风电与多端柔性直流输电系统自适应分频协调控制策略研究

针对风电接入多端柔性直流输电系统,为充分发挥风电参与系统调频能力,解决交直流并网故障引起的直流系统电压和交流电网频率波动问题,本文在现有下垂控制基础上提出了附加自适应分频控制策略。将直流电压偏差信号作为控制器输入信号,通过一阶低通滤波器将输入信号分为高频波动信号和低频波动信号,根据风电和直流输电系统各自调频能力的不同,将高频波动信号附加在风电机组转子侧换流器有功功率控制环,低频波动信号附加在直流有功功率控制外环,同时将电压源换流器（voltage source converter,VSC）实时功率裕度与直流电压变化量引入分频控制,实时调整低通滤波器的时间常数,动态调整功率输出,提高系统稳定性。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,仿真验证所提控制策略的有效性。     

VSC-HVDC互联系统电压稳定控制策略

柔性直流输电系统具有有功无功可独立解耦控制的特点,使其不仅可以实现直流系统内有功的合理分配,还可以通过对无功的控制辅助所连接的交流系统以维持电压稳定。为充分挖掘电压源型换流站无功输出潜力,提高与之连接的交流系统的电压稳定性,作者提出一种基于VSC-HVDC互联系统的电压稳定控制策略。在两端柔性直流系统中,对整流站采用直流电压偏差斜率控制,逆变站采用定直流电压控制,按照无功优先模式设置电流限幅即以无功电流的大小决定有功电流的限幅值,分别针对整流站和逆变站设计有功电流动态限幅控制器,扩大无功电流限幅值。在不需要站间通信的情况下,将VSC-HVDC输电系统部分有功转换为无功,提高了换流站的无功输出能力,以此减轻扰动或事故端系统调整无功的负担。通过仿真软件PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明所提控制策略充分利用了VSC-HVDC互联系统的功率调整能力,提高了VSC-HVDC互联系统的交流电压稳定性。该控制策略为通过VSC-HVDC系统连接的交流系统的电压稳定问题提供了一种新的解决方案。     

一种适用于电压源换流器型直流输电的直流电压控制

直流电压稳定是关系到电压源型直流输电系统可靠运行的关键问题之一。为了确保电压源型直流输电系统在一侧换流器故障时仍能有效控制直流电压,在分析电压源换流器在不同控制模式下的外特性的基础上,提出了采用基于直流电压下垂控制的直流电压控制策略。控制器采用该策略后,能实现有功功率控制模式与直流电压控制模式之间的自动转换,确保定直流电压控制的换流站故障退出后,输电系统仍能有效地控制直流电压。最后以一个两端系统为例进行仿真验证,结果表明系统获得良好的动态性能。     

基于改进VEPSO的MMC-MTDC系统多目标最优潮流方法研究

针对模块化多电平换流器型多端直流输电系统(Modular Multilevel Converter Multi-Terminal DC,MMCMTDC)最优潮流问题,提出一种基于改进向量估计粒子群算法(Vector Evaluated Particle Swarm Optimization,VEPSO)的多目标最优潮流优化方法。首先建立MMC-MTDC分层控制和优化体系,换流站级采用直流电压斜率控制策略以稳定直流电压和平衡有功功率,系统级考虑线损和电压不平衡度建立多目标潮流优化模型。在兼顾系统稳定和功率平衡等约束条件的同时,加入换流站N-1约束,通过对系统进行多目标潮流优化得到MMC控制目标参考值,最终实现系统的优化运行。针对等式约束和不等式约束条件,提出了一种基于动态调整罚函数的方法以提高算法的收敛性。最后通过优化和仿真验证了所提基于改进VEPSO的多目标最优潮流计算方法的有效性。     

基于VSC-MTDC的风电场并网控制策略研究

针对风电具有随机性与间歇性等特点,本文提出适用于风电场经多端柔性直流输电系统（voltage source converter-multi-terminal direct current , VSC-MTDC）并网时的多点直流电压自适应斜率控制策略。该控制策略将稳定直流电压的任务分配给多个具备功率调节能力的换流站,换流站之间不需要通信,根据自身的功率裕度自适应调节所承担风电功率变化量的大小,合理的利用多端系统的调节容量,同时避免换流站在按照固定直流电压-有功功率斜率运行时容易引起过载运行的情况。最后利用 PSCAD/EMTDC 针对该控制方式进行仿真分析,结果表明这种控制方式比较适合应用于潮流频繁变化的风电场VSC-MTDC系统。     

计及直流电网潮流优化的新型虚拟同步控制策略

维持直流电压稳定和实现站间功率协调是柔性直流电网控制的基本要求。针对柔性直流电网,提出了具备潮流优化能力的新型虚拟同步(Virtual Synchronous Generator, VSG)控制策略。引入下垂裕度调节的输出值作为VSG的机械转矩,直流电网定电压站超出调节裕度后,新型VSG控制换流站具备后备定电压能力,响应故障后电压变化,加快恢复过程;当故障引起潮流变化时,通过优化算法配置新型VSG有功功率及电压指令,实现潮流优化。最后在PSCAD/EMTDC中进行仿真分析,验证了该控制策略提高直流电网动态响应能力及故障恢复速度的有效性。     

多端柔性直流输电系统的控制策略设计

主要对柔性直流输电系统的控制策略进行了研究。首先对柔性直流输电系统主从控制、电压裕度控制和直流电压下垂控制的控制原理及特点进行详细的介绍,并在此基础上,提出了一种协调控制策略,该策略综合三种控制方式并加入裕度思想分层协调各换流站,能够适应较大范围的不平衡功率,避免换流站过载的现象。最后,在Matlab/simulink平台上构建了多端柔性直流输电模型,分别仿真验证了所提控制策略的有效性。对于深入了解柔性直流输电系统的控制的原理具有重要的理论意义,也可为采用下垂控制的柔性直流输电系统设计提供理论依据。     

考虑功率裕度的VSC-MTDC系统改进下垂控制策略

针对VSC-MTDC系统下垂控制策略未考虑到换流站实际运行工况这一不足之处,提出一种考虑功率裕度的改进下垂控制策略.改进策略中主导站下垂系数的选取与换流站容量无关,而是由功率裕度决定,可以避免主导站出现不必要的满载现象;同时,在定有功功率站中引入偏差下垂控制,避免直流网络的功率不平衡过大导致直流电压失稳的情况.PSCAD/EMTDC环境下的仿真结果表明,该方法保证了初始功率裕度较小的换流站分担较少的不平衡功率,初始功率裕度较大的换流站承担较多的不平衡功率,实现了不平衡功率的合理分配.     

基于MMC的多端直流输电系统下垂控制策略

模块化多电平换流器(MMC)因其具有输出波形质量高、可靠性高等优势,在高压直流输电、新能源并网等领域得到广泛研究与应用。针对MMC型多端柔性直流输电系统(MTDC),研究换流器的基本拓扑结构及工作原理,在建立MMC详细模型的基础上推导其平均值模型;并针对多端直流输电系统大功率变化时,直流电压下垂控制导致直流电压偏差较大的问题,提出一种改进的下垂反馈控制策略,在稳定直流电压的同时实现系统功率的平衡;最后,在PSCAD/EMTDC仿真环境下搭建四端高压直流输电系统,对系统稳态时和出现功率扰动情况下,进行仿真分析,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

风储直流微网电压调整策略研究

随着新能源的广泛应用,总成本和损耗相对较低的直流微电网受到越来越多的关注。以风储直流微电网为研究内容,综合考虑直流微电网的经济调度和运行控制两个方面,提出直流电压闭环调整控制策略。按照调整范围和调节能力的不同,将电压调整分为一次、二次、三次调压。三次调压是考虑最优分配负荷时直流微电网的经济调度;一、二次调压是响应负荷和发电的随机变化,负责微电网的运行控制,维持直流电压为规定值。其中一次调压针对较小电压波动进行调整,响应速度快、为有差调节;二次调压针对较大的电压波动进行调整,响应速度慢、为无差调节。利用提出的电压三级调整控制策略最终实现直流电压的闭环控制。最后以一个实际的风储直流微电网为研究对象,基于MATLAB/SIMULINK仿真平台验证所提策略的有效性和可行性。