基于灵活虚拟惯性控制的直流微网小信号建模及参数分析

直流微电网是小惯性系统,负荷突变和新能源出力波动等因素都会影响直流母线电压的稳定,针对此问题,首先类比交流系统中的虚拟同步发电机(VSG)技术,根据交、直流系统间各变量的对应关系,提出一种应用于直流微电网的灵活虚拟惯性(FVI)控制策略,为受到扰动时的直流微网提供灵活可调的惯性支持,以提高系统的电压稳定性;其次,构建基于FVI控制的六端直流微网小信号模型,并通过灵敏度计算及根轨迹分析揭示了主要控制参数变化对系统虚拟惯性及直流电压稳定性的影响规律,为参数的选择提供了依据;最后,通过实时仿真证明所提控制方法的优越性及理论分析的正确性。

柔性直流输电系统自适应虚拟惯性调频控制策略

针对传统控制策略下柔性直流输电系统接入交流电网后无法为系统提供惯性以及参与调频的问题,提出了一种考虑频率稳定的自适应虚拟惯性调频控制策略。在直流侧保持下垂特性,自动分配直流功率的同时,使柔性直流输电系统能够参与二次调频,实现交流侧频率的无差调节。另外,通过虚拟惯性控制,进一步提高系统频率稳定性和惯性,改善二次调频控制所引起的暂态波动。针对惯性系数选取受直流电压偏差限制的问题,采用自适应惯性系数,在电压偏差较小时,可以增大惯性系数,得到更好的频率稳定效果,反之则减小惯性系数,防止直流电压越限。在PSCAD环境下搭建了五端柔性直流电网的仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

柔性直流配电网混合拓扑变流器的自治控制

针对柔性直流配电网中混合拓扑模块化多电平换流器(MMC),提出一种适用于其并网和孤岛运行的自治控制策略,以提高直流配电网的可靠性。首先,提出混合MMC功率模块等效电容储能与变流器侧交流电压矢量角频率增量间的比例控制结构,作为变流器自治控制外环,实现利用变流器自身子模块电容缓冲功率波动的目的,与传统虚拟同步机外环所采用的惯性环节相比,动态响应速度有所提升。其次,设计总体控制结构包括自治控制外环和电流内环,其中,外环提供系统惯性,内环实现电流跟踪控制和对暂态电流较强的抑制。进一步地,建立混合MMC自治控制小信号模型,分析惯性等主要控制参数对系统特征根分布和稳定性的影响。最后,搭建直流配电网混合MMC仿真模型,分别对孤岛和并网运行方式以及暂态故障进行仿真,验证所提自治控制策略的正确性和有效性。

基于灵活虚拟惯性控制的直流充电桩协同控制

直流系统具有小惯性、弱阻尼特征,而直流充电桩系统的负载投切相对频繁,会对母线电压稳定产生较大的影响。采用灵活虚拟惯性控制技术作为一次控制,使直流充电桩系统具备一定的惯性与阻尼支撑,从而改善直流充电桩控制系统的动态性能;采用惯性中心协同控制策略作为二次控制,调整各充电桩系统的输入电能,并对虚拟参数进行二次调节,从而保障各系统能在不同的参数下实现电压响应的一致性;利用反推法重新构造电流内环,以弥补传统比例积分控制动态性能较弱的问题。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

基于B2B-MMC的柔性互联变电站改进型孤岛控制模式

在基于背靠背模块化多电平换流器(back-to-back modular multilevel converter,B2B-MMC)的柔性互联变电站中,当主变压器故障退出运行后,换流器需要从功率传输模式切换到孤岛控制模式。该过程产生的冲击电压和冲击电流会严重威胁设备运行安全和系统供电可靠性。为此提出了一种改进型孤岛控制模式。在分析MMC桥臂瞬时功率与直流母线电压的运行关系的基础上,将有功功率-直流电压平方分配特性的固定下垂系数与利用虚拟惯量的自适应惯性下垂系数相结合。其中自适应惯性技术是将B2B-MMC系统中直流侧有功功率和交流系统频率进行耦合,通过快速调节下垂系数从而抑制切换过程中的电压冲击、降低峰值电流,提高系统的稳定性。在PSCAD/EMTDC暂态仿真软件中搭建了基于B2B-MMC的柔性互联变电站模型,分析了所提方法在换流器切换过程中的响应特性,其结果验证了所提方法的有效性和实用性。

海上风电柔性直流系统变惯性协调控制策略

针对大容量海上风电接入电网导致系统惯性下降,频率不稳定风险增大的问题,提出了一种变惯性协调控制策略。该协调控制策略中,网侧换流器采用虚拟惯性控制基础,并根据直流电压改变其惯性系数,从而更有效利用直流电容进行惯性支撑。风场侧换流器根据直流电压变化改变海上电网频率,将岸上频率变化传递到海上风电场,风电机组根据频率的变化率和自身转速,调节惯性系数,实现风机变惯性控制,从而提供更多的惯性支撑功率,减小风机转速恢复阶段输出功率下降。仿真结果表明,所提协调控制策略能够有效提升陆上系统惯性,提高系统频率稳定性。

一种基于虚拟惯量控制的非故障雷击多端柔直低频振荡平抑方法

多端柔直(Modular Multilevel Converter Multi-Terminal Direct Current,MMC-MTDC)系统输电线路多采用架空线形式,当换流站直流输电线路遭遇非故障雷击时,短时间线路内换流站直流电压、电流会出现幅值逐步衰减的高频振荡,继而可能导致直流侧后续发生低频振荡。针对雷击导致的换流站直流侧低频振荡问题,文中首先以振荡最为严重的受端直流电压控制站为研究对象,分析直流侧低频振荡机理,提出一种直流附加阻尼控制器优化方法,通过在电压外环加入虚拟惯性环节,提高系统惯性并抑制直流线路中电流振荡。最后,基于RT-LAB5600实时在线仿真平台,搭建四端MMC-MTDC系统仿真模型,验证了低频振荡理论分析的正确性,直流附加阻尼控制器的有效性。

考虑风荷协同参与调频的电力系统低频减载策略仿真研究

随着新能源机组的大规模并网,传统的低频减载策略由于未充分考虑风电参与调频的优势,且采用负荷被动切除的策略,很难满足电力系统运行的安全性与经济性要求。为了探究风电机组与柔性可调负荷共同参与调频对电力系统低频减载策略的影响,分析了风电机组及柔性负荷参与电网频率响应的模型,阐述了电力系统低频减载实施方案的配置原则,在仿真软件中搭建风荷共同参与调频模型并依照区域大电网实际运行情况进行低频减载仿真计算。计算结果表明,考虑虚拟惯性控制的风电机组与柔性可调负荷共同调频下的低频减载切除负荷量相比于传统低频减载策略明显减少,风荷协同参与调频对增强电力系统频率稳定防线及优化减载量等方面都具有重要的研究意义。

双馈风力发电系统的灵活虚拟同步发电机控制策略研究

基于恒参数虚拟同步发电机(VSG)控制策略的双馈风电机组(DFIG),在功率指令值突变的情况下,存在系统变化过快、功率振荡过大的问题。针对上述问题,该文提出基于指数型函数的灵活虚拟同步机(EFVSG)控制策略的DFIG(DFIG-EFVSG)以提升风电并网系统频率的稳定性。首先,建立DFIG与VSG控制策略的数学模型。然后,详尽分析转动惯量、阻尼系数与DFIG-EFVSG的风电并网系统频率之间相对应的关系。最后,仿真结果验证指数型EFVSG控制策略的有效性及优越性。

一种直流微电网的灵活虚拟惯性控制策略

直流微电网的小惯性特点导致的负荷突变、新能源出力波动以及系统故障等扰动都会对系统直流电压的稳定造成严重影响。而交流系统中的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制能够使换流器为系统提供惯性支持,以减小交流系统频率的波动。因此基于VSG控制,根据交、直流系统间各变量的类比和对应关系,文章提出了一种应用于直流微电网的灵活虚拟惯性(flexible virtual inertia,FVI)控制策略,为受到扰动时的直流微网提供灵活可调的惯性支持,以减弱电压波动,改善电能质量。最后通过六端直流微网的实时仿真实验系统验证了所提控制策略的有效性。