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。

低压微网多逆变电源的综合控制策略设计

针对微电网通常是接入低压配电网的情况,分析了低压微电网输电线路与传统高压输电线路阻抗比的差异,对低压微网功率传输进行了理论修正.在此基础上采用不同的控制策略对低压微电网进行综合控制,联网模式下为了执行支撑本地电压和调节馈线潮流,微电源采用PQ控制策略;孤岛模式下为确保负荷能各自快速分担负载和电压频率稳定,微电源采用电压频率V/f下垂控制.为保证逆变器输出阻抗与线路阻抗相匹配,在逆变器控制策略中引入阻性虚拟阻抗,根据低压线路参数呈阻性的特点,对传统高压大电网下垂特性进行修正,通过旋转坐标正交变换矩阵,对电压频率V/f下垂控制进行了改进,使得传统的V/f下垂控制得以扩展应用于低压微网中.仿真验证分析,证明了低压微电网系统下设计的综合控制策略能够保证系统与运行的稳定性和可靠性.

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。

一种微网并网与孤岛运行无缝切换的优化控制方法

本文以风光互补发电微网系统作为研究对象,针对微网系统在并网与孤岛运行模式切换时的电压波动及电流冲击问题,分析了风光互补发电微网系统的结构和运行特性,选择了每种运行模式下的控制方法。在并网运行模式下储能单元采用PQ控制,微网系统的频率和相位由电网提供。在独立运行模式下采用改进的V/f下垂控制策略,通过控制储能装置变流器的输出电压及频率,为风光发电单元提供频率和相位。其次,增加了预同步处理单元,从而消除切换过程中的冲击。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件平台上搭建风光储互补的微网模型,仿真结果证明,该控制策略有效实现了微电网的无缝切换。