适用于风力发电的一种低成本VSG实现方法

新的电网导则要求风力发电系统具有一定的低压度过能力(LVRT),采用一种低成本的电压跌落发生器(VSG)方案,可以方便地模拟电网电压跌落.以单片机作为控制器,以晶闸管作为交流开关,以MOC3062作为晶闸管驱动器,构成变压器形式的单相VSG,省去了同步电路,因而结构和控制简单,可扩展性强,成本低,可靠性高,能够实现大功率等级.仿真和实验结果表明电压衔接良好,波形畸变小,可以满足风电测试的需求.     

VSG系统直流电压快速稳定的控制策略研究

为了提高电压跌落发生器在逆变侧模拟电网跌落故障时整流侧的响应速度,根据PWM整流器模型本身具有的非线性特性,利用部分反馈线性化的方法设计了VSG整流侧的电流内环控制器,电压外环控制则采用抗扰动能力强的变速积分PI控制器。针对VSG的逆变侧,根据三相电压矢量关系图,设计了一种简单且易于实现平衡跌落与部分不平衡跌落故障的开环控制器。仿真及实验对比结果表明,所提控制策略能够提高VSG系统在电压跌落时的动态响应速度,保证直流母线电压的快速稳定调节,具有显著的优越性。     

变压器对风电机组低电压穿越性能的影响

低电压穿越(LVRT)能力是风电机组并网特性的重要考核指标之一.风电机组的关键电气部件如变流器、主控制器、变桨控制系统等,对于风电机组实现LVRT具有至关重要的作用,因此得到了广泛研究与关注.然而,目前风电机组均采用-机-交方式进行并网,升压变压器对风电机组LVRT特性的影响也不容忽视.在此通过分析电压跌落对风电机组出口变压器的影响,进而得出风电机组出口变压器在电压跌落时的电压非线性输出特性.最后,通过现场试验证实了风电机组出口变压器对风电机组LVRT特性的重要影响.     

面向多逆变器的微电网电压控制策略

针对微电网孤岛运行时有功和无功分量严重耦合引起的无功功率无法精确分配和增加虚拟电抗带来的电压跌落问题,在虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)一次电压控制器的基础上,提出一种在线计算电压控制器参考输入电压的新算法,根据调度有功和无功功率预先估算感应电动势,补偿VSG固有下垂特性和线路阻抗的电压跌落,保证VSG按照设定的U-Q下垂特性运行;设计二次电压控制,用以解决上层调度的周期性、负荷波动的随机性及一次电压控制的有差性等带来的电压质量问题;最后,在Matlab/Simulink仿真平台上验证了所提方案的效果。     

一种用于电力电子式VSG的新型控制方式

在风电机组的研发阶段需验证其低电压穿越(LVRT)能力,因此需一种能模拟电网故障的电压跌落发生器(VSG)。采用两个三电平的脉宽调制(PWM)整流器经"背靠背"的方式连接构成三相VSG的主电路,连接电网的一侧采用直流电压稳定控制策略。采用一种新的故障分类方法,并根据电压跌落的类型、特征值直接合成故障发生时各相电压的表达式,经坐标变换作为空间矢量脉宽调制(SVPWM)模块的输入量,利用开环控制方式模拟产生电网电压跌落故障。仿真和实验表明,所提方案控制方式简单,可产生具有不同跌落类型、跌落深度及跌落时间的电压暂降故障类型,能满足直驱式风电机组的测试要求。     

基于RTDS的光伏发电系统低电压穿越建模与控制策略

基于实时数字仿真器(RTDS)提出了一种光伏发电系统低电压穿越(LVRT)实时数字仿真方案。首先,通过RTDS的大步长模型和小步长模型构建了整套LVRT仿真平台,具体包括电压跌落发生器、光伏阵列、隔离变压器和光伏并网逆变器等。然后,设计了光伏并网逆变器在三相电网电压正常和对称跌落2种运行工况下的LVRT控制策略。最后,以一台250kW光伏并网逆变器为例,进行了LVRT仿真测试和现场检测实验。仿真和实验表明:该RTDS仿真平台能较好地模拟现场检测平台,且所述控制策略在LVRT过程中具有良好的动、静态特性。     

电压跌落下虚拟同步发电机故障穿越控制

针对虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)传统平衡电流控制在电压发生跌落时无法实现穿越问题,提出一种满足VSG平衡电流控制的低电压穿越(Low Voltage Ride-Through, LVRT)控制策略。分析了VSG传统平衡电流控制基本原理以及在电压跌落时无法实现穿越的原因。在此基础上,提出一种限功率给定的控制方案。按照传统LVRT电流指令计算出功率给定值,在维持VSG机械惯性属性不变的前提下,通过减小无功环惯性系数和维持有功功率差额以改善系统对称故障时无功输出速率和有功调节时间,引入相位调节控制消除了故障解除瞬间系统功率失稳问题。仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

基于欠励磁状态运行的虚拟同步发电机低电压穿越控制策略

虚拟同步发电机(VSG)技术可模拟同步发电机(SG)运行特征,有助于并网系统和传统电源在电网中的协调运行。但其电压源特性增加了低电压穿越(LVRT)的运行难度,难以限制电流并提供适当无功支撑。为此,将传统SG并网无功调节原理应用于LVRT控制中,提出一种基于欠励磁状态运行的VSG的LVRT控制新方法。不改变原有VSG控制结构,对下垂特性、无功环和有功环分别进行改进设计,抑制电网故障对VSG的暂态冲击,加速励磁状态的转变过程。并在保持原有VSG特性的基础上改进附加电流环,应用新的定向方法,辅助系统欠励磁状态运行,实现故障穿越。所提方法无需切换控制算法,也无需加入状态平滑切换策略,且能同时应对LVRT和电网不对称跌落问题,简化控制策略,拓展VSG运行优势的适用范围。最后,通过仿真验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于模糊切换的DFIG转子串联双动态电阻LVRT优化控制

针对双馈感应风力发电机(DFIG)转子串联单电阻不能满足高性能低电压穿越(LVRT)需求的问题,提出了基于模糊切换的DFIG转子串联双动态电阻LVRT优化控制策略.建立LVRT期间DFIG转子串联阻尼电阻的数学模型,剖析串联电阻对转子磁链、电流、电压及温度的影响机理.根据实际中不同电网电压跌落深度和转子电流大小的逻辑关系,设计转子串联双动态电阻开关信号模糊控制器,对其切换状态进行全面、详细、精确的控制.仿真和实验结果表明,所提控制策略可根据电网电压跌落深度和转子电流幅值的不同,快速、准确地选择相应电阻值,在有效抑制LVRT期间转子过流、直流母线过压的同时,减小了转子串联电阻消耗的有功功率,促进了电网跌落电压的快速恢复,提高了LVRT期间机组整体安全性能.     

风力发电用电压跌落发生器研究综述

为测试风力发电系统的低电压穿越能力,需要专门的电压跌落模拟装置。鉴于此,对国内外现有风力发电用电压跌落发生器(VSG)的研究进行了详细的总结,论述了3种形式的VSG实现方法,阻抗形式VSG通过在主电路中并联或串联阻抗模拟电压跌落,变压器形式VSG以变压器组合或中心抽头变压器切换方式模拟电压跌落,电力电子变换形式VSG使用半导体功率器件模拟各种电压跌落类型,功能强大;并对各种方法的工作原理和实现方法进行了分析,对各自的优缺点进行了对比。变压器形式VSG具有结构简单、可靠性高和成本较低的优势,目前使用较多,电力电子变换形式的VSG因其体积小、便于携带和强大的功能,将会得到越来越多的应用。     

基于虚拟仪器技术的光伏逆变器低电压穿越测试系统

低电压穿越(Low Voltage Ride-through,LVRT)是考核光伏逆变器并网性能的一项重要指标。为了实现光伏逆变器在低电压穿越测试过程中交流侧电压与电流的实时监测以及测试结果评价,设计了一种基于虚拟仪器技术的光伏逆变器低电压穿越测试系统。介绍了光伏逆变器低电压穿越测试系统的硬件结构和软件设计方案,研究了光伏逆变器低电压穿越测试有功功率恢复和动态无功支撑等关键指标计算方法。在此基础上,通过实例验证了平台具有较高的测量精度。     

用于低电压穿越测试的电压跌落发生器研究

随着新能源中风力发电容量占电网比重的不断增加,新的电网运行准则要求风电机组具有一定的低电压穿越运行能力,电压跌落发生器是测试风电机组低压穿越性能的重要装置.这里在分析真实电网电压跌落类型的基础上,提出一种基于比例积分谐振控制器的电压跌落发生器控制策略,以实现故障电压正负序分量的精确控制.实验结果表明,基于该方法的电压跌...     

提升风电场MMC-HVDC系统LVRT能力的协调控制策略

降压控制是实现风电场经基于模块化多电平换流器的高压直流(MMC-HVDC)输电并网系统低电压穿越(LVRT)的主要方法,但采用降压控制极易导致风电场暂态过流,不仅会加重风电机组的电气应力,还会危及直流系统的安全运行。为了改善风电场及MMC-HVDC系统的暂态特性和低电压穿越能力,文中对双馈感应发电机(DFIG)风电场MMC-HVDC系统的低电压穿越过程进行了解析,设计了与降压控制相协调的风电场辅助降载控制策略,分析了控制器参数变化对风电场降载速率及直流系统电压动态特性的影响,通过仿真验证了所设计方案的有效性。     

基于全通滤波器的虚拟同步发电机低电压穿越控制策略

传统的虚拟同步发电机(VSG)不具备低电压穿越能力,在电网电压跌落时难以保持其同步性,造成电流越限及设备脱网,为此提出一种基于全通滤波器(APF)的VSG低电压穿越控制方法。结合APF的工作原理提出在电网电压故障时如何获取准确的频率、相位信息。在此基础上设计了VSG低电压穿越的具体方法,利用阻尼转矩保证转子运动的稳定性,同时增加电网电压偏差反馈防止有功功率指令的突变及释放无功电流,使得VSG在电压跌落时保持了同步性且保证了输出电流的平稳过渡,实现了VSG在不同故障下的低电压穿越。     

基于双侧电压反馈控制策略的并网光伏系统电压稳定性研究

针对低电压穿越下并网光伏直流系统不稳定的问题,提出一种改进的双侧电压控制策略。前级变流电路引入电压反馈控制,形成电压反馈与最大功率跟踪（maximum power point tracking,MPPT）的混合控制,结合并网逆变器的电压反馈环路,在电压穿越时,对并网光伏直流系统进行综合控制,同时,为了实现前级电路电压控制和功率控制的自动均衡,基于母线电压实时值设计电压反馈环路和MPPT环路的自适应权重系数。为了证明改进策略在低电压穿越时对直流系统的稳定作用,基于RT-LAB平台搭建并网光伏系统的半实物测试环境,测试结果表明：相比于传统控制策略,在不采用Chopper电阻的情况下,双侧电压反馈控制策略能够在低电压穿越时将直流电压变化量从136 V降低到60.5 V,同时还能将并网冲击功率从3 955 W降低到2 264 W,不仅降低了变流电路的电流应力,还提升了光伏系统在低电压穿越时的稳定工作能力。     

基于LabVIEW的光伏逆变器低电压穿越检测方法研究

低电压穿越(LVRT)能力作为并网光伏逆变器的一项重要能力,关系到整个电网系统的稳定。针对低电压穿越标准要求,设计了一种基于LabVIEW的光伏逆变器LVRT检测系统,设计了专用检测试验平台;通过解析测试标准要求,研究基于测试数据计算基波正序线电压有效值、无功电流等重要参数的方法;利用LabVIEW软件开发自动化低电压穿越检测软件,可实现光伏逆变器LVRT测试过程中交流侧各项参数指标的检测分析和测试结果评估。在此专用检测平台上测试了某光伏并网逆变器的LVRT能力,结果表明此系统自动化程度高、可扩展性强,检测能力满足要求。     

应用于风力发电系统中的撬棒阻值整定新方法

在电网发生电压跌落故障的情况下,双馈异步发电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)多采用撬棒保护电路以实现低电压穿越(Low Voltage Ride Though,LVRT),而撬棒阻值的选择对机组的LVRT效果影响很大。从DFIG在电压跌落故障下的暂态数学模型出发,运用空间矢量分析和拉普拉斯变换的方法,推导出风电机组在电压跌落故障下的暂态电流时域表达式、转子侧故障电流的计算式。由此提出一种切合工程实际的撬棒阻值整定方法,解决了投入撬棒保护电路后转子侧出现过电流和直流母线过电压的问题。算例及仿真实验数据均表明,采用该方法可有效抑制暂态故障分量,显著提高风力发电系统的LVRT水平。