基于最小二乘和自适应蛇优化算法的直驱风机LVRT特性辨识

为提高直驱风机低电压穿越LVRT(low voltage ride through)控制参数辨识精度,提出了一种基于最小二乘LS(least square)和自适应蛇优化ASO(adaptive snake optimization)算法的直驱风机LVRT特性辨识方法。首先,利用最小二乘法拟合出直驱风机LVRT待辨识参数初值,以确定待辨识参数的寻优范围;然后,分析了蛇优化SO(snake optimization)算法分阶段寻优的边界条件,设计了分阶段自适应学习因子,并引入Levy飞行策略,提出了适用于直驱风机LVRT控制参数辨识的ASO算法;最后,将ASO算法多次辨识平均值作为最终结果。结果表明,所提方法能快速、准确辨识直驱风机LVRT控制参数。

基于LVRT能力的光伏电源继电保护增强技术

随着分布式光伏发电技术的广泛应用,光伏并网给传统配电网继电保护系统引入了新的挑战。例如,光伏电源并网时会使原网络的潮流发生改变,使电网的安全可靠运行受到影响。现有的继电保护方案无法应用于含光伏系统的网络。本研究提出了一种基于低电压穿越(Low Voltage Ride-Through,LVRT)能力的光伏电源继电保护增强技术,通过实时监测与控制系统,优化继电保护策略,以应对光伏并网带来的挑战。研究结果表明,所提增强技术能有效提升配电网的保护性能和系统稳定性,为光伏并网的配电网继电保护提供有效的解决方案。

弱网下并网逆变器LVRT双模式切换控制策略

随着分布式电源渗透率的提高,电网呈现弱网的趋势。弱网下当电网电压发生跌落时,帮助系统实现低电压穿越(LVRT)至关重要。针对弱网下电网电压跌落引起的过电流、电压崩溃、系统振荡等一系列问题,提出了一种并网逆变器LVRT双模式切换的控制策略:当电网电压在0.7~1.0(标幺值)范围时采用定交流电压控制模式;当电网电压在0~0.7(标幺值)范围时采用定无功电流控制模式。此外,在电压恢复期间采用有功电流斜坡控制,可有效缓解电压恢复期间系统失稳等问题。最后,在Matlab中对双模式切换控制策略进行仿真分析,验证了该控制策略的可行性。

基于功角保持的VSG低电压穿越控制策略

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制通过模拟同步发电机的运行特性,达到并网逆变器为电网提供惯性支撑的目的。传统VSG在电网发生短路故障时容易导致输出电流越幅与功角振荡,无法为电网提供无功支撑,使逆变器不具备低电压穿越能力。文章提出一种VSG低电压穿越控制策略,故障期间保持功角稳定,故障恢复期间通过基于虚拟功率的功角保持环节实现预并列,故障恢复后输出功率能够快速恢复至给定值,运行模式之间能够平滑快速切换,实现低电压穿越。仿真验证了该控制策略的正确性与有效性。

计及低电压穿越影响的感应电动机动态分群

随着新能源的大规模广泛并网,其对感应电动机动态等值建模的影响值得关注。该文提出了新能源电力系统中感应电动机动态分群新方法。分析了感应电动机与电网的交互作用,提出在现有基于感应电动机动态相似性分群的基础上,同时考虑机端电压动态相似性的分群可提高感应电动机动态等值精度。针对高比例新能源电力系统,研究发现感应电动机附近有新能源机组,且部分新能源机组在故障期间进入低电压穿越(LVRT)时,这些感应电动机动态特性具有显著差异。为此提出新能源电力系统中考虑感应电动机端口电压跌落深度的动态分群方法。算例分析表明,该文提出的兼顾感应电动机端口电压动态相似性以及端口电压跌落深度的分群方法具有较高的等值精度,且适应性强。

NFTSM控制的光伏并网系统低压穿越控制策略

针对现有PI与ISMC控制下光伏并网系统LVRT过程响应速度慢、不对称故障时控制效果较差或抖振效果明显等问题,提出一种NFTSM控制的LVRT控制策略。考虑光伏并网系统外部条件多变的特性,采用双指数滑模超平面与控制率,选取指数趋近律加速趋近速率,构造出具有调节有功、无功输出的非奇异快速滑模控制器,并验证其稳定与收敛性,简单且有效地实现了光伏并网LVRT。Matlab/Simulink仿真结果表明,NFTSM控制的光伏并网LVRT具有收敛速度快、谐波含量低、抗外界干扰与抖振抑制能力强等优点。

基于Crowbar的双馈风机LVRT特性研究

文章从变流器、风电机组安全和风力发电系统快速平稳恢复稳定角度出发,讨论了Crowbar电阻和Crowbar电路投入运行持续时间选取原则,搭建了双馈风电机组低电压穿越仿真模型,模拟了电网电压跌落故障情况下,不同Crowbar阻值对低电压穿越功能的影响,从电网故障期间是否考虑双馈风电机组无功功率补偿能力方面,研究了Crowbar电路投入运行持续时间对低电压穿越功能的影响。仿真结果表明,合理的Crowbar电阻取值和投入运行持续时间可以提高双馈风电机组的低电压穿越能力,有利于风力发电系统快速平稳地恢复稳定。

含高比例分布式电源配电网分布式供电恢复方法

针对高比例分布式电源(DG)接入配电网,现有供电恢复方法未充分考虑DG故障穿越特性。文中提出了基于分布式控制的配电网多阶段供电恢复方法,以充分利用DG的电网支撑能力。分析了DG故障穿越特性及其电网支撑能力,并基于高比例DG接入后配电网不同运行方式,提出了负荷容量估算方法和DG分类处理策略。建立了分布式控制的供电恢复模型,并基于联络线路容量裕度指标提出多联络路径选择策略。最后,提出了适应高比例DG接入配电网的多阶段供电恢复方案。所提方法可以更好地发挥DG支撑作用,提高快速供电恢复能力。仿真算例验证了所提方法的有效性。

尾流效应和风特性对双馈风机LVRT的影响

对双馈异步风力发电机(DFIG)低电压穿越能力的研究普遍基于额定风速,为了使研究更加准确,考虑了风电机组间的尾流效应和不同类型的风特性,建立了尾流效应模型、4种风特性模型和风电场模型,仿真了DFIG在不同情况下的低电压穿越能力。结果表明,尾流效应在一定范围内会降低风电机组的有功功率、增加无功功率补偿,并抑制直流母线电压振荡的幅值,提高DFIG低电压穿越能力;相同幅值的风特性,渐变风输出的有功功率最大,阵风引起的有功功率振荡最剧烈,渐变风、随机风引起的直流电容电压振荡幅值较大。

计及LVRT控制策略的光伏电站并网配电网故障分析方法

随着光伏电站在配电网中渗透率的不断提高,且在光伏电站低电压穿越(LVRT)控制特性的要求下,诸多故障分析方法已经不再适用。针对上述问题,首先通过分析光伏电站故障电流输出特性建立受并网点正序电压控制的电流源等值模型;在此基础上,分析在不同故障条件下含光伏电站的配电网节点电压方程,针对光伏电站输出电流与并网点正序电压间的非线性关系,提出双端搜索下的试根法配电网故障分析方法。最后,通过仿真验证算法的准确性,并比较光伏电站在LVRT控制策略与传统控制策略下配电网的故障特性,验证LVRT控制特性在故障时对电网的支撑作用。

DVR在风电机组LVRT中的应用及其无功补偿能力

针对动态电压补偿器(DVR)在风电机组低电压穿越(LVRT)的应用进行了讨论。为了提高DVR的动态响应能力,设计了双闭环控制策略,并引入电网电压前馈项,以避免补偿电压的过冲;电压外环采用了谐振控制器,可在静止坐标系下实现无静差跟踪,省略了坐标变换以及锁相环节。同时详细分析了DVR在正常运行与跌落情况下无功补偿能力,通过对其补偿方式的分类与比较,指出了其无功补偿能力受到限制的原因。在Matlab/SIMULINK中构建仿真模型,仿真结果表明,所设计的控制策略能够迅速精准地补偿定子电压,减小了定子电流冲击,平稳地实现了机组的低电压穿越。最后在110 kW的电机平台上进行了实验验证。

VRB储能系统对风电场LVRT特性影响分析

为满足电网规定的并网风电场必须具有低电压穿越能力(LVRT)要求,提出一种在风电场并网点加入直接功率控制的钒液流电池(VRB)储能系统的拓扑结构来提高风电场LVRT。根据目前风电机组发展趋势风电场采用基于全功率双脉宽调制AC/DC/AC控制策略的逆变器的永磁直驱风电机组(PMSG),VRB储能系统逆变器采用DC/AC双向功率流动的控制策略。所提出的控制策略通过协调控制风电机组机侧整流器、网侧逆变器和VRB变换器,实现平抑风电场出力和电压跌落时PCC点电压稳定控制及向电网提供一定的无功补偿。仿真结果表明,风速波动和系统电压跌落时,提出的方案可以有效平抑风电场出力波动,提高风电场LVRT能力,减小对系统安全稳定运行的负面影响。

基于主动式Crowbar的双馈风电机组LVRT性能优化分析

面对短路故障引起的电压大幅跌落,为避免直接脱网对电网造成的不利影响,双馈感应风电(DFIG)机组多采用撬棒保护电路(Crowbar)实现低电压穿越(LVRT)功能。文章利用磁链平衡原理对含Crowbar电路的DFIG三相短路电流简化表达式进行推导,提出旁路阻值的优化整定方法。为验证整定方法的有效性及Crowbar退出时间对LVRT性能的影响,利用PSCAD/EMTDC平台对电压骤降情况下DFIG的LVRT性能进行了一系列仿真分析,结果表明:在确保网侧变流器正常工作的前提下,Crowbar阻值在整定范围内取偏大值且Crowbar在故障清除1个周波后退出运行,会使DFIG得到更好的LVRT效果。

基于Crowbar的双馈风力发电机LVRT仿真分析与实验研究

要保证双馈电机具有低电压穿越能力,关键是要限制转子过电流和直流母线过电压。提出了采用转子侧Crowbar保护电路和直流侧卸荷保护电路协调配合的保护方案。用转子侧保护电路来抑制转子过电流,直流侧卸荷保护电路来维持直流母线电压恒定。在此基础上用MATLAB/Simulink软件搭建了仿真模型,并从理论仿真和现场实验测试2个方面对该方法进行验证,仿真与实验结果表明,该方案可以提高DFIG低电压穿越能力。

电网故障时大型光伏电站直流外送系统LVRT控制策略

以大型光伏电站直流升压外送系统为研究对象,当交流电网发生不同类型故障时整个系统在传统电压电流双闭环控制策略下存在并网电流畸变和直流母线过电压问题,无法实现低电压穿越。针对上述问题,从并网电流畸变和直流母线过电压的机理出发,提出一种将光伏发电模块MPPT模式的动态切换控制与基于优化型DDSRFPLL的VSC换流器正负序双电流环控制相结合的新型低电压控制策略。通过前级光伏电站与后级VSC换流器两者之间的协调配合,有效抑制直流母线的过电压和负序分量对并网电流的影响,成功实现大型光伏电站的低电压穿越运行,可大大提高大型光伏电站接入系统稳定运行的能力。并在Matlab/Simulink中搭建一个4MW/±30kV的光伏直流升压外送系统模型,仿真验证该新型控制策略的有效性。

双馈感应风力发电机实现LVRT仿真研究

在基于双馈电机的并网风力发电系统中,一般采用附加转子侧撬棒电路的方法来实现低电压过渡。当电网电压发生严重短暂跌落故障时,可以同时附加直流侧卸荷电路以更好地实现低电压穿越。为实现低电压运行,撬棒电阻值的选取至关重要。在考虑最大转子故障电流和直流母线钳位效应的双重因素下,给出了双馈式风电机组撬棒保护电阻取值约束式,并讨论了DFIG附加两种保护电路后具体的低电压穿越控制策略。对2MW DFIG风力发电系统进行仿真,结果表明,在选择合适的保护电阻基础上,通过对保护电路的合理控制,附加撬棒电路和直流侧卸荷电路可以有效帮助DFIG实现低电压穿越运行。

计及LVRT撬棒电路的双馈感应风电机组动态等值

低电压穿越LVRT(low-voltage ride-through)的同时电机结构发生变化,机组差异使撬棒动作不一致,给传统等值方法带来难度,且效果不佳。考虑到风电场对大电网的影响主要关注其出口动态特性,为改善计及LVRT时风电场的等值效果,从其出口特性着手,忽略内部结构,等效整个风电场。通过Prony算法分析风电场出口电压、电流的振荡模式,定义表征各模式影响程度的能量比,以此为依据提取主要模式等效风电场出口特性,并与依据模式的幅值和衰减因子提取的主要模式对比,前者提取的主要模式更为精确,且减小了对模型阶数的要求。仿真结果表明该算法得到的等值模型在计及LVRT时是合理有效的。

带电流限幅无功电流注入的LVRT控制策略研究

文章提出一种带电流限幅无功电流注入的低电压穿越控制策略,采用对称分量法分析逆变电压和电流,并进行逆变电压和电流的相关相位角分析推导,由网侧变流器的通态浪涌电流决定了限幅电流的大小,并在已知正序无功电流给定和对逆变电流向量图分析的基础上,反推出负序无功电流给定,在c相接地故障引起电网电压跌落情况下进行了仿真实验研究。研究结果表明,在提出的控制方法下,达到了对网侧变流器过流保护的目的,并通过动态无功电流的注入实现了对电网正序电压的支撑作用和对电网负序电压的压制作用,提高了低电压穿越能力。

微型燃气轮机发电系统LVRT特性分析研究

为了研究微型燃气轮机发电系统的低电压穿越能力,建立了包括微型燃气轮机、永磁同步电机、传动链轴系和全功率换流器在内的微型燃气轮机发电系统详细的动态模型,对配电网深度电压跌落情况下的微型燃气轮机发电系统的运行特性在PSCAD/EMTDC中进行了仿真分析,仿真结果验证了模型及控制方式的正确性和有效性,表明微型燃气轮机发电系统在配电网电压跌落期间具备很好的低电压运行能力。

提升新能源短时性功率冲击下暂态频率安全的储能紧急控制策略

高比例新能源电力系统中单一短路故障容易引起大规模新能源进入低电压穿越,使得系统承受大容量短时性功率冲击,可能会导致系统暂态最大频率偏差超过低频减载阈值,带来负荷损失。将电化学储能纳入由电网故障事件触发的紧急控制是应对短时性功率冲击下暂态频率越限的有效手段。为此,首先构建了新能源短时性功率冲击下计及储能紧急功率控制的系统频率响应分析模型,进而分析总结了储能释放功率和持续时间对短时性功率扰动下系统频率特性的影响。以此为理论依据,综合考虑短时性功率冲击下的暂态低频与高频安全,提出了避免低频减载的最小储能紧急释放能量计算方法,并给出了满足要求的储能紧急控制功率和持续时间策略。最后,在IEEE 10机39节点系统中验证了分析结果的准确性。