一种适用于混合多馈入直流输电系统的附加虚拟电阻阻尼控制方法

针对混合双馈入直流输电系统由于交流系统强度下降而造成的系统小干扰失稳现象,提出一种附加虚拟电阻阻尼控制(supplementary virtual-resistor damping control,SVRDC)。该控制基于联络线上流过的电流和引入的虚拟电阻,将产生的附加分量反馈到电压源换流器子系统定交流母线电压外环控制器上,通过增加虚拟阻尼电阻和增强电气联系紧密度,来提高系统阻尼特性。采用特征根分析法研究交流系统强度对混合双馈入直流输电系统小干扰稳定性的影响;建立包含SVRDC控制的混合双馈入直流输电系统的小干扰动态模型,并通过与PSCAD详细电磁暂态模型仿真结果的对比,验证了小干扰动态模型的正确性。对比研究了有无SVRDC控制时对系统小干扰稳定性的影响。结果表明,SVRDC控制可以有效抑制由于交流系统强度下降而造成的系统小干扰失稳现象,在不增加系统实际损耗的前提下增强了系统的小干扰稳定运行能力。

虚拟同步风电场协同光伏电站附加阻尼控制方法

迅速增长的新能源并网容量可能会导致电力系统的低频振荡现象,以风电和光伏为主的新能源机组应具备抑制低频振荡的能力。以含风电场和光伏电站的系统为研究对象,阐明双馈风机(doubly fed induction generator,DFIG)虚拟同步控制和附加阻尼控制增加系统阻尼的原理,以DFIG并网点处有功功率变化量为输入,分别在虚拟同步风电场有功控制环和光伏电站控制器上设计附加阻尼控制器。然后,根据DFIG运行区域,设计两者的协同控制策略。当DFIG运行在转速恒定区时,考虑到风机变桨距控制响应速度慢、抑制振荡效果不理想的特点,使DFIG不再参与附加阻尼控制,而是控制光伏电站输出额外的附加功率来弥补DFIG的不足。最后,建立包含风电场和光伏电站的仿真系统,通过Prony分析和时域仿真验证该协同控制方法的有效性和正确性。

直流输电系统虚拟并联电阻阻尼控制策略研究

增强柔性直流输电系统的阻尼特性有利于抑制系统直流电压和直流电流的振荡,提高系统的运行稳定性。该文提出一种适用于柔性直流输电系统的虚拟并联电阻阻尼控制策略。首先,以换流器平均值模型为基础,建立柔性直流输电系统的数学模型。其次,分析直流系统并联阻尼电阻后的运行性能,并将无源阻尼方式转换至换流器控制系统中,得到虚拟并联电阻阻尼控制策略的实现方式。再次,以简化两端系统为例,研究虚拟并联电阻阻尼控制器参数的对系统运行性能的影响,推导阻尼控制器参数的选择原则。最后,搭建柔性直流输电系统电磁暂态仿真模型,以验证虚拟并联电阻阻尼控制策略的有效性。

基于虚拟电阻有源阻尼的LC滤波型永磁同步电机系统预测电流控制

LC滤波型永磁同步电机(LC-PMSM)驱动系统因具有固有谐振峰而易引起电流环谐振失稳问题,且LC滤波器增大了系统阶数,导致常规线性控制方法结构和参数整定复杂。为解决上述问题,该文提出一种基于虚拟电阻有源阻尼的无差拍预测电流控制策略。考虑到逆变器侧电感电流可由控制器直接控制,首先,设计了一种结构简单的电感电流无差拍预测控制器,其能够实现对定子电流的间接矢量控制;其次,为了抑制系统固有谐振,进一步提出了一种基于滤波电容并联虚拟电阻的有源阻尼控制策略;最后,给出了系统的闭环稳定性分析及参数设计准则,并通过实验验证了所提控制方法的有效性。

一种虚拟同步发电机的附加阻尼控制策略研究

虚拟同步发电机(VSG)作为一种逆变器友好并网控制策略在新能源并网发电系统中受到了广泛的关注。针对VSG功率调节与频率动态调节兼顾性差的问题,提出一种基于VSG控制的附加阻尼控制策略。首先,介绍了VSG的工作原理并建立数学模型,分析虚拟惯量对VSG频率-功率输出特性的影响。其次,为了改善系统的动态特性,通过将频率偏差信号经补偿器反馈到电压控制环路形成附加阻尼控制,通过选择合适的反馈参数,提高系统的阻尼能力,改善VSG的动态特性,提高了系统抑制振荡的能力,并分析了附加阻尼特性在VSG控制中的工作机制。最后,通过仿真分析对比了VSG的输出特性,结果表明,所提控制策略可以有效地改善VSG动态性能,提升系统的稳定性。

VSG附加自抗扰阻尼控制抑制低频振荡研究

针对新能源大量并网降低系统惯性和阻尼引起电网功率振荡的问题,提出了基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的VSG有功附加阻尼控制策略来抑制低频振荡。首先介绍自抗扰控制器并分析附加阻尼控制抑制低频振荡的机理,然后给出控制环节中参数的取值原则,最后以VSG接入单机无穷大系统和IEEE 4机系统为例进行仿真,结果表明,附加自抗扰阻尼控制器能有效抑制系统的功率振荡,有较强的鲁棒性。

三相并网逆变器LCL滤波器的研究及新型有源阻尼控制

相比较传统的L型滤波器,LCL滤波器以其较低的成本和更好的高次滤波衰减能力适合应用于大功率场合下的三相并网逆变器。文章详细分析了根据逆变器电压电流传感器安装位置不同导致网侧等效阻抗的变化以及对并网逆变器采用不同电流控制方式时的系统稳定性。针对LCL滤波器本身存在的谐振问题以及传统的增加滤波器无源阻尼电阻会带来系统额外的功率损耗,降低变流器效率等缺点,文章通过建立基于LCL滤波器滤波电容串联和并联阻尼电阻的系统控制模型,构建系统传递函数并利用系统传函等效原则,选择滤波电容电压前馈分别实现基于有源虚拟阻尼电阻串联和并联的LCL滤波器系统控制方案,给出前馈系数计算方法。最后通过仿真和实验验证了采用基于有源虚拟阻尼电阻并联LCL滤波的三相并网逆变器控制策略,仿真和实验结果表明在不增加系统额外功率损耗的同时,逆变器并网电流工作稳定且谐波含量低。

应用于交流微电网谐振抑制的有源阻尼器及控制

为了抑制微电网中多台并网逆变器间因相互耦合所引发的谐波谐振,提出了一种有源阻尼器及其控制方法。有源阻尼器通过对其并网点处电压和电流中的谐波分量进行检测和反馈控制,改变和重塑微电网内的谐波阻抗,向谐波网络引入足够的电阻和电导分量,从而有效地阻尼谐波谐振的发生。由于有源阻尼器仅针对高次谐波电流进行补偿和抑制,可以大幅降低其额定容量。因此,在不改变微电网中并网逆变器软硬件结构的情况下,可以利用一个小容量的有源阻尼器变流器装置灵活地治理微电网内的谐波谐振。利用PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

双馈风机的次同步振荡特性与基于虚拟电阻的抑制策略研究

文章建立了双馈风力发电机经串补线路接入无穷大系统的模型。考虑了转子侧变换器的影响,对双馈型风电机组次同步频率下的等值电路进行新的推导和分析,得到了风速、串补度对次同步振荡的频率及系统阻尼的影响特性,从机理上得到了DFIG转子侧变流器比例系数对系统稳定性的影响特性。文章对不同工况的时域进行仿真验证,最后基于机理分析提出了转子侧引入虚拟电阻抑制次同步振荡的策略,该策略可以增大次同步频率下系统的阻尼,能起到抑制次同步振荡的作用。

改进型LCL并网逆变器电容电流正反馈控制策略

弱电网下LCL滤波并网逆变器采用传统电容电流比例有源阻尼进行入网控制时,阻尼环等效为并联在电容两端的虚拟阻抗Z_(eq)(s),而Z_(eq)(s)的负阻特性易导致控制系统无法适应较宽范围内变化的电网阻抗,鲁棒性较差甚至失稳。鉴于此,提出一种改进型电容电流有源阻尼正反馈控制策略,通过在阻尼环路中引入二阶谐振环节,利用频域分析法给出了相关参数的设计过程,可有效扩大Z_(eq)(s)的正阻特性范围,并网逆变器在弱电网下的鲁棒性得到增强。最后,通过仿真验证了改进型方法的合理性和有效性。

LCL滤波的光伏并网逆变器阻尼影响因素分析

并网光伏逆变装置越来越多地采用电感—电容—电感(LCL)滤波器,针对其固有谐振特性而采取的阻尼控制策略成为了研究热点。以LCL滤波器、逆变器、电网为整体进行建模研究,用无源阻尼和有源阻尼中最常用的虚拟电阻法,深入分析了逆变器控制行为和电网因素对阻尼效果的影响。研究结果表明,电网的非理想电压源特性、系统控制延迟等因素会影响阻尼性能。在此基础上提出了一种采用有源与无源阻尼相结合的控制方法,有效地减少了系统控制延迟的影响,保证了阻尼具有较好的电网参数适应能力。实验结果证明了所述方法的有效性。

风电场经直流送出系统的复合式阻尼振荡方法

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术逐步成为大型风电场最佳并网方案,而该系统存在宽频振荡的风险。为抑制该类振荡,基于特征值分析法求取了系统主导振荡模式,并进一步定量分析了系统各参数对振荡失稳模式的动态影响,得出了通过调节风电场网侧变流器控制参数可有效提升系统阻尼比的结论,并提出了一种基于特征值灵敏度的风电场网侧变流器控制参数优化算法;为进一步降低系统发生振荡的风险,使系统适应多种运行工况,在风电场与直流换流站间增设了虚拟电阻,并设计了基于该虚拟电阻的直流换流站送端变流器的附加阻尼控制器。基于PSCAD/EMTDC构建了系统时域仿真模型,仿真结果表明,风电场网侧变流器控制参数优化与基于虚拟电阻的附加阻尼控制器相结合的复合式振荡抑制方法具有更好的阻尼效果。

基于光储联合系统的电网分段恢复策略

当前新能源大量引入至电力系统,为了使其代替传统的水电、燃气机组作为黑启动电源,文中研究了基于光储联合系统的电网分段恢复策略。首先,根据光储系统的结构和控制方式,提出由储能系统建立稳定的并网母线线电压,光伏系统分步并网的启动方式;其次,为了增强光伏发电系统的惯性阻尼支撑,提出在光伏系统逆变器侧加入虚拟同步控制;最后,在待启动机组和系统负荷并网过程中,利用储能系统配置附加阻尼控制器抑制电网黑启动产生的次同步振荡,保证电网稳定恢复。在PSCAD/EMTDC中搭建光储联合系统黑启动的电磁暂态仿真模型并进行分析,结果表明系统恢复过程中母线线电压偏差不超过0.65%、系统频率偏差不超过1%,满足黑启动要求,验证了文中所提启动策略的可行性。

双馈风电机组静止坐标系下阻抗建模及次同步谐振抑制策略

为清楚分析双馈风力串补系统次同步谐振发生机理,建立了双馈风电机组静止坐标系下的阻抗模型。首先,将双馈风电机组同步旋转坐标系下阻抗模型转换为复矢量形式,通过频率变换得到其在两相静止坐标系下的频域阻抗模型。基于阻抗模型所代表的物理意义,采用等效RLC串联电路,分析了控制器参数及电网参数对并网系统等效阻抗及谐振频率的影响。分别从增大次同步频段阻尼和降低系统发生次同步谐振频率的角度出发,在转子侧控制器中同时引入了附加阻尼和虚拟感抗控制,分析表明该方法能有效地抑制次同步谐振。最后,通过仿真验证了所建模型及理论分析的正确性。

电压源型双馈风电机组次同步振荡抑制方法

双馈风电机组在串补电网下易产生次同步振荡,采用虚拟同步控制结构为电网改善惯量和阻尼的同时也可能导致次同步振荡的风险。针对次同步振荡问题产生的原因,首先在同步旋转坐标系下建立了采用电压源型虚拟同步机控制的双馈风电机组阻抗模型,通过广义奈奎斯特判据分析串补度和控制器参数对系统稳定性的影响,并通过时域仿真结果进行对比验证,其次提出了一种电压与阻尼协同补偿的控制策略,根据广义奈奎斯特判据分析附加控制策略前后的稳定性,并通过时域仿真对该补偿控制方法进行对比验证。结果表明电压与阻尼协同补偿的控制策略可以有效地抑制次同步振荡,提高系统并网的稳定性。

提升新疆东部以及青海新能源外送能力的±800kV四端柔性直流电网方案初设

西北地区新能源资源丰富且已建成数个10GW级新能源基地。选取新疆东部、青海南部等具有代表性新能源基地,对这些地区电网的现状及存在的问题进行深入研究。基于各电网特性,提出了基于柔性直流技术的直流组网方案,并对所提直流系统建立了仿真模型,对系统的潮流分布及转移能力、故障穿越特性等进行初步仿真分析。研究结果表明所提直流系统可提升新疆东部及青海南部电网暂稳态特性、促进新能源外送,并可为解决西北地区整体面临的问题提供解决思路。