电压跌落随机评估方法

随着电力系统中敏感设备的大量应用,电力用户对供电质量要求不断提高,电压跌落的评估成为现代电能质量研究中的一项重要内容。本文提出了一种在故障点增加虚拟节点的电压跌落随机预估方法。该方法通过求解复杂电网中任意地点发生对称或不对称故障时各节点的电压跌落幅值,计算出不同故障类型下的电压凹陷域。根据待考察的电压跌落幅值范围,推出对应的故障区间,并结合故障分布概率给出各节点年电压跌落频次的评估结果。在标准IEEE-30节点系统中验证了本文电压跌落评估方法的有效性。

无锁相环的电压跌落快速检测方法

动态电压恢复器(DVR)是有效解决电压跌落问题的一种电力电子装置。为获得精确的电压补偿信号,快速准确的电压跌落检测是DVR控制的重要前提。分析了现有电压跌落检测方法,并因电网谐波畸变不同按电压跌落深度、跌落相位、相位跳变、谐波等综合因素,提出了无谐波电网以电压dq分量一阶导数之和检测基波电压幅值的方法,对含谐波电网提出半周期实时计算dq分量平均值的方法,其取样窗口宽度固定不变,采样时刻自动变化,实时计算电网电压基波幅值。通过不同条件下的仿真和物理实验,对所提方法进行了验证。在不同电压跌落深度、跌落相位、相位跳变、谐波畸变等综合情况下,基波幅值检测波动小,检测时间短,精确稳定,易于实现,无复杂运算;此方法不需要锁相环、低通滤波器、查表计算,实时性强;对于含谐波畸变电网,可满足快速检测要求,具有较好的动态响应。