换流阀杂散电容计算及其对MMC电压应力水平的影响

换流阀为柔性直流输电系统的核心设备,由于设备结构等因素,换流阀存在杂散电容可能会影响换流阀的电压应力水平。首先建立换流阀的三维有限元电场分析模型,通过电场分析的方法得到换流阀的杂散电容;然后在其基础上建立包含换流阀杂散电容的MMC-HVDC系统宽频带模型;并分别计算MMC-HVDC系统在正常运行和故障工况下换流阀的电压应力水平;并以此指导换流阀的设计与优化。研究表明:MMC杂散电容会导致故障工况下MMC换流阀电压应力水平的增加。     

基于谐波状态空间模型的MMC系统高频振荡分析

为准确分析模块化多电平换流器(modularmultilevel converter,MMC)输电系统高频振荡现象,基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS)理论,综合考虑MMC装备内部动态特性建立了二阶截断下系统的HSS模型,结合该模型计算得系统特征根分布,进而判定系统稳定性及对振荡频率进行预测。基于以上建模分析过程探究了交流网络、系统长链路延时及控制器参数对系统高频稳定性的作用规律。得出系统高频振荡由MMC装备及交流网络相互作用引起,系统高频稳定性随交流线路电阻及对地电容参数增大而提升,且系统长链路延时是引发高频振荡的主要因素,控制器部分,合理参数范围内,基频电流环参数对系统高频稳定性有显著影响,系统发生高频振荡风险随其控制带宽增大而提升,功率外环及锁相环参数对系统高频稳定性影响极小,环流抑制环参数对系统高频稳定性几乎无影响,可从优化交流网络特性、减小系统延时和围绕基频电流环附加控制环节等角度提出高频振荡抑制措施。以上分析结论通过MATLAB/Simulink时域仿真得到验证。     

基于特征值分析的DFIG风电机组在微电网中的频率控制策略研究

随着电力电子技术的发展,变速恒频DFIG风电机组可通过虚拟惯量控制和超速控制减载运行参与电网频率调整。针对含DFIG风电机组的风光柴中压微电网,采用特征值分析方法,分析DFIG风电机组虚拟惯量控制、超速控制和柴油机调速器控制参数变化时微电网的特征值轨迹,找出反映微电网频率响应特性的典型特征值。并通过分析不同虚拟惯量控制和超速控制参数对应的典型特征值变化轨迹,判断微电网频率稳定性的变化,得到虚拟惯量控制和超速控制参数合理选取范围。为改善频率控制参数选取过大产生的频率振荡问题,进一步改进DFIG风电机组有功功率控制系统PI控制参数,从而在改善微电网频率动态响应特性的基础上提高了微电网小干扰稳定性。最后,在DIg SILENT/Power Factory仿真软件中搭建微电网模型,通过动态时域仿真验证所提方法对提高微电网频率稳定性和小干扰稳定性的有效性。     

混合型MMC接入弱交流电网稳定性分析及控制参数优化

针对桥臂由半桥子模块和全桥子模块级联构成的混合型模块化多电平换流器(MMC),首先研究了混合型MMC输电系统小信号建模方法。以一个两端系统为例,基于根轨迹分析,分析了不同控制模式的混合型MMC接入弱交流电网时小干扰稳定性约束下的最大有功功率,并基于参与因子及模式分析得到了不稳定模态的典型参与变量和振荡频率,且进行电磁暂态仿真验证。基于控制参数灵敏度及动态特性影响分析,得到有利于增强小干扰稳定性和提升最大有功传输能力的控制参数优化策略。研究表明:弱电网接入下,混合型MMC逆变运行时失稳主要与q轴控制相关,需减小内环比例控制系数和降低前馈交流电流、电压滤波截止频率;整流运行时失稳主要与d轴控制相关,需增大外环比例控制系数。     

三峡-广东直流线路电信干扰计算

利用三脉动换流器模型对三峡--广东直流输电系统直流侧谐波进行了计算，并对三脉动换流器模型进行了分析。介绍了由三脉动模型中换流变压器杂散电容引起的谐波的特性。文章中通过三脉动模型中引入一个附加电容较好地模拟了杂散电容的影响。在此基础上对该线路的电信干扰进行了计算和评估。     

直流微电网高频振荡稳定问题的降阶建模及分析

为从等效电路角度揭示直流微电网高频振荡稳定机理,建立了直流微电网降阶电路模型.将直流电压控制单元降阶成等效电阻、电感串联电路模型,其中将下垂控制、直流电压控制及电流内环控制环节对系统高频稳定性的影响转化为可量化的等效电阻、等效电感.进一步结合采用等效电阻、电容并联电路的恒功率负荷模型,得到直流微电网全系统降阶电路模型,在此基础上提出了直流微电网高频振荡稳定性判据.并基于所提降阶模型,分析了直流电压控制单元详细控制参数对等效电阻、等效电感以及稳定性判据的影响,从等效电路的角度揭示了直流微电网发生高频振荡失稳的原因.最后,在PSCAD/EMTDC软件中对所提降阶模型进行了仿真验证.     

柔性直流电网小干扰稳定性分析

小信号建模是分析直流电网稳定性和系统参数整定的重要方法。为了研究接入平波电抗器的直流电网小干扰稳定性问题,提出一种基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的直流电网小干扰稳定性简化模型。首先,推导换流站与交流侧、控制器以及含平波电抗器的直流网络等各部分输入量、输出量和状态变量之间的耦合关系,建立整个系统的非线性状态空间模型;然后,利用特征值和根轨迹分析方法研究控制参数、直流设备参数和桥臂电感参数等对系统稳定性的影响;最后,在PSCAD/EMTDC平台上搭建四端直流电网仿真模型,验证了所提建模方法的准确性和各参数对小干扰稳定性影响结论的正确性。     

高压直流工程换流阀宽频建模研究

电压分布性能是高压直流输电换流阀的重要电气特性之一,而换流阀的杂散电容参数的存在严重影响换流阀系统过电压分布的均匀性,尤其是速变电压下阀内电压分布的不均匀性.根据现场测试的换流阀杂散参数,建立换流阀的宽频电路等效模型;其次,利用仿真模拟施加雷电冲击等过电压,研究换流阀在速变电压时的电压分布特性,进一步分析影响换流阀过电压分布的主要杂散参数.研究表明,变压器及其套管电容是影响换流阀电压分布的关键因素,而对地杂散参数及层间杂散参数对其电压分布的影响较小.     

光伏并网系统小信号动态建模及控制参数灵敏度分析

现有光伏并网系统小信号稳定性分析中,通常对逆变器采用理想建模,没有考虑控制参数对小信号稳定性的影响。为准确分析光伏并网系统的动态性能,建立了两级式三相并网光伏系统的小信号动态模型,主要包括两个子模型:主电路模型和MPPT、电压电流双闭环控制系统模型。利用该模型计算了控制系统参数对并网系统特征值的灵敏度,分析了各个控制参数对系统小干扰稳定性的影响。分析结果表明,通过合理地选择控制参数可以改善系统的小干扰稳定性,为控制器的优化设计提供理论依据。     

双主电源并联运行的微电网小信号稳定性分析与控制参数优化北大核心

在基于多主从电源控制的微电网系统中,主电源逆变器的控制参数对系统的稳定性和动态性能有着至关重要的影响。文中以含有两个主电源的双主电源为电网系统为例,首先介绍了系统的控制方式,然后对系统建立了详细的小信号模型,通过计算系统状态矩阵的特征值和参与因子,分析了系统的稳定性和动态性能。在此基础上提出了含有根轨迹法与粒子群算法的控制参数综合优化方案,对逆变器的控制参数进行了协调优化,仿真和实验结果验证了参数优化方案的有效性。     

双主电源并联运行的微电网小信号稳定性分析与控制参数优化

在基于多主从电源控制的微电网系统中,主电源逆变器的控制参数对系统的稳定性和动态性能有着至关重要的影响。文中以含有两个主电源的双主电源为电网系统为例,首先介绍了系统的控制方式,然后对系统建立了详细的小信号模型,通过计算系统状态矩阵的特征值和参与因子,分析了系统的稳定性和动态性能。在此基础上提出了含有根轨迹法与粒子群算法的控制参数综合优化方案,对逆变器的控制参数进行了协调优化,仿真和实验结果验证了参数优化方案的有效性。     

直驱风电场经柔直并网诱发的次同步振荡特性

直驱风电场与柔直换流站构成的电力电子化输电系统可能存在次同步振荡的风险。为抑制该类振荡,该文采用小干扰建模方法,建立考虑MMC内部动态过程、锁相环动态过程的整体线性化数学模型。基于根轨迹方法,分析有功功率、控制器参数、等效电阻对系统稳定性的影响,并给出次同步振荡模态的主导参与变量和参与因子。结果表明,次同步振荡特征根主要与MMC和风电场的q轴参数有关,适当增加线路电阻能提高系统的稳定性。在此结论的基础上,提出在MMC外环控制器中加入串联虚拟电阻的阻尼控制策略,研究阻尼控制器参数对系统稳定性的影响,并给出参数的稳定域,电磁暂态仿真验证该文建模和阻尼控制策略的正确性。     

含锁相环的两级三相式光伏并网系统稳定性分析及控制

为了分析并改善光伏并网系统稳定性问题,本文建立了包括锁相环(PLL)在内的两级三相式光伏并网系统小信号模型,利用特征值法分析了电网强度、最大功率追踪(MPPT)控制参数、锁相环控制参数对系统稳定性的影响。分析可知弱电网下主导振荡模态与锁相环控制参数直接相关。基于锁相环和电流内环控制的相互作用,提出一种附加控制方法,将锁相环的输出频率变量通过控制系数附加作用于电流内环控制。利用特征值法和时域仿真证明该方法可解决弱电网情况下由于锁相环控制参数设置不当带来的系统稳定性问题,并找出了控制系数在不同锁相环参数设置下的可行域。     

一次回路形成电快速瞬变脉冲群骚扰的研究及防护

对开关分断操作引起的电快速瞬变脉冲群(EFT/B)骚扰信号的时域和频域特性进行研究。分析了开关分断操作时电感中的电流对杂散电容充电引起EFT/B骚扰的过程,采用电力系统电磁暂态仿真软件ATP仿真电力系统一次回路中开断空载变压器和空载长线时形成的EFT/B骚扰。采取金属氧化物避雷器(MOV)保护、RC保护和选相分闸等防护措施可抑制开关分断操作引起的EFT/B骚扰的幅值,减小EFT/B骚扰的振荡频率。     

并联永磁同步风电机组小干扰稳定性分析

采用平均磁链定向控制多台永磁同步风电机组进而构造分频发电系统是未来陆上尤其是海上风电的汇集方案之一,但对该模式下多台风电机组间稳定性的研究鲜有文献涉及。针对此问题,基于特征值分析法,研究了平均磁链定向控制的永磁同步风电机组之间的小干扰稳定性。首先,基于高压大容量直驱式永磁同步风电机组的分频集电系统拓扑结构,建立了适用于小干扰稳定分析的风电系统的数学模型;其次,通过辨识振荡模态并分析模态参与因子确定了影响系统振荡的主控因素,通过绘制根轨迹分析了主控因素参数变化对系统振荡的影响,并发现系统振荡受发电机电感、电阻和直流电容参数的影响最大;最后,通过时域仿真验证了研究结论的正确性。     

并联电容器组分闸操作过电压的仿真分析

并联电容器组在投切操作过程中存在很高的操作过电压,操作过电压与电容器及断路器周围杂散电容密切相关。笔者首先以不考虑杂散电容的简化模型对操作过电压进行了理论分析,并以此为基础利用EMTP-ATP仿真软件建立了是否考虑杂散电容的两种电容器组模型,研究杂散电容对分闸操作过电压的影响。通过对比仿真结果得知考虑杂散电容的完整模型更准确地反映了操作过电压的高频振荡过程;杂散电容的存在使得中性点对地过电压值更高且衰减缓慢,从而使得电容器极对地过电压剧增且高频振荡,同时也使得两相相继重燃时的过电压情况更加严重。     

大容量储能对电力系统小干扰稳定的影响

随着新能源装机规模的日益扩大,为实现电网运行中的灵活调节,未来电网对储能的需求也日益增加.储能并网容量的增加对电力系统运行特性的影响显著,尤其对系统小干扰稳定性的影响值得关注.首先,分析了储能数学模型,建立含大容量储能的电力系统模型;以三机九节点系统为例,采用特征值分析法研究了系统潮流改变、潮流不变两种情况下不同储能并网容量对系统小干扰稳定性的影响.结果表明:系统潮流改变和潮流不变情况下,储能渗透率增加对系统小干扰稳定性的影响存在明显差异.整体来看,储能参与系统运行方式协调控制更有利于系统小干扰稳定.此外,通过特征值分析,验证了虚拟惯量控制可一定程度上阻尼系统振荡,改善系统小干扰稳定性.     

联接低惯量交流系统的MMC与发电机之间的低频交互振荡模式研究EI北大核心CSCD

当模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)联接低惯量交流系统时,MMC控制系统很可能会与发电机控制系统产生交互作用,使系统发生低频振荡。该文首先建立连接发电机组的MMC系统的详细小信号模型,并与PSCAD/EMTDC中的电磁暂态模型进行对比,验证所建立小信号模型的准确性。然后,研究交流系统惯量对系统稳定性的影响,识别系统的主导低频模态,并分析主导低频模态的影响因素。之后,通过计算控制参数的可行域研究发电机与MMC控制参数之间的交互作用,并通过分析系统频率扰动信号的传递路径,揭示联接低惯量交流系统的MMC与发电机之间主要存在的两条交互作用路径,即发电机调速系统与MMC控制系统间的交互路径及发电机励磁系统与MMC控制系统间的交互路径,最后通过电磁暂态仿真验证理论分析的正确性。     

渝鄂柔性直流输电系统中高频振荡影响因素及抑制策略

针对柔性直流输电工程中出现的中高频振荡问题,现有解决方法是在电压前馈通道中增设滤波器以抑制高频振荡,但增加了中频振荡的风险。以渝鄂柔直工程南通道单元为研究对象,提出了一种通过调整控制链路延时以避免中、高频振荡的方法。首先,基于多谐波线性化原理建立了MMC换流站阻抗模型,详细分析控制链路延时、电网电压前馈策略对MMC换流站阻抗特性以及对系统稳定性的影响;然后,探讨通过调整控制链路延时以避免中高频振荡的可行性,并给出了控制链路延时的选择方法;最后,通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了所提方法可实现渝侧、鄂侧系统中高频振荡抑制,同时对系统动态特性影响较小。     

光伏并网系统小信号动态建模及控制参数灵敏度分析

现有光伏并网系统小信号稳定性分析中,通常对逆变器采用理想建模,没有考虑控制参数对小信号稳定性的影响。为准确分析光伏并网系统的动态性能,建立了两级式三相并网光伏系统的小信号动态模型,主要包括两个子模型：主电路模型和MPPT、电压电流双闭环控制系统模型。利用该模型计算了控制系统参数对并网系统特征值的灵敏度,分析了各个控制参数对系统小干扰稳定性的影响。分析结果表明,通过合理地选择控制参数可以改善系统的小干扰稳定性,为控制器的优化设计提供理论依据。