不平衡电压跌落下新能源场站的主动电压支撑控制

电网电压跌落时,静止无功发生器(Static Var Generator, SVG)和逆变型新能源都能够主动支撑电网电压,但存在支撑能力不足、电流越限等运行风险。根据新能源场站的实际无功配置情况,提出了一种基于静止无功发生器(Static Var Generator, SVG)与新能源发电单元的无功协调控制策略,提高了新能源场站的主动电压支撑能力。首先,研究了SVG与新能源发电单元的协调控制方法,在并网点(Point of Common Coupling, PCC)不平衡电压跌落场景下,实现了并网点电压支撑、电压不平衡度提升、电流限幅等多控制目标。接着,提出了电压跌落场景的分类方法,并在每个具体场景下优化主动电压协调控制方法。最后,利用Matlab/Simulink仿真平台,验证了该方法的有效性。相比于传统方法中仅依靠新能源装置实现电压支撑,提出的协调控制方法能有效地解决严重电压跌落情况下单个新能源发电单元支撑能力不足的问题,为新能源场站的电压支撑方法提供了新的思路。     

电力电子虚拟调相机

随着静止无功补偿器（SVG）代替传统的调相机，可以提供动态的无功补偿。然而相比于传统调相机，SVG缺少旋转惯量。传统的SVG研究主要集中在无功补偿和故障穿越，没有针对SVG在提高惯量上的研究。针对这一问题，提出了具有动态无功补偿和动态惯量响应能力的电力电子调相机。首先，具体设计了不同电压等级下的拓扑结构；其次，从储能出发，选择超级电容器作为储能元件，同时设计了储能配置和储能元件的参数；然后，从惯量响应和无功补偿两个方面设计控制策略；之后，对比传统的调相机，推导了能量利用率以及惯量响应的对应关系。最后，通过PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析的正确性。     

受控电压/电流源型变流器混合多机暂态电压支撑策略

以新能源为主体的新型电力系统暂态电压问题极大地影响电网稳定运行及大规模新能源消纳，发掘新能源场站多机变流器的动态无功补偿能力是适应新型电力系统暂态电压控制需求的关键。因此该文提出受控电压/电流源型变流器混合多机暂态电压支撑策略，首先分析了暂态电压支撑需求和混合多机暂态电压主动支撑的关键因素；然后研究混合多机暂态电压支撑控制模式，将两变流器控制模式特性进行互补，重点对变流器暂态控制策略进行改进，提出柔性限幅结合暂态有功阻尼控制提高混合多机的动态无功补偿能力及可靠性，自适应补偿控制提高混合多机动态无功输出准确度，共同实现暂态电压的可靠支撑，并进一步分析了参数整定方法；最后通过全面的仿真和实验分析验证所提策略的有效性和实用性。     

新型虚拟同步发电机分布式主动支撑控制策略

面向新能源分布式发电变流器主动支撑控制,提出了一种新型虚拟同步发电机控制策略,来实现有功-频率和无功-电压动态支撑,能够为电网的稳定提供必要的惯量和阻尼,并具备更好的多变流器协同工作能力和对电网的接入能力。首先建立同步发电机的电磁模型,提出虚拟定子绕组概念来调整变流器输出阻抗以满足微网功率解耦条件并实现多变流器间负荷分配,从而设计励磁器来实现无功-电压动态调整。同时结合转子运动方程设计调频器来实现有功-频率动态调整,并提出了虚拟励磁补偿和二次调频策略以消除电压和频率调整静差。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真结果以及实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于模型预测控制的光伏场站快速协同无功电压控制

为解决新能源大规模接入配电网带来的电压波动及越限问题,提出了一种针对光伏场站及静止无功发生器(static var generator, SVG)接入的配电网系统动态无功电压控制方法,以实现扰动下多无功源协同调压目标。首先,分别推导了光伏场站和SVG的无功-电压控制小信号模型。其次,通过类比等效实现了不同类型无功源电压控制模型形式的统一,并结合系统电压灵敏度关系建立了系统整体电压控制模型。在此基础上考虑系统状态变化对控制参数的影响,并计及各设备无功出力约束,设计了系统模型预测控制器。最后,基于IEEE33节点系统进行仿真,验证了在光伏出力波动和负荷投切两种情况下所提方法均能够快速、有效地抑制电压波动,为有源配电网快速电压协同控制提供了理论基础。     

基于超级电容与链式逆变器的电网暂态支撑

高比例新能源接入电力系统带来电网频率电压失稳风险,其中在受端电网侧高压直流落地区直流闭锁将引起大功率缺失,同时伴随着近区电压大幅度波动。就地新能源快速有功功率支撑可有效降低频率越限风险,同时毫秒级无功功率支撑可以平抑近区电压波动。为此提出基于超级电容器储能与链式并网逆变器的暂态频率电压支撑控制技术及其装置,利用超级电容器功率快速充放的特点,并通过链式并网逆变器实现了毫秒级有功功率、无功功率调节,提高了稳定系统调节裕度,丰富了电网三道防线的调节手段。所提技术及开发的装置通过接入110 kV变电站中进行了现场验证,表明了基于超级电容器与链式并网逆变器对于电网频率电压暂态支撑的有效性。     

SVG的电压控制策略

提出一种控制静止无功发生器(SVG)输出电流的策略,既能实时补偿负荷无功,又能改善负荷接入电网点的电压波形。根据装置工作原理推导了控制策略及其可行性。根据负荷峰值电压判断负荷接入处电压是否跌落。电压稳定时装置工作在常规无功补偿状态下,输出负荷所需的无功电流;当接入网点电压因补偿区域的故障或者负荷突然加重等导致电压跌落较大时,装置可在输出所需无功的基础上短时消耗储能以维持补偿点电压。仿真结果表明所设计的复合功能装置具有响应速度快、动态特性好的优点。     

基于电流直接控制的SVG仿真

采用全控型器件IGBT的静止无功发生器SVG是柔性交流输电(FACTS)技术的研究对象之一。SVG正常工作时,可以视为与电网并联的一个幅值和相位均可控,频率与电网频率一致的可控电压源。电力系统中的部分负载无功功率变化频繁,造成了电网电压波动,降低电能质量。控制电压稳定的重要方法之一就是对无功功率进行补偿。本文仿真的SVG可以对电网中的无功负荷进行动态实时补偿。与具有相近容量的其他补偿装置比     

储能电站与清洁能源场站无功电压分层协调控制研究∗

间歇式新能源发电的大规模接入使电压越限问题时有发生,而储能电站可与新能源场站协调配合来实现无 功电压调节.提出一种储能与清洁能源无功电压协调控制策略.首先分析了储能和新能源场站对电网进行无功电压调 节的原理;其次提出了联合系统无功输出功率的计算方法;之后通过双层分配策略,实现储能和新能源场站无功功率 的合理分配;最后以湖南某区域电网作为测试算例验证了所提出的方法的有效性.     

静止无功发生器补偿电网电压不平衡的控制及其优化方法

针对电网电压不平衡问题，提出了一种用静止无功发生器(SVG)抑制公共连接点(PCC)不平衡电压的控制方法。该方法既发挥了SVG补偿系统无功功率的优势，又在电网电压严重不平衡时扩展了SVG的补偿功能，充分地利用了补偿装置。文中详细讨论了SVG补偿电网电压不平衡的原理，将SVG控制作为受负载端负序电压控制的电流源，分析了其补偿性能与各个参数的相互关系。在补偿效果相同的前提下，对系统的控制参数进行了优化，使SVG的补偿容量最小。最后介绍了PCC处负序电压的实时检测方法。仿真和实验结果表明，该方法可以有效地补偿电源或负载引起的电压不平衡问题。     

面向机电暂态分析的光伏发电参与电网频率调节控制策略

为解决大规模光伏发电并网带来的系统调频能力不足的问题,提出面向机电暂态分析的单级式光伏发电有功功率-频率下垂控制和虚拟惯量控制,通过修改逆变器的控制结构来实现光伏发电主动参与电网频率调节。基于光伏发电不平衡有功功率激励-相位输出响应关系,分析控制增益系数、时间常数以及锁相环控制带宽对光伏发电的惯量特性的影响。仿真结果表明:逆变器可按照设定的下垂曲线来控制光伏阵列增发或减少一定量的有功功率,抑制电网频率跌落或升高;频率动态过程中,由于并网点电压矢量的动态作用而诱发的光伏发电增发功率取决于其虚拟惯量控制;虚拟惯量控制增益越大、时间常数越小或者锁相环控制带宽越小,光伏发电的虚拟惯量越大,频率动态过程中可提供支撑的功率越多。     

新能源场站电网暂态电压支撑技术发展动态

含大规模新能源并网电力系统的暂态电压分析与控制已成为业界普遍关注的热点问题。针对该场景下的暂态电压支撑技术发展动态进行系统性综述。首先阐述新能源大规模发展过程中暂态电压问题发生的本质及带来的挑战，探讨了目前场站暂态电压支撑现状及其面临的问题。然后，给出典型单机无功源的电网暂态电压响应特性和控制技术现状，分析了适用于光伏/风电场站暂态电压支撑的聚合建模方法。然后论述了基于自律分散控制的多无功源协调控制思路及实现途径。接着，针对弱电网及直流送出等复杂场景，指出了暂态电压问题的特征及可能的控制手段。最后阐述了新能源电网暂态电压支撑技术需要进一步解决的关键问题，并对未来研究与开发工作进行了展望。     

计及功率响应延时补偿的换流器接口电源等效惯量估计方法

随着大量基于换流器接口的新能源电源的接入,系统转动惯量下降。新能源电源采用虚拟惯量、一次调频控制可以提高其主动支撑电网频率的能力。根据换流器接口电源频率控制响应特性,文中提出了一种计及功率响应延时的换流器接口电源等效惯量估计方法。首先,测量换流器接口电源并网点的节点频率和有功功率,通过节点频率判断调频控制是否被触发。然后,通过对触发调频控制后并网点的有功增量进行长时间尺度的积分,计算等效一次调频系数及有功响应延时。最后,修正并网点投入虚拟惯量后的有功增量并计算等效惯量。利用实时数字仿真系统和风光储频率控制器构建了闭环实时仿真系统,验证了所提方法在系统发生不同扰动、不同调频控制策略参与下等效惯量估计的正确性,并分析了算法关键参数设置对响应延时计算准确性的影响。仿真结果表明,所提方法适用于换流器接口的等效惯量估计,具有较高的精度。     

微机实现储能系统参与电网调频调压协调控制策略

提出在储能电站中加装一种独立控制装置,能够结合储能荷电状态(SOC)参与电网AGC和AVC优化策略,考虑电网频率和电压特性,装置能够完成有功-频率下垂特性控制和比例积分算法无功-电压控制,参与电网一次调频和动态调压的储能有功/无功协调控制策略.     

风光涉网性能对宁夏电网第三道防线的影响

为研究风光涉网性能对电网第三道防线的影响,针对宁夏电网,基于电网第三道防线、风光电站的低压/过压保护及静止无功发生器(SVG)实际配置情况,利用PSD-BPA仿真软件,分析风光场站低压/过压保护及SVG投退等新能源涉网性能对电网第三道防线的影响。结果表明,SVG退出且电网发生严重故障时,低压减载与解列装置相继动作引发过电压,触发过压保护动作致风光大规模脱网,较大功率缺额使频率陡降触发低频减载动作等连锁反应,最终导致电网崩溃;反之,SVG可提供电压支撑,风光脱网较少,不会引起后继频率问题。最后,提出增强风光涉网性能的合理化建议。     

级联H桥SVG直流侧电容电压平衡控制方法

直流侧各模块电容电压的稳定控制是保证级联H桥静止无功发生器(static var generator,SVG)正常运行的重要条件。推导了级联H桥SVG与电网交换的有功功率数学模型,得出了相间与相内各模块吸收有功功率的关系,总结了相内各模块直流侧电容电压不均衡的原因。为解决由脉冲延时造成的级联H桥SVG直流侧电容电压不平衡,提出了在全局调制信号的基础上叠加一个与补偿电流同向的有功电压来动态调节各模块有功功率的方法,并运用有功–无功解耦全局控制策略保证SVG设备实时无功补偿。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

静止无功发生器在电压不平衡下的工作特性及其对不平衡电压的补偿

电网电压不平衡对并网的电力电子装置有着十分重要的影响.本文详细分析了采用传统控制方法时静止无功发生器(SVG)在电网电压不平衡下的工作特性.为了降低不平衡电压对SVG的危害及其对负载的影响,在SVG补偿无功的基础上,提出一种多目标补偿控制策略.当电网电压严重不平衡时,SVG就从补偿无功的功能切换到补偿电压不平衡的功能,扩展了SVG的功能.仿真和实验结果验证了该方法的正确性.     

储能虚拟惯量主动支撑与调频状态转移控制

释放储能装置的频率支撑潜力,将是提升风、光高占比系统并网稳定性的关键。该文首先对比分析常规发电机组的固有惯量、风电机组的虚拟惯量及储能的惯性支撑特性。其次,根据系统中的储能容量配置,约束量化储能的虚拟惯量,为系统惯量需求提供评估依据,以保障频率安全。在此基础上,利用储能独特的功率支撑特性,提出恒频控制与调频状态转移控制结合的储能并网频率主动支撑控制策略,突破虚拟惯量及一次调频的传统控制模式。最后,搭建风电高渗透电网仿真系统,验证储能装置在所提控制策略下能够显著提升系统的频率稳定性,改善其对电网的主动支撑性能。     

提高储能换流器电压及功角暂态特性研究

为提高储能换流器电压及功角暂态特性,对有功电流-频率、无功电流-电压下垂控制进行改进,提出一种根据输出电压有效值变化率表征下垂系数,根据电压调节量自适应调节下垂系数的无功电流下垂控制策略。引入滞环控制在储能换流器电流自适应有功电流-频率下垂控制中,通过滞环控制器将功角维持在一定范围内,确保当电网电压跌落故障时,储能系统功角稳定。Matlab/Simulink仿真和RTDS实验结果表明：所提新型控制方案可以提高储能对系统惯性无功支撑能力,提高储能控制系统对电压暂态波动的抑制能力,有效提升了储能换流器输出电压及功角暂态性能。     

基于储能装置与静止无功发生器协同控制策略的微网电压波动抑制方法

针对分布式电源的不稳定性和大型阻感性负荷的频繁投切导致微网电压发生波动的问题,提出储能装置+静止无功发生器装置协同调压的方法,对微网中的功率波动进行有效控制,并对储能元件的充放电智能控制方法进行了研究,实现微网有功就地消纳,无功就地补偿的目的。文章对该控制方法进行了PSCAD仿真,仿真结果表明,储能装置+静止无功发生器装置协同调压策略有效地抑制了分布式发电和大型阻感性负荷带来的微网电压波动问题。