连接弱电网的并网变换器直流电压时间尺度稳定器的设计与分析

随着并网变换器在可再生能源传输中的广泛应用,可再生能源设备控制系统的稳定性问题不断出现,不利于电力系统的稳定运行。本文主要研究连接弱电网的并网变换器直流电压时间尺度稳定器的设计和分析。首先,结合相量图和控制框图说明直流电压时间尺度稳定器的原理。通过伯德图和控制框图说明稳定器内部各环节控制参数的设计原则,结合实例设计稳定器控制参数,并分析不同电网强度下和不同工作点下稳定器对并网变换器的直流电压时间尺度稳定性的影响。分析结果表明稳定器增强了系统阻尼并且提高了系统稳定极限。将稳定器代入详细时域模型中进行仿真,验证了小信号稳定性分析结果的正确性。

双馈风电机组低电压穿越能力的提高

采用Crowbar保护会使电网故障时无功不足的情况更加严重,影响电压恢复,而且故障时,变流器直流侧母线会产生过电压,尤其是故障发生点接近风电场时,转子转速会出现较大的振荡。在DIgSILENT中建立了双馈风力发电系统模型,仿真分析了通过Crowbar保护电路投入使网侧变流器以STATCOM模式运行,并额外增加动态无功补偿设备、电网发生故障时增加直流侧耗能电路和附加转速稳定器这3种策略来有针对性地解决上述问题,提高双馈风电机组的低电压穿越能力。

弱电网下风力发电机组并网变流器直流电压稳定性机理分析

为研究连接弱交流电网的风力发电机组并网变流器直流电压控制的稳定性,从直流电压控制二阶简化模型入手说明通过分析阻尼和恢复分量可以判断直流电压稳定性。通过并网变流器控制系统相量图直观地描述了直流电压控制的动态,从物理意义上说明强电网和弱电网下锁相控制对直流电压控制稳定性的影响,发现锁相控制对直流电压控制的滞后作用会引起负阻尼而减弱直流电压的稳定性。然后,分析了不同条件下,锁相控制对直流电压控制的阻尼分量和恢复分量的影响,发现锁相控制在其带宽接近直流电压控制带宽时对直流电压控制稳定性的影响最大。最后,在Matlab/Simulink中搭建时域模型进行仿真分析与验证。

用于两相三线电网不对称负载的并网逆变器研究

北美家用配网电压广泛采用两相三线型式,即由相位互差180°的双火线和零线组成。对于这种电压型式,并网运行的逆变器仍需考虑两相负载不对称问题。此外,对于非隔离型并网逆变器,采用直流中点与交流中性点互联的三电平拓扑可更好地抑制共模。针对北美两相三线电网电压,对非隔离型两桥臂三电平逆变器进行直流电压外环、逆变电流内环的控制,并叠加负载电流前馈,在稳定直流电压的同时实现对不对称负载电流的跟踪;同时,采用适当控制方法来抑制逆变器直流中点的偏移。最后,通过仿真与实验验证了该控制方法的有效性。

改善低直流母线电容电机驱动系统稳定性方法

使用薄膜电容代替电解电容的低直流母线电容电机驱动系统具有更长的寿命、更少的成本和体积以及更高的功率因数等优势,可消除电解电容带来的诸多弊端,但也造成了诸如系统稳定性等问题。首先对低直流母线电容电机驱动系统的稳定性进行了理论分析;在此基础上,采用重构直流母线电压参考信号的有源阻尼法解决了系统稳定性问题;最后,通过实验在无速度传感器感应电机驱动系统中验证了该方法的有效性。

兼顾稳定性与经济性的交直流系统直流落点选择方法

直流输电系统落入受端交流电网的落点选择需要考虑交直流系统的相互作用,主要包括有效短路比、静态电压稳定指标和受端系统的有功功率损耗。文中提出一种兼顾稳定性与经济性的直流落点选择方法。基于数学上解决多目标决策问题的线性加权和法,首先设置各指标的门槛值,然后对其进行归一化处理,采用组合赋权法合理确定权系数,建立目标函数,选出最优落点作为换流母线。算例分析表明所述方法切实可行,兼顾了交直流系统的稳定性和经济性。

基于改进自抗扰的光伏并网逆变器直流母线电压控制

针对直流母线电压的控制性能受到各种不确定干扰因素负面影响的问题,提出一种改进型自抗扰控制策略以增强直流母线电压的控制稳定性。该策略采用级联扩张状态观测器来补充传统方法下未估计的剩余扰动,进而提升扰动估计抑制能力。最后,通过理论分析和仿真结果验证所提策略的有效性和可行性。

热老化对电压稳定剂改善交联聚乙烯绝缘性能的影响

为了进一步提高交联聚乙烯(XLPE)的电气性能,该文选用间氨基苯甲酸作为电压稳定剂,用溶液法制备了质量分数为1%的XLPE共混物试样,并对试样进行加速热老化实验。利用空间电荷、电导率和表面电位衰减测量,研究了添加电压稳定剂和热老化前后材料的电气性能。通过试样在添加电压稳定剂与老化前后的电场和陷阱能级分布,分析了电压稳定剂以及热老化对试样内部陷阱的影响。结果表明,间氨基苯甲酸能够有效抑制XLPE中的空间电荷积聚,改善试样内部电场分布,同时降低试样的直流电导率。热老化后,试样内部出现了明显的空间电荷积聚,电场畸变明显,表面电位衰减速率下降,直流电导率有明显上升。由此可知,电压稳定剂的添加导致试样内部深陷阱和浅陷阱密度的增加,提高了电荷注入的势垒。热老化使陷阱密度下降,深陷阱加深,导致材料中空间电荷积聚,电场畸变明显,从而降低了材料的电气性能。

惯量–刚度补偿器增强接入弱电网风电场直流电压时间尺度小干扰稳定的作用机理分析

以风力发电代表的新能源发电大规模接入电网,其物理和控制结构与传统同步发电机不同,多质量块多闭环反馈控制会引起更复杂的振荡模态,引发频域更宽、更复杂的稳定问题。该文分析一种新型电力电子装备:惯量–刚度补偿器对含大规模风电电力系统直流电压时间尺度小干扰稳定性的作用机理。该文首先以全功率风电机组为例介绍弱电网中风电机组直流电压时间尺度动态特性,推导直流电压时间尺度风电机组小信号模型并利用转矩法分析其小干扰稳定性;而后介绍惯量–刚度补偿器的基本结构和控制;然后建立弱电网下包含惯量–刚度补偿器与风电机组小信号模型,并分析直流电压时间尺度的小干扰稳定性;最后利用复转矩系数法分析惯量–刚度补偿器对直流电压时间尺度同步和阻尼功率分量的影响。理论分析和仿真结果验证了惯量–刚度补偿器对增强弱电网下风电场、风电机群直流电压时间尺度小干扰稳定性的有效性。

基于SST的新型直流微网架构

提出基于固态变压器(solid state transformer,简称SST)的新型直流微网架构.设计SST的3级拓扑结构及其控制方案,输入级采用电压源型变换器,运用电压电流双闭环解耦控制实现一次侧直流母线电压的稳定输出;隔离级的二次侧只对外供电,且采用不控整流电路;输出级为逆变器结构,运用双环控制实现交流电压的稳定输出.在PSCAD平台上针对几种典型工况进行仿真,结果表明所提架构具有较强的负载适应性.

永磁直驱风电系统低压穿越能力及直流链电压稳定性研究

提出了一种既提高风机低压穿越能力又维持直流链电压稳定的方法。包括网侧变流器根据电网电压的变化量决定输出无功电流的大小,且在直流侧增加由多个电阻并联而成的卸荷电阻来提高低压穿越能力;在直流电压控制环附加电流补偿因子用于维持直流链电压稳定。仿真结果表明采用提出的控制策略的永磁直驱风机低压穿越能力较强,且能较好地维持直流链电压稳定。