弱电网下多LCL型并网逆变器谐振模态分析

针对弱电网下多LCL型并网逆变器谐波谐振机理分析,传统频域分析法需要通过高阶复杂的传递函数获取系统谐振频率,且不能得到更多谐振信息的相关问题。该文提出模态分析法分析并网系统的谐振特性,确定谐振频率、节点参与因子等谐振信息。首先建立典型三相LCL型并网逆变器系统诺顿等效模型;基于该模型,对比分析模态分析法和传统频域分析法的应用原理,并阐述模态分析法在谐振分析中的优势。其次,采用模态分析法研究逆变器数量、逆变器类型、电网阻抗、线路阻抗、控制参数及LCL参数对并网系统谐振特性的影响规律,并与传统频域分析结果进行对比。然后,将模态分析应用到不同参数多并网逆变器谐振特性分析。最后通过仿真试验验证谐振模态分析的正确性。     

考虑电网阻抗影响的LCL型并网逆变器控制策略

在考虑电网阻抗情况下对带LCL滤波器的三相光伏逆变器稳定性以及相应的控制策略进行研究。详细分析电网阻抗对并网光伏系统稳定性的影响,同时提出基于状态反馈极点配置的逆变器控制策略以实现系统极点的任意配置,从而抑制电网阻抗对系统电能质量以及稳定性的影响。最后建立系统仿真和实验模型进行验证。结果表明:电网阻抗易导致采用PR+HC控制器的光伏并网系统出现不稳定,降低系统并网电能质量;所提出的极点配置方法可有效抑制电网阻抗对系统稳定性影响。     

考虑线路分布参数的并网系统稳定性分析

针对电缆分布参数在并网系统中引发的稳定性问题,提出一种考虑线路分布参数的输入导纳修正判据。首先,通过多层变量代换与适当简化形成实数域的并网系统电导和电纳模型,建立考虑线路分布参数的线路双曲函数并网系统简化模型;其次,验证输入导纳判据对于考虑线路分布参数的并网系统稳定性分析的适应性,分析系统短路比、线路长度、线路参数对于并网系统稳定性的影响;最后,通过Simulink仿真与传统方法的对比分析,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于长传输线的并网系统谐波谐振抑制策略研究

在基于长传输线的光伏并网系统中,传输线中存在的寄生电感和电容会导致光伏并网系统出现多个谐振点以及线路末端公共连接点(point of common coupling,PCC)电压升高的问题。同时,当电网电压中存在背景谐波电压时,背景谐波的传播放大和逆变器谐振交互会导致并网电压电流波形畸变更加严重。为解决上述问题,该文提出一种复阻抗型有源阻尼器(complex-impedance active damper,CI-AD)与无源网络结合的控制策略,从串并联谐振机理的角度分析谐波阻抗特性曲线选取合适的电压电流增益,可同时抑制背景谐波传播放大和并网系统谐振,并且降低PCC电压,改善入网电流质量。仿真验证所提方案的正确性和有效性。     

弱电网下考虑装置死区效应时的逆变器并网电能质量分析

弱电网接入下,逆变器-电网级联系统的阻抗不匹配易导致逆变器并网系统的稳定性能降低。为建立更准确的逆变器输出阻抗模型,以LCL型并网逆变器为例,将装置死区效应考虑到并网逆变器建模中。同时,考虑长线路对地分布电容的影响,建立弱电网下长线路分布参数模型并分析其输入阻抗幅频特性。基于此,采用基于奈奎斯特稳定判据的阻抗分析法分析并网系统稳定性并计算其稳定裕度,研究随着死区时间和长送出线线路长度的增加并网系统稳定裕度值的变化规律,并利用PSIM 9.0平台建立相关仿真模型,证明了理论分析的准确性和可行性。     

弱电网中LLCL型并网逆变器的谐振分析与抑制策略研究

针对弱电网中多个LLCL型并网逆变器并联运行的谐振问题,提出一种混合阻尼控制策略。在建立多LLCL型并网逆变器的数学模型基础上,分析多机并联谐振的产生机理,得出电网阻抗和LLCL滤波器参数变化是产生谐振的关键因素,将影响系统并网运行的稳定性。为此,在不改变LLCL型并网逆变器拓扑结构的前提下,将所提控制策略应用到弱电网多机并联系统中。仿真与实验结果表明,该控制策略能有效地抑制系统谐振,降低并网电流和电压的谐波含量,提高在弱电网条件下多机并联运行的稳定性。     

某海上风电场220 kV海缆线路单相接地故障分析

以某海上风电场实际发生的一起220 kV海缆线路单相接地故障为例，分析了故障发生时该海上风电场陆上集控中心端及海上升压站端的故障电压、故障电流波形及特性。分析结果表明：相较于陆上集控中心端，海上升压站端为弱馈电源端；由于海上升压站端的正序等值阻抗、负序等值阻抗远大于零序等值阻抗，当海缆线路发生单相接地故障时，海上升压站端流过的故障电流主要为零序分量，使故障电流的三相电流幅值、相位近似一致，与传统接地故障象征有明显差别。研究结果可为海上风电场220 kV海缆线路安全稳定运行，以及海缆线路继电保护正确选相及可靠动作提供有益指导。     

弱电网条件下LCL型三相光伏并网逆变器研究

针对常规并网逆变器在弱电网环境下易出现不稳定情况,在考虑电网阻抗变化条件下设计LCL型滤波器网侧电流及电容电压双闭环控制策略。基于LCL型光伏并网逆变器拓扑结构,在dq同步旋转坐标系下建立数学模型,进行解耦及控制器设计。分析电网阻抗变化对LCL型滤波器的影响,给出一种考虑不同电网阻抗条件下锁相环扰动的系统参数设计方法。最后通过仿真验证理论推导的正确性和可行性,以及三相光伏并网逆变系统的稳定性和鲁棒性。     

弱电网下海上低频风电系统网侧控制和稳定性分析研究北大核心CSCD

低频交流输电技术广泛应用于海洋风电的输送,但其送出的电流质量和系统稳定性会受到网侧变流器和弱电网线路阻抗的影响。文章针对海上低频风电系统的网侧控制,研究了αβ坐标系下基于虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制方法,并引入虚拟阻抗环节实现VSG的功率解耦,使得网侧变流器能在电网频率突变时自发调频,提高了其并网电能质量和弱电网下的稳定性。考虑到VSG并网系统与弱电网之间的交互作用,利用谐波线性化方法建立了αβ坐标系下VSG并网系统的序阻抗模型,结合阻抗分析法和Nquist稳定判据分析了并网系统在弱电网下的稳定性。最后,通过仿真验证了分析的正确性。     

直驱风电机组与SVG交互作用引发次/超同步振荡的机理与特性研究

为深入研究直驱风电机组与无功补偿装置交互作用引发的次/超同步振荡问题,首先,利用谐波线性化方法建立直驱风电机组与SVG交互作用的正序阻抗模型,并在此模型的基础上,给出了基于阻抗的稳定性判据;然后,通过波特图分析了SVG控制参数对直驱风电机组阻抗特性的影响,揭示锁相环和电流环控制参数对直驱风电机组与SVG交互作用的次/超同步振荡特性的作用规律;最后,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了直驱风电机组并网系统进行时域仿真,并与频域分析加以比较,验证了阻抗特性分析的合理性。     

基于正序阻抗的直驱风电机组次/超同步振荡影响因素分析

为深入研究直驱风电机组与交流电网的交互作用引发的次/超同步振荡问题,首先,利用谐波线性化方法建立直驱风电机组正序阻抗模型,并给出了次/超同步振荡的稳定性判据;其次,通过频率扫描法验证了模型的合理性;利用波特图,揭示电流环和锁相环控制参数对直驱风电机组次/超同步振荡特性的影响规律;最后,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建直驱风电机组并网系统进行时域仿真,并与频域分析比较,验证了阻抗特性分析的合理性。     

多逆变器并网稳定性分析

随着微网的快速发展,光伏渗透率逐渐增高。在多逆变器并网情况下,常采用电容电流反馈的虚拟阻尼方法来抑制谐振并网时产生的谐振。文章基于多台逆变器并网的闭环阻尼模型,分析了并网逆变器在硬件相同但软件参数不同情况下的多逆变器并网谐振阻尼特性,并采用传递函数闭环零极点的变化轨迹分析阻尼系数对多逆变器并网系统稳定性的影响。最后利用Matlab/simulink软件对所提出的控制策略进行了仿真,仿真结果表明,所提出的控制策略能保证系统的稳定性,并且有效地抑制并网谐振。     

基于比例多谐振控制的直驱永磁风力发电系统谐波抑制研究

直驱永磁同步发电机受变流器开关频率限制及电网电压畸变的影响,并网电流常含有大量且难以消除的低频谐波。文章基于双PWM并网变流器建立永磁同步风力发电系统仿真模型;提出一种高性能比例多谐振电流环控制器以提高电流环的谐波抑制能力和改善跟踪控制性能,并对基于传统PI控制及比例多谐振控制的永磁风力发电系统进行了对比。仿真和实验结果验证了风力发电控制系统模型的正确性,以及比例多谐振控制器谐波抑制的优越性。     

考虑控制链路延时的风电场经MMC-HVDC并网系统稳定性分析及提升策略

柔直换流站的双闭环控制结构易引发链路延时导致系统失稳,基于小信号稳定性分析,提出基于改进粒子群（PSO）算法控制器参数优化的稳定性提升策略。首先,建立考虑链路延时的d-q旋转坐标系下68阶详细状态空间模型,并利用时域仿真模型进行验证。其次,基于特征根分析控制链路延时对系统稳定性的影响,获取风电场侧换流站双闭环控制器链路延时作用影响系统稳定性的特性,通过参与因子法筛选出影响系统稳定性的控制器参数。最后,以阻尼比和特征根到虚轴的距离为优化目标,提出基于改进PSO算法的稳定性提升策略。结果表明所建立考虑控制链路延时稳定性分析模型和稳定性提升策略的有效性,且在系统控制链路延时较长情况下,稳定性提升效果较为显著。     

VSC阻抗频率特性检测技术研究

以"变流器-电网"系统的模型为基础,在控制模型及参数未知和假设条件下,基于硬件在环仿真提出用于检测直驱风电机组阻抗频率特性的方法。首先利用现场直驱风电机组控制器和实时数字仿真(real-time digital simulation,RTDS)系统搭建仿真平台,并对其参数指标进行校核;其次在电磁暂态仿真中采用扫频法和离散傅利叶变换(discrete fourier transform,DFT)得到直驱风电机组的阻抗频率特性;然后通过分析控制参数调整和运行方式变化对阻抗频谱的影响揭示风电汇集地区电网发生网络谐振的机理,并给出相应的预防控制策略;最后,通过时域仿真对本文所提方法进行有效性的验证。     

风电-串补输电系统次同步谐振特性与风电机组数量及线路参数关系研究

针对双馈风电-串补系统次同步谐振特性,针对风电-串补系统次同步谐振问题,在RT-LAB中建立风电-串补送出系统等值模型,利用阻抗分析方法,对SSR风险与风电机组数量以及线路参数关系进行研究。得到主要结论:1)在不同风速下,均存在使系统阻尼特性最差的并网风电机组数量;2)线路串补度减小,系统的次同步谐振风险逐渐降低;3)线路长度越大,系统次同步谐振风险随风电机组数量的增加而增加。     

基于双重约束的光伏逆变器直接前馈阻尼控制研究

针对高比例光伏发电系统网侧变弱潜在的高频谐振问题,提出一种基于输出电流直接前馈的新型阻尼控制方案,并对环路谐振抑制参数整定的全局-局部运行双重约束进行研究。首先,建立光伏多机并网系统数学模型,利用阻抗比判断潜在的高频谐振。其次,对逆变器串电阻环路变换构建等效的输出电流直接前馈控制环路,通过分析不同谐振抑制参数下系统全局高频谐振治理效果及单台逆变器局部运行状态,以全局-局部稳定为双重约束确定了谐振抑制参数可行域,并分析电气参数随运行状态变化下所提方案的抗扰能力。最后,搭建光伏多机并网系统的仿真实验平台验证上述研究的有效性。     

模块化多电平变流器的高频谐振分析

首先基于动态向量方法建立模块化多电平变流器（MMC）主电路的10阶状态空间模型,然后根据实际工程建立包含电压电流内环控制、功率外环控制和环流控制在内的MMC控制器状态空间模型。考虑控制环节中存在的采样和计算等延时,采用Pade近似方法对非线性延时环节进行线性化,构建计及延时的MMC换流器与弱电网连接的系统状态空间模型。基于特征值法分析状态空间模型的谐振模态,分析实际MMC-HVDC工程产生高频谐振的机理并分析控制器输入输出延时对稳定性影响关系。通过仿真算例验证该文MMC换流器状态空间模型和高频谐振机理分析的正确性。     

弱电网下LCL型并网逆变器的改进稳定性控制方法

弱电网下并网点电压谐波和电网阻抗不可忽略。LCL型并网逆变器考虑电网阻抗后会发生谐振频率平移现象,同时并网点电压谐波会影响电压前馈控制效果。文章在并网电流结合电容电流反馈的基础上,通过修改电容电流反馈系数应对电网阻抗,提出了一种查表法的电容电流反馈系数选取方法。通过多谐振并网点电压前馈控制通道的控制器应对电压谐波。实验验证了文章所提改进稳定性控制方法的有效性。     

考虑风机输出功率变化时的风电场并网谐振分析

风机输出功率的间歇性与波动性使得风电场并网系统潮流不断变化,并网点(PCC)处消纳功率随之改变,从而影响PCC处负荷等效阻抗并造成复杂并网谐振现象。首先建立电感-电容-电感型(LCL)逆变器并网等效诺顿模型,分析风机输出功率变化时PCC处的负荷等效阻抗特性并利用CIGRE模型计算负荷谐波阻抗,基于已建模型,采用结合元件特征值敏感度的模态分析法分析风电场并网谐振现象,给出各节点谐振参与因子与元件特征值敏感度值等谐振信息。最后,利用PSCAD平台搭建实例仿真模型,在验证所提方法可行性的同时,深入研究了风机输出功率变化时的风电场并网谐振现象。