基于电压滞环的柔性直流改进低电压穿越控制策略研究

柔性直流在受端弱交流系统故障期间可保持并网运行,还可以输出一定的无功功率支撑系统电压;但在系统电压恢复瞬间,所输出的无功功率并不能立刻恢复,导致交流系统暂态过电压。针对此问题,首先介绍了柔性直流dq旋转坐标系下的有功功率、无功功率解耦控制策略;其次,分析了柔性直流接入的弱交流系统故障期间的低电压穿越控制策略,并提出基于电压滞环的改进低电压穿越控制策略,该策略不仅可以在故障期间输出一定的无功功率支撑系统电压,还可以在故障恢复瞬间使无功功率恢复到零,减小对交流系统的冲击;最后在PSCAD/EMTDC中搭建了柔性直流的仿真模型,验证所提控制策略的有效性。     

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。     

储能型功率补偿系统的无功功率与动态有功功率解耦控制

为降低柴油发电机组的暂态电压与频率波动,并优化其工作效率,以同步旋转坐标系下的发电机数学模型为基础获得了其输出电压和转速的阶跃响应表达式,证明只对其进行无功补偿难以解决输出电压及转速的动态跌落问题.在此基础上提出储能型功率补偿系统与柴油发电机组相并联的联合供电方案,由储能型功率补偿系统提供无功功率和负载动态变化过程的有功功率从而提高系统的动态电能质量.提出了包括无功功率和动态有功功率参考值的产生方法、有功和无功电流闭环解耦控制策略的总体控制方案,给出了相应的仿真和实验结果,结果表明,加入储能型功率补偿系统后,柴油发电机组的功率因数接近1,不输出无功功率,带动阶跃负载时,其输出电压有效值动态跌落远小于5％,动态电能质量得到显著提高.     

适用于高比例风电接入的自适应低电压故障穿越控制策略EI北大核心CSCD

随着高比例新能源电力系统的发展,系统等效转动惯量大幅下降,电网发生故障时,系统频率稳定问题愈发凸显。然而新能源电源传统的低穿控制策略仅考虑电压支撑需求,并未考虑大面积风电机组低穿成功造成的暂态低频问题。基于此,该文提出一种综合考虑电压与频率变化量的自适应低电压故障穿越控制策略。该控制策略通过构建电压与频率变化量指标并比较二者大小实现低电压故障穿越控制策略切换。当电压指标小于频率指标时,切换至有功功率优先模式,通过调整有功电流参考值,增大风机有功功率输出,从而有效缓解传统低穿策略下高比例新能源系统的暂态低频问题;反之,则选择无功功率优先模式,增大风机无功功率输出,以支撑系统电压。与传统低穿控制策略相比,新策略可以兼顾故障期间调压与调频需求,提升风电并网系统的稳定性。最后通过MATLAB/Simulink验证了所提控制策略的有效性。     

基于一致性算法的户用光伏逆变器和储能分布式控制策略

高比例户用光伏并网会导致电压越限等严重的电压问题,光伏逆变器无功控制和储能有功控制是低压配电网有效的电压控制手段。针对低压配电网通信条件有限以及逆变器无功功率和储能有功功率协调研究不充分的现状,文中提出了一种基于一致性算法的光伏逆变器和储能两阶段分布式控制策略。首先,通过控制效果-成本系数对设备调节效果和调节经济性进行分析,提出了先调节逆变器无功功率再调节储能有功功率的电压控制架构。其次,在逆变器控制阶段,以无功利用率作为一致性变量,保证了电压调节任务按逆变器容量进行分配;在储能控制阶段,以储能荷电状态作为一致性变量,既考虑了储能的容量,又实现了储能功率和荷电状态的同时控制。仿真结果表明,所提控制方法可以有效抑制电压越限,降低电压控制成本,同时还给出了所提控制策略参数的选取范围。     

基于暂态功率特性调整无功电流的高电压穿越控制策略

传统的光伏并网逆变器高电压穿越控制策略以削减有功功率为代价提高无功输出,难以平衡网侧电流和直流母线电压、抑制故障切除后电流和电压突变带来的暂态冲击。在分析高电压暂态功率特性的基础上,提出一种维持有功功率输出不变、调整无功电流参考值的高电压穿越控制策略。首先,以小信号模型分析高电压暂态功率特性,得出高电压期间有功功率不变、网侧无功冗余是抑制电压恢复的关键;然后,依据电网电压骤升幅度给出一种估算无功电流参考值的方法;在此基础上,结合有功电流控制,讨论3种不同电网电压骤升幅度下并网逆变器的控制能力,分别给出相应的高电压控制策略;最后,仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

南方电网?200 Mvar链式STATCOM系统控制策略

在当前受端负荷中心缺乏电源支持、负荷高度集中的情况下,大容量静止同步补偿器(STATCOM)对于增加受端负荷母线动态无功支撑、提高电压稳定性具有重要意义。文中提出了一种大容量STATCOM的系统控制策略,设计了与变电站内固定电容器组配合的稳态调压控制策略、具有非线性增益的暂态电压控制策略,以及线路功率反馈的附加阻尼控制策略。此外,根据电压检测、电网故障判断、站内并联补偿状态等信息优化选取STATCOM运行模式,将多种控制功能有机协调。数字仿真试验和实际故障录波结果验证了文中所设计系统控制策略的合理性。所提出的控制策略已应用于南方电网±200Mvar链式STATCOM工程中。     

HVDC换相失败时受端电网的电压与频率联合控制策略

文中研究了直流换相失败时,HVDC受端电网的电压与频率联合控制策略。直流换相失败会引发直流功率的短暂中断,导致受端电网交流电压与频率的大幅波动。因此,亟需快速的有功与无功支撑。本文提出了一种调相机-储能联合系统的控制策略,通过设置合理的控制参数来实现协调性。该策略能快速提供大量的有功无功,减小电压与频率的跌落,加速直流输电系统发生换相失败故障后的恢复过程。仿真结果表明该策略能实现有功无功输出目标在储能和调相机之间的合理分配,减小直流换相失败对受端电网的冲击。     

采用串联网侧变换器的双馈风电系统不对称高电压穿越控制研究

在分析电网电压不对称骤升时双馈感应发电机暂态特性的基础上,从最大限度吸收电网无功功率角度出发,提出适用于采用串联网侧变换器的双馈风力发电系统的不对称高电压穿越控制策略,并对该系统的可控能力进行分析。所提控制策略在电网电压故障期间,通过控制串联网侧变换器维持定子电压恒定,并实现定子磁链暂态直流分量的抑制。通过控制并联网侧变换器维持直流母线电压恒定,同时利用变流器电流裕量实现对系统总输出有功或无功功率波动的抑制。通过控制机侧变换器实现双馈风电系统的功率解耦控制,并在变流器过流能力有限的约束条件下,最大限度吸收无功功率以实现对故障电网的暂态无功支持。仿真结果表明,所提控制策略既可有效实现双馈风电系统的不对称高电压穿越,同时也可增强所并电网的运行稳定性。     

MMC柔性直流换流站无功级联控制策略

模块化多电平换流器(MMC)可独立解耦调节有功、无功功率,使得柔性直流换流站具有在交流系统电压跌落工况下提供无功支撑的潜能。提出了MMC柔性直流换流站无功级联的控制策略,即将定交流电压控制和定无功控制级联,其中定交流电压控制包括桥臂电流辅助控制环节,并在故障清除后瞬间进行积分环节清零重置控制。以中国张北±500 kV四端柔性直流电网工程为例进行了仿真验证,结果表明相对于传统的定无功或定交流电压控制方式,柔性直流换流站无功级联控制方式可以兼顾电网稳态无功调节和暂态无功支撑等需求,快速平稳地输出无功功率,能在保证MMC设备安全的前提下提供暂态无功支撑,并缓解故障清除瞬间可能发生的暂态交流过电压。     

基于储能型逆变电源有功增量控制的故障穿越控制策略

电网侧短时故障给分布式发电(DG)并网可靠性带来挑战,常规的以抑制过电流和通过无功注入支撑并网接入点电压的方式实现故障穿越难以有效解决DG源-荷功率失衡的问题.为此提出一种基于储能型准Z源逆变器(QZSI)有功功率增量控制的故障穿越控制策略,在QZSI直流链引入超级电容器储能及控制,利用超级电容快速放电特性和QZSI较强的抗负荷冲击能力,快速调节DG并网功率增量以补偿网侧故障潮流,有效改善故障暂态时DG源-荷功率平衡,增强了DG适应短时故障负荷潮流的能力和对网侧电压的支撑能力.仿真和实验结果验证了所提故障穿越控制策略的有效性.     

基于关断角偏差量的背靠背直流系统换相失败抑制研究

STATCOM的输出特性极易受到不同工况影响而未达到理想的出力状态。在换流站、受端系统和STATCOM的无功交互作用下, STATCOM存在超调及输出能力不足问题,后者增大了系统发生换相失败概率。提出一种新型附加关断角偏差量作为STATCOM无功电压协调控制策略。首先,分析不同工况下STATCOM输出特性;其次,基于受端电气量的暂态变化过程对无功控制环节进行改进。最后,以南方某背靠背受端电网为工程背景,基于Pscad/Emtdc仿真平台验证了所提协调控制策略的有效性。     

基于分布式光伏/飞轮储能联合发电系统的并网点电压主动调控技术研究

为改善配电网末端电能质量,提高并网点电压稳定性,提出了一种基于分布式光伏/飞轮储能联合发电系统的并网点电压主动支撑控制策略。相比于传统电压调节控制方式,该控制策略能够充分发挥飞轮储能高频次充放电特性,根据电压偏差大小自适应调整联合发电系统有功/无功输出,稳定并网点电压。同时该控制策略将并网点功率因数作为考虑因素,引入控制算法当中,能够在进行功率控制的同时优化并网点功率因数。为验证所提控制策略的可行性,搭建了一套含50 kW光伏、100 kW飞轮储能在内的实验测试平台。实验结果表明分布式光伏/飞轮储能系统能够根据电压波动大小自动调整有功/无功输出,改善并网点电能质量。     

含STATCOM的双馈电机风电场无功电压协调控制策略

为增强风电场并网点电压稳定性,提出了变速恒频双馈风电场与动态无功补偿装置STATCOM间的无功电压协调控制策略。电网故障导致风电并网点不同深度的电压跌落时,根据双馈风机Crowbar保护投切状态,对DFIG风电机组转子侧及网侧变流器与STATCOM进行无功功率分配,协调控制促进风电场LVRT期间风电并网点电压的快速恢复。最后,在DIg SILENT/Power Factory仿真软件中建立了风电场和STATCOM控制模型,通过仿真验证该控制策略的有效性。     

SMES对STATCOM动态性能改善的研究

将超导磁储能(SMES)线圈引入基于电压源型逆变器(VSI)的静止同步补偿器(STATCOM)来阻尼电力系统低频振荡.超导磁储能线圈经过两象限三相直流-直流斩波器接入STATCOM前端的VSI.在附加储能装置--超导线圈的作用下,STATCOM能同时吸收或发出有功和无功功率,其动态性能得到很大的改善.在本文中,用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对发生三相故障后电力系统的动态过程进行研究,并给出结果.结果表明,具有有功和无功功率控制能力的STATCOM-SMES组合补偿装置能有效地阻尼电力系统低频振荡,提高电力系统静态和动态稳定性,增强输电网的可靠性.     

不对称故障下的IIDG改进功率控制策略

针对采用传统正序无功功率注入控制策略的逆变型分布式电源IIDG(inverter-interfaced distributed gener?ation)在电网发生不对称故障时无法有效支撑IIDG公共耦合点PCC(point of common coupling)电压的问题,提出一种改进功率控制策略.首先以预设相电压幅值...     

基于STATCOM/ESS的光伏低压穿越控制策略

为了提高光伏并网系统的低压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)能力,将储能系统(Energy Storage System,ESS)和静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)组成新型功率补偿装置STATCOM/ESS引入光伏并网发电系统。当电网侧发生电压跌落时,STATCOM/ESS不但提供的无功功率可以支撑并网点电压,同时吸收多余的有功功率避免对光伏发电系统的危害,电压恢复后将储存的能量返送回电网,高效利用能源。为便于功率双向流动,STATCOM与ESS之间采用双有源主动桥(Dual Active Bridge,DAB)直流变换器连接。针对DAB变换器,提出一种改进的双移相控制策略,来减小DAB变换器的回流功率。仿真结果表明,提出的控制策略在一定范围内将回流功率限制为零,显著提升光伏并网系统的低压穿越能力,提高光伏并网系统的稳定性,具有良好的灵活性和优越性。     

基于超级电容储能的大容量直驱风电机组低电压穿越策略

模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)可用作大容量风电机组的换流器,其具有良好前景,但需要解决风电机组低电压故障时易脱网运行的问题。鉴于此,提出了一种基于超级电容储能的低电压穿越策略。考虑超级电容的利用效率和变流器的约束条件,通过DC-DC变换器对超级电容的储能模式进行控制,实现故障期间机、网侧的功率平衡,以稳定直流侧母线电压。按照海上风电场规定,确定了故障期间网侧MMC有功无功电流分配原则,向电网提供动态无功以帮助恢复电网电压。仿真结果表明,当并网点发生故障时,所提策略不仅能较好地稳定直流母线电压,保障了MMC功率器件安全运行,还可以补偿无功以改善电网电压,提高了大容量直驱风电机组的故障穿越能力和运行稳定性。     

不对称故障下考虑光储出力的最优电压支撑策略研究

电网发生不对称故障会导致公共连接点(point of common coupling, PCC)电压下降,严重情况下还存在切机风险。而传统电压支撑策略易受到机组出力影响,不能灵活支撑PCC电压。针对上述问题,提出了一种不对称故障下考虑光储出力的最优电压支撑策略。首先分析了不对称故障下的电压支撑原理,推导了电压支撑方程。然后基于上述方程,以并网标准对PCC电压的运行要求为目标,考虑电流峰值和有功功率波动幅值为约束条件,得出了理想的电压支撑方案。进一步根据光储实际出力和理想的有功功率参考值,对光储出力场景进行分类。当理想的电流参考值无法满足最优解时,联立电压支撑方程和相应约束方程,建立关于电流各分量的非线性方程组,可解得最优电流参考值。最后通过仿真验证了所提策略的有效性和灵活性。     

静止同步补偿器增强风电场的低电压穿越能力的应用分析

提出利用静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)快速补偿无功功率以增强双馈式风电机组和直驱式风电机组的低电压穿越能力.首先阐述了风电机组的动态模型,然后给出了STATCOM控制模型,最后将STATCOM装置应用到合风电场的电力系统中,比较加装STATCOM前后母线56和母线12的电压以及风电机组输出功率的变化情况.仿真结果表明,STATCOM能有效地帮助风电机组在电网发生故障后恢复机端电压和故障点电压,并防止风电机组输出功率振荡,使风电场在故障发生后能保持连续运行,增强了风电机组的低电压穿越能力.