电容电压反馈LCL型储能VSG谐振抑制

在微网应用场合,储能虚拟同步发电机(VSG)技术通过控制其交流端口电容电压使新能源发电装置具有与同步机类似的频率和电压支撑能力,提高了微网系统的稳定性.但电容电压反馈会激发LCL型储能VSG滤波电路振荡,引起谐波谐振.在此建立了LCL型储能VSG系统的控制模型,深入分析和揭示了LCL型储能VSG系统的谐振机理,提出一种电容电压比例反馈与电容电压微分有源阻尼组合的谐振抑制策略,无需检测电容电流;对控制参数进行了优化设计,确保系统阻尼等效为正阻,提高系统稳定性.最后通过实验验证了所提谐振抑制策略的有效性.     

PSS抑制次同步谐振的研究

次同步谐振对电力系统的安全稳定有严重的影响,电力系统稳定器(PSS)广泛应用于抑制低频振荡和提高系统小扰动的稳定性。基于机电系统小信号模型,采用特征值分析法,研究了PSS励磁控制对次同步谐振的抑制效果,分析了三种形式的PSS对阻尼特性的影响。结果表明,选择合适的输入信号和加装扭转滤波器的PSS在合适的增益下,可以使PSS在提高低频振荡稳定性的同时,实现缓解次同步谐振的目的。     

TCSC次同步频率阻抗特性及其抑制SSR的参数设计

正确分析TCSC次同步频率阻抗特性是研究TCSC抑制次同步谐振（SSR）能力以及进行TCSC参数设计的重要基础。基于对TCSC次同步频率阻抗模型的研究,绘制了三维频率阻抗图,分析了TCSC次同步频率阻抗特性,特别提出了次同步谐振导通角的概念。基于内蒙古上都电厂串补输电线路模型,在满足工频基波阻抗调节特性的前提下,根据次同步频率阻抗特性研究了考虑TCSC自然抑制SSR时其主电路参数的设计原则。通过对上述系统各模态频率阻抗特性的综合分析,讨论了TCSC控制参数的选择方法。仿真结果证实了次同步频率阻抗特性分析结果的正确性。     

抑制次同步谐振的并联结构PSS参数优化

采用测试信号法,基于IEEE次同步谐振第一标准测试系统及IEEE ST1A型励磁系统分析了传统的单通道电力系统稳定器(PSS)及多通道并联结构PSS抑制次同步谐振时存在的问题.根据励磁系统引起的相位滞后特性,结合转速偏差、电磁功率偏差与电磁转矩偏差间的矢量关系给出了PSS需提供的理想相位补偿特性的计算方法.选取低频段和次同步谐振频率点附近具有代表性的频率点,计算其理想相位补偿角,并以此为目标应用遗传算法对并联结构PSS的参数进行优化.利用所得优化结果设置并联结构PSS参数,并进行仿真分析.结果表明,优化参数后并联结构PSS的实际相位补偿特性在全频段跟理想相位补偿特性更接近,使得全频段电气阻尼特性有了整体性增强,最大限度地避免了系统低频振荡和次同步谐振的发生.     

大型风电场次同步谐振分析

含恒速异步风力发电机的大型风电场通过含串补线路外送功率时存在次同步谐振问题。以PSCAD/EMTDC仿真软件为工具,建立了适用于风电场次同步谐振分析的大型风电场仿真模型,并在多种运行方式下分析了该风电场通过一串补线路外送功率时的次同步谐振特性和机组扭振特性。另外,还分析了大型风电场与火电厂捆绑送电方式下系统次同步谐振特性。     

基于MATLAB的湖北电网次同步谐振分析

如何用一种通用的仿真工具来实时描述系统的灵活运行方式,具有很强的移植性是仿真问题的关键所在.从这个角度出发分析湖北电网结构及其特点,建立了用于研究次同步谐振问题的湖北电网简化模型,并利用MATLAB PSB模块建立了电网次同步谐振的任意组态仿真模型.实际算例以冬季水电小发运行方式为计算水平,研究了湖北电网的次同步谐振问题.从仿真结果可以看出MATLAB在分析次同步谐振问题时可以快速地得到谐振频率.     

基于时滞反馈控制系统抑制次同步谐振

现今大容量远距离输电系统已成为必然的发展趋势,但其由于系统自身机构可能会引起次同步谐振从而破坏电力系统的稳定性。为了降低次同步谐振带来的影响,以IEEE Second Benchmark Model作为基础模型,介绍了基于时滞反馈理论所设计的新型控制器并运用其来抑制由于次同步谐振所引起的轴系扭曲。同时借助于特征根聚类法(CTCR)计算出时滞反馈控制器的稳定时间延迟区域。最后以非线性模型的时域仿真来校验时滞反馈控制器抑制次同步轴系谐振的效果,通过仿真可以得出时滞反馈控制系统能有效地抑制次同步谐振。     

UPFC对风电场次同步谐振的抑制作用

随着风力发电机组容量的不断扩大,在有串联补偿输电线路的系统中,异步风力发电机存在引发次同步谐振的风险.统一潮流控制器(UPFC)在增强风电场系统稳定性的同时还能增加系统中的次同步阻尼,抑制风力发电机的次同步谐振.通过在桨距角控制中加入附加控制并改进UPFC的控制策略,产生相应的次同步阻尼转矩,达到抑制次同步谐振的目的.在IEEE第一模型中加入风电场模型和UPFC模型,仿真结果验证了文中提出的控制方法的有效性.     

NGH 次同步谐振阻尼方案的研究及仿真分析

针对串联补偿系统次同步谐振（ＳＳＲ）问题的抑制及防止措施,对ＮＧＨ次同步谐振阻尼方案作了详细的理论分析和仿真研究。在论述了ＮＧＨ次同步谐振阻尼方案基本原理的基础上,通过具体算例的仿真分析说明ＮＧＨ次同步谐振阻尼方案对提高暂态转矩稳定和提高有次同步谐振问题系统的稳定性是非常有效的。仿真分析采用电磁暂态计算程序ＥＭＴＰ。     

基于虚拟同步发电机控制的并网变流器同步频率谐振机理研究

虚拟同步发电机控制策略是解决高渗透率新能源并网问题的有效方案之一。然而,不同于传统同步发电机,变流器模拟的虚拟同步发电机因其快速灵活的调节能力可能引发同步频率谐振现象。通过建立精确的虚拟同步发电机动态模型,分析得到同步频率谐振现象是由电磁磁链的动态过程引入;基于此谐振在控制参数设计不合理时会带来稳定性问题,提出2种阻尼控制的策略来抑制同步频率谐振现象。最后,通过搭建8 k W实验平台,验证了虚拟同步发电机中的同步频率谐振现象及所提阻尼控制策略的有效性。     

基于附加级联陷波滤波器的MMC-HVDC多频段谐振抑制策略

针对基于模块化多电平换流器（MMC）的柔性直流输电系统（MMC-HVDC）存在的中高频谐振问题,建立了MMC交流侧阻抗模型,分析了MMC呈现负阻尼特性的关键因素,即延时、电压前馈环节是主导MMC中高频段呈现负阻尼特性的主要原因,功率外环对中频段阻尼特性有较大的影响。对此,提出了附加级联陷波滤波器配置方法以最大限度地衰减电压前馈和功率外环对MMC的阻尼特性影响,在此基础上,针对正负序控制器引发的阻抗波动性问题提出了附加阻尼反馈环节和内环附加级联陷波滤波器2种抑制策略消除特定多频段的谐振风险。最后根据奈奎斯特判据分析了采用抑制策略的MMC与电网交互的谐振稳定性,并在电磁仿真软件中验证了理论分析和抑制方法的正确性与有效性。     

基于电网阻抗的并网逆变器准比例谐振控制

随着新能源大规模接入电网,新能源并网逆变器在与电网交互引发的次/超同步振荡问题引起了广泛关注。此类振荡问题与并网逆变器的输出阻抗和电网阻抗特性密切相关。采用谐波线性化方法建立了三相LCL型并网逆变器的小信号输出阻抗模型,分析了不同电流控制策略对其输出阻抗的影响,通过阻抗比奈奎斯特判据分析了电网阻抗变化对系统稳定的影响。采用无源阻尼与有源阻尼相结合的方法抑制LCL滤波器的固有谐振尖峰,再根据公共耦合点电网阻抗的变化调节准比例谐振（quasi proportional resonance,QPR）控制器参数以及电容电流反馈系数,使系统阻尼基本保持不变,增强系统鲁棒性,确保系统稳定运行。时域仿真与数值分析结果证明了所提控制策略的有效性。     

弱电网下计及背景谐波的多并网逆变器阻抗重塑谐振抑制方法

弱电网下多逆变器并网系统的谐振问题一直广受关注,当计及背景谐波时,逆变器的电网电压前馈环节引入正反馈通路,将进一步恶化系统的电能质量。鉴于此,提出了一种弱电网下计及背景谐波的多并网逆变器阻抗重塑谐振抑制方法。通过对逆变器的控制环节进行导纳划分,建立基于三分解导纳的多逆变器并网等效模型,并利用模态分析法得到逆变器数量和电网侧阻抗变化时系统的谐振特性。计及电网电压前馈和电容电流反馈环节,对加权电流控制进行改进,并通过公共耦合点并联虚拟导纳对逆变器进行阻抗重塑,以实现对弱电网下系统谐振的抑制。仿真结果表明,所提方法既能极大地减小背景谐波对逆变器输出电流的影响,又能有效地抑制弱电网下多逆变器并网系统的谐振。     

一种通过调整VSC等效输出阻抗来抑制SSR的新方法

严重的次同步谐振（SSR）会危及电力系统的安全运行。分析和探讨了电压源型换流器（VSC）在近同步发电机侧时,对系统次同步谐振的影响。VSC由一系列的电路元件组成,其等效输出阻抗和其控制参数是与电网交互作用的关键因素。采用复转矩系数法分析了VSC等效输出阻抗对系统阻尼的影响,进一步对VSC做出改善,提高其等效注入电阻以改善系统的阻尼,进而实现抑制次同步谐振的目的。最后给出了时域仿真结果,证明了这种VSC阻抗调整技术能够一定程度的抑制次同步谐振。     

孤岛模式下逆变器并联系统的谐振特性分析及其抑制策略研究

针对孤岛模式下逆变器并联系统的谐振问题,首先建立考虑数字控制延时以及数字滤波等非线性因素的单台逆变器系统等效模型,并由此扩展得到孤岛模式下多逆变器并联系统的等效模型。进一步提出利用孤岛模式下逆变器并联系统的等效导纳进行系统的谐振特性分析,分析结果表明多逆变器之间谐波交互可能引发系统谐振,且系统的谐振特性与虚拟阻抗、负载以及反馈滤波器等因素密切相关。最后,针对系统的谐振抑制提出合理选取虚拟电感大小并在电流反馈环节引入串联反馈滤波器的新策略。实验结果验证了所建孤岛模式下逆变器并联系统数学模型的正确性以及所提出的谐振特性分析方法和谐振抑制策略的可行性。     

增强并网逆变器对弱电网适应能力的控制策略

弱电网中,并网逆变器与感性电网阻抗之间产生交互耦合从而引发谐振现象,采用电压比例前馈控制虽然可以抑制谐振,但其额外引入的正反馈回路也会降低并网逆变器的相角裕度。针对这种局限性,建立LCL逆变器并联系统的数学模型及诺顿等效电路,再利用阻抗法分析电压前馈控制对系统稳定性的影响,并提出了一种新型的基于相位超前补偿的电压前馈控制策略,既保留了传统电压前馈控制的优点,又增大了并网逆变器输出阻抗的相角裕度,使系统对电网阻抗具有较强的鲁棒性。最后,通过仿真验证了新型控制策略的可行性。     

大型光伏电站谐波谐振机理研究

大型光伏电站与理想电网之间不可忽略的电网阻抗使光伏电站与电网之间以及光伏电站内各并联逆变器之间产生交互作用,这种交互作用会引发大型光伏电站的谐波谐振。为研究大型光伏电站的谐波谐振机理,建立了系统解耦模型,将多逆变器并联系统转化为单逆变器系统进行研究。在解耦模型基础上推导出系统谐振频率、阻尼比以及稳定裕度与电网阻抗及并联逆变器个数之间的函数关系,分析了电网阻抗及并联逆变器个数对系统稳定裕度的影响,从闭环增益角度揭示了大型光伏电站谐波谐振机理。研究结果表明,电网阻抗不会引起系统有源阻尼失效,谐波谐振现象是由电网阻抗引起的系统稳定裕度降低而导致的。仿真及实验结果验证了理论分析的正确性。     

LCL型有源电力滤波器的强鲁棒性控制器优化设计

LCL型有源电力滤波器能有效补偿电网谐波,但LCL型滤波器存在谐振问题,电容电流比例反馈有源阻尼是抑制LCL谐振的主要方式。然而,在数字控制下,谐振频率会随电网阻抗变化,导致反馈系数选取困难。针对该问题,研究了适应电网阻抗宽范围变化的反馈系数选取方法,推导不同反馈系数和谐振频率下的系统稳定条件,优化设计适应电网阻抗变化的反馈系数。此外,随着电网阻抗增加,LCL谐振频率减小,系统带宽变窄,有源电力滤波器采用传统准PR控制补偿高次谐波时,系统相频曲线在控制器谐振点容易穿越-180o线,导致系统不稳定。提出加入相位补偿环节以提升控制器增益处相角,并给出详细设计方法。理论分析表明,所提强鲁棒性控制器优化设计方法,可使有源电力滤波器在保证良好谐波补偿能力的同时具有更宽的稳定运行范围。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于改进电容电流反馈的含非线性负载光伏并网系统振荡抑制策略

在含非线性负载的光伏并网系统中，光伏发电单元、非线性负载、电网三者之间的相互作用可能导致系统出现振荡，因此提出一种改进的电容电流反馈有源阻尼(capacitor current feedback active damping, CCFAD)控制方法。首先，采用谐波线性化方法建立含非线性负载的光伏并网系统序阻抗模型，并基于阻抗模型和对数频率稳定判据揭示含非线性负载的光伏并网系统振荡特性。随后，基于负电阻理论定义阻抗相对灵敏度指标，评价不同参数变化对系统阻抗特性的影响程度，获取影响系统稳定性的关键参数。基于不同参数的阻抗相对灵敏度分析，提出一种改进的CCFAD方法。该方法拓展了传统CCFAD的正阻尼区域，有效地改善了系统输出阻抗的相位裕度，提高了系统稳定性。最后，在Matlab/Simulink中搭建仿真模型，验证了分析方法的正确性和所提控制策略的有效性。     

并联微网逆变器输出功率精确分配研究

为了解决基于传统下垂控制的并联微网逆变器输出功率分配不合理问题,以两逆变器并联运行模型为研究对象,详细分析下垂控制中并联逆变器输出功率分配机理,得出并联逆变器输出功率分配不精确的本质原因是逆变器总输出阻抗和额定容量间的不匹配。进而提出了一种改进下垂控制策略,在电压外环采用准比例谐振(PR)控制,同时虚拟阻抗被引入到电流反馈环,进而使逆变器总输出阻抗近似于虚拟阻抗,通过比例设置虚拟阻抗实现并联逆变器输出功率的精确分配。此外,在功率控制环中引入逆变器输出电压幅值反馈环节,合理选定预设电压,有效改善了虚拟阻抗造成的输出电压降低问题。仿真软件验证了理论分析的正确性。