双U/f下垂控制下双极MMC-HVDC系统交流阻抗建模及稳定性分析

基于模块化多电平换流器的高压柔性直流输电系统(modular multilevel converter-based high voltage direct current,MMC-HVDC)常采用双极接线方式以提高系统功率输送能力和可靠性。然而目前对于风电场经柔直外送系统的稳定性研究集中于单极接线方式,孤岛直驱风电场与采用不同双极协调控制的双极MMC-HVDC互联系统小信号稳定性问题还有待进一步探究。该文首先考虑频率耦合特性、参考系初相位和直流侧耦合特性的影响,分别建立了采用双U/f下垂控制和定U/f-P/Q控制的双极MMC-HVDC系统交流侧等效SISO阻抗模型,并详细分析了金属回线阻抗和双极间功率均分度对交流阻抗特性的影响。接着对比研究了两种协调控制中共有控制环路和特有控制环路对交流侧负电阻特性及互联系统稳定性的影响规律。最后,孤岛直驱风电场经两种双极协调控制下双极MMC-HVDC外送系统Matlab/Simulink时域仿真结果和硬件在环半实物实时仿真实验结果验证了所提出的小信号阻抗模型的精确性和稳定性分析结论的有效性。

微网逆变器控制策略研究

微网在不同工作状态以及状态转变时,对逆变器应采取不同的控制策略,满足系统运行要求。文中对微电网进行了介绍,提出了逆变器的控制策略,在微网并网运行时,采取PQ双环控制,实现功率的调节。微网孤岛运行时,采取U/F控制,保持系统输出电压和频率的稳定。在运行状态改变时,采用外环状态跟随控制或预同步控制,实现系统状态的平稳过渡。通过MATLAB/Simulink进行了仿真,验证了观点的正确性。

基于交流信号注入的无功⁃电压自适应均流控制

针对直流微电网变流器提供较大范围负载时出现的均流及母线电压跌落的问题,提出一种基于交流信号的无功⁃电压(q⁃u)自适应均流控制策略。通过建立电流⁃频率(i⁃f)下垂关系,利用频率作为各直流微电网发电单元(DG)的通信信号,再使用q⁃u下垂控制对变流器输出电压进行调节;在负载电流变化时,频率随之变化,进而引起无功变化,达到平衡时趋于一致能够实现均流目标;为使不同范围内负载都能实现均流,提出针对负载变化的自适应q⁃u下垂控制,进而实现不同负载变化的均流控制;考虑在负载较小时产生的负载电流会造成电压较大跌落,引入线阻补偿来提升母线电压达到设定标准值;最后利用小信号分析法分析控制系统的稳定性,并获取可靠参数。搭建所提控制策略的Matlab/Simulink仿真模型,结果验证了所提控制策略能够实现均流和降低电压跌落的目标。