直流配电网多变流器纹波谐振问题研究

纹波是直流配电网中一种典型的电能质量问题。纹波谐振不仅影响直流配电网的电能质量,还会危及系统的安全稳定运行。探究了纹波在直流侧网络结构中的谐振现象;对接入端交流侧出现电压畸变和三相不平衡等情况引起的纹波从机理上进行了分析;建立了含变流器的直流配电网的等效电路,推导了变流器接入个数及接入位置对纹波谐振的影响关系;考虑各变流器间的耦合作用,推导了各变流器之间的耦合系数,研究了耦合作用对纹波谐振的影响。仿真结果验证了理论分析和所建模型的正确性。     

计及直流链路动态耦合效应的双馈风电机组谐波阻抗模型

双馈风电机组的大量并网会给电网带来谐波谐振等电能质量问题,研究此类问题的关键在于建立准确有效的风机谐波模型.传统的双馈风电机组谐波阻抗模型的建立通常基于理想的直流链路电压,然而在风机实际运行中,变流器交直流侧交互作用会导致直流链路电压出现动态耦合谐波成分,且两侧变流器谐波可通过直流链路双向传递,进而产生耦合,即存在直流...     

直驱风电系统变流器建模和跌落特性仿真

为增强直驱型变速恒频风电系统的低电压穿越能力,采取了变流器直流侧增加卸荷负载以在故障时消耗掉直流侧多余的能量,使风电机组的正常运行基本不受电压跌落影响的应对措施。通过对发电机侧变流器、电网侧变流器和直流侧卸荷负载工作原理的详细分析,变流器采用背靠背双PWM结构,实现了变流器的整体建模。基于Matlab7.3/simulink6.5构建了变流器的仿真模型,对电网电压跌落时系统的跌落特性进行了变流器模型及其分析正确性的仿真验证,结果表明,采用直流侧卸荷负载可有效提高直驱系统的故障穿越能力,具有较快的动态响应速度。     

基于超级电容器的DFIG低电压穿越研究

为避免电网电压跌落时双馈异步风力发电机组脱网运行,分析了双馈异步风力发电系统双PWM变流器控制策略,提出了将超级电容器耦合于风电机组机侧变流器和网侧变流器之间的直流侧母线上的方法,从而借助超级电容器的功率快速吞吐能力实现网侧故障时机侧变流器与网侧变流器之间的功率平衡,有效地稳定了直流侧母线电压。基于MATLAB/SIMULINK仿真了双馈异步风力发电系统发生电压跌落故障,仿真结果表明超级电容器模块可以有效地减少故障期间的直流侧电压的干扰,能够在故障清除之后迅速且平稳地恢复有功功率。     

双馈风电并网系统高频谐振机理及抑制策略

双馈风电机组并网时,由于机网相互作用可能会发生高频谐振,造成巨大的经济损失。针对该问题,首先,综合考虑机侧变流器和网侧变流器的影响,建立双馈风电机组的阻抗模型,并考虑风机接入电网时所采用的不同补偿方式建立双馈风电并网系统阻抗模型,通过绘制和分析阻抗频率响应曲线,揭示双馈风电并网系统高频谐振的产生机理;然后,借鉴光伏逆变器高频谐振抑制的思想,在机侧变流器和网侧变流器原有控制策略中附加阻尼控制环节进行阻抗重塑,以实现风电并网系统高频谐振的有效抑制;最后,通过仿真验证了所提策略的合理性与有效性。     

柔性直流配电网纹波形成机理与叠加特性

直流配电网是未来配电系统发展的新趋势,其电能质量问题是需要关注的重要问题之一。其中纹波的影响因素多、涉及面广,是一种常见的直流电能质量问题。结合直流配电网的拓扑结构、变流器交流侧的特性,分析由于交流负荷非理想特性及交流电源不理想因素而引起的直流纹波形成机理。在此基础上,对交流接入端三相对称和不对称情况下正序谐波、负序谐波及零序谐波在直流侧产生的纹波及相互间的叠加情况进行频域分析,建立了纹波叠加特性与交流谐波次数和相位的关系。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

大容量永磁同步风电机组系统谐振与抑制策略

风电机组变流器是变速恒频风电机组的核心部件,变流器电网侧滤波器在保证良好并网特性的同时也给系统带来了谐振稳定性问题.基于风电机组变流器网侧滤波器动态特性进行分析,揭示了风电机组谐振机理,提出了虚拟变阻尼谐振抑制策略.在MATLAB/Simulink中建立了2.0 MW直驱型永磁同步风电机组仿真模型,实现了风电机组谐振与抑制的全过程仿真.利用电网谐波发生模拟装置,首次在2.0 MW永磁直驱风电机组上进行了机组谐振与抑制现场试验.仿真与现场试验证明了理论分析的正确性与谐振抑制策略的有效性,对实际运行时风电机组的谐振问题和风电机组变流器设计具有指导意义.     

具有低频功率解耦功能的直流变换系统及其控制策略研究

对于高压直流输电系统中的高压直流变换器,高电压是其设计难点之一,一般采用多模块串并联组合结构来解决高压问题。而直流电压在经多个单相逆变器变换至交流电压或接三相不平衡负载时直流总线将存在低频纹波,从而影响直流侧电能质量。该文研究了ISOP(input-series outputparallel)系统的低频功率解耦控制,通过注入补偿电流抵消纹波电流,实现功率解耦,抑制直流侧的低频纹波波动,显著提高系统电能质量。为了实现低频纹波的精确控制,解耦系统采用多重准比例谐振控制,通过对多个特定频次的谐波电流进行跟踪并且提供相对较低阻抗的通道来释放谐波电流,以补偿直流侧电压波动。最后通过仿真验证了文中所提方案的可行性与优越性。     

航空静止变流器的输入纹波电流特性研究

航空静止变流器(aviation static inverter,ASI)作为飞机电源系统的典型负载,其脉动的输入电流严重影响着直流电网的电能质量。针对航空静止变流器的输入电流特性进行研究。基于双重傅里叶开关函数法给出逆变环节输入电流中直流分量、二次谐波分量、载波次谐波和载波的边频谐波等表达式,为定量计算各电流分量提供了精确依据。推导二次谐波电流向高压直流电网侧传播的等效电路模型,从而揭示航空静止变流器输入端低频纹波电流的产生、传导及其影响因素。最后,通过仿真和实验验证理论分析的正确性。     

基于超级电容器的风电系统低电压穿越特性研究

新的风电并网标准要求风电机组具有低电压穿越的能力。分析了直驱式风力发电系统的低电压穿越能力,该系统在电压跌落期间由于能量不匹配而导致直流电压的上升,造成电网故障消失后网侧变流器恢复正常运行缓慢。建立了直流侧增加超级电容器储能单元前后的直驱式风电系统仿真模型,并分析其低电压穿越特性,结果显示超级电容器储能单元可有效增强系统的低电压穿越能力,提高风能的利用效率。     

采用飞轮储能的永磁直驱风电机组有功平滑控制策略

风速的不稳定性和间歇性使得采用最大风能捕获控制策略的风电机组输出有功功率会随风速的变化而波动,影响风电机组的输出电能质量,引起电网频率波动,甚至带来电网的稳定性问题.简单分析了永磁直驱风电机组的全功率双脉宽调制(PWM)交-直-交变流器的控制策略,提出了在不改变现有变流器控制策略的前提下,在变流器的直流侧接入飞轮储能系统,用以实现风电机组输出有功功率的平滑控制.设计了飞轮储能系统的能量控制策略,并给出了平滑功率值的计算方法.对1.3 MW永磁直驱风电机组的运行特性进行了仿真研究,仿真结果表明,采用所提出的飞轮储能系统能量控制策略能够有效平滑风电机组输出有功功率,提高了风电机组的输出电能质量.     

基于超级电容蓄能的永磁同步海上风电低电压穿越研究

为避免电网电压跌落导致海上风电机组脱网运行,分析了直驱永磁同步海上风电系统的双PWM全功率变流器控制策略,提出了一种基于超级电容器蓄能的海上风电机组并网运行低电压穿越方案。在双向变流器的直流侧并联超级电容蓄能系统,利用超级电容来维持电网故障时的功率平衡,稳定直流侧母线电压。利用网侧变流器静止无功补偿运行模式控制无功电流输出,向电网提供无功功率支持。仿真结果表明了该方案在电网故障时,能有效抑制直流侧过电压,向电网提供无功功率,有利于电网故障恢复,提高了直驱永磁海上风电系统的低电压穿越能力。     

基于模糊PI控制的海上风电柔性直流输电整流器研究

为提高海上风电柔性直流输电电压等级,抑制直流侧电压跌落和闪变,将三相电压源变流器用于送端整流器。采用多个功率单元级联的拓扑结构,电流内环采用PI解耦控制、电压外环模糊PI调节双闭环控制方式。分析了变流器数学模型,建立了MATLAB/Simulink仿真模型,实现了电压级联输出,在线PI参数整定。仿真结果验证了该系统在海上风电柔性直流输电应用中的有效性。     

一种双馈风力发电机组定子低次谐波电流抑制的方法

电网电压的低次谐波会影响风电变流器的并网电能质量。传统的PI调节器无法有效实现对谐波的抑制,因此,文中以双馈风力发电系统为背景,在电网电压含有低次谐波电压的情况下,分析并推导了电机定转子的数学模型。通过对数学模型的分析,利用单R谐振调节器对定子电流实时分解的方式,将特定次谐波电流的调节量作为谐波电压补偿量,参与转子侧变流器控制,实现了对定子侧低次谐波电流的抑制。并利用波特图和根轨迹的方法分析了系统的稳定性及谐振调节器参数的选择方法。最终以5、7次谐波为例,通过仿真和实验验证了所提出方法的有效性。     

具有功率解耦能力的升降压逆变器

在单相光伏并网逆变器中,若要逆变器交流侧瞬时功率满足并网的需要,则在逆变器直流侧会产生不平衡脉动功率和二阶纹波电流,影响直流输入源利用率.为了减小直流侧的二次纹波,一般并联大容量的电解电容器,但电解电容器体积大且寿命较短.介绍了一种带有功率解耦电路的单相升降压逆变器,采用基于脉冲能量调制的有源功率解耦控制,将二阶纹波功率输送到薄膜电容,实现功率解耦.最后仿真验证了升降压逆变器功率解耦的有效性.     

直流支撑电容器的纹波电流影响其温升的研究

直流支撑电容器是变流器不可缺少的重要部分,直流支撑电容器的运行温度会影响使用寿命。为此,需要研究纹波电流对其温升的影响。首先,以直流支撑电容器为研究对象,研究了直流支撑电容器的发热功率、纹波电流对温升的影响。进而,通过对试品基于单一频率电流的温升试验和发热功率计算,以验证纹波电流对温升的影响。结果表明:纹波电流的数值和频率影响直流支撑电容器的温升;直流支撑电容器的温升与其纹波电流方均根值的平方成正比关系,与纹波电流的频率成反比关系;直流支撑电容器的温升还与损耗角正切成正比关系,与其散热面积、外壳散热系数成反比关系。     

电网不对称情况下的并网变流器控制及其PSCAD仿真

为了能够更好地仿真新能源发电系统,基于正负双序独立控制策略的并网变流器进行仿真建模。给出了正负序电压电流的分离及定向、正负序电压参考值的计算、PI参数的调节等重要步骤的实现方法,通过PSCAD仿真软件实现了并网变流器仿真,模型有效抑制了直流侧母线电压和交流侧有功功率的纹波,表明了所建模型的正确性。     

光照不均时独立输入串联输出型光伏升压DC-DC变流器组合电平法均压稳流控制

在光伏直流汇集系统中,光伏侧独立输入的DC-DC变流器通过输出侧级联可提升电压等级,但光照不均时,级联DC-DC变流器输出侧存在电压不均衡的问题。在DC-DC变流器级联输出侧设置均压单元可实现输出侧电压均衡,但均压单元的引入会显著增加直流汇集系统的输出电流纹波。为此,提出对均压单元采用移相组合电平法的调制策略,通过控制级联DC-DC变流器均压单元间的电压相移,使级联输出侧电压更接近直流电网电压,进而减小输出电流纹波;之后,引入LC滤波器来滤除级联输出侧的电压尖峰,以保证级联输出侧电压稳定;最后,将所提控制策略应用于光伏直流汇集系统进行仿真。结果表明:该策略能够在实现输出侧电压均衡的同时,有效减小并网电流的纹波。论文研究可为光伏直流汇集系统的稳定运行和功率优化提供一定的理论依据。     

考虑机侧模型的直驱风电机组序阻抗建模及分析

大规模永磁直驱风场并网振荡现象频发,序阻抗模型逐步成为广泛采用的分析方法。目前对直驱风电机组的序阻抗建模将机侧模型(机侧变流器、永磁同步发电机)简化为可控电流源,忽略机侧模型对于机组阻抗特性的影响。该文建立考虑发电机、机侧变流器、直流母线动态过程、直流电压控制回路以及网侧变流器的直驱风电机组序阻抗详细解析模型,描述小信号分量在机组内部的频率特征分布规律;分析了机侧变流器控制特性、直流母线电容容量、直流母线电压控制特性对机组阻抗特性的影响。基于控制硬件在环实时仿真平台,验证解析模型的准确性,开展多个型号直驱风电机组的阻抗扫描与稳定性分析,验证机侧模型对机组阻抗特性的影响。     

考虑直流子网影响的交直流混合微电网谐振特性分析

交直流混合微电网是未来配电网的重要组成形式。由于直流子网在混合微电网中所占比重提高,势必会对并网模式下的交直流混合微电网的谐振特性产生影响,而利用频域分析法需建立基于交直流混合微电网的高阶传递函数,建模困难。为了解决上述问题,提出了直流子网和互联变流器(interlinking converter,ILC)融合阻抗建模方法,建立了并网模式下交直流混合微电网系统的等效阻抗模型,利用模态分析法计算出系统谐振频率、参与因子以及参数灵敏度等谐振特性,进一步分析了ILC和直流子网参数变化对系统谐振特性的影响。分析表明,ILC和直流子网部分参数变化会大幅改变系统的谐振频率及谐振峰值。结论不仅有利于谐波谐振的治理,同时也为系统参数的设计提供了依据。最后在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了交直流混合微电网仿真模型,验证所进行的谐振模态分析及参数变化对谐振特性影响的正确性。