基于虚拟同步发电机低电压穿越的无缝切换控制策略

虚拟同步发电机(VSG)控制使分布式发电接入电网呈现友好特性,该文在建立逆变器VSG控制数学模型基础上,针对分布式电源逆变器采用VSG控制,针对其不具备低电压穿越(LVRT)能力的问题,结合传统LVRT控制方法,提出一种基于电压幅值和相位预同步的模式无缝切换控制策略,引入预同步单元对VSG输出实时矫正,有效避免LVRT/VSG模式切换前后的相位不一致问题。仿真结果表明该控制策略能够使逆变器在电网低电压故障期间抑制暂态冲击电流和改善并网电能质量,保证基于分布式电源逆变器VSG实现LVRT而不脱网,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于VSG控制的SOP低电压穿越控制策略

虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）技术因其使逆变器能够模仿同步发电机的运行机制,不仅使分布式电源接入电网呈现友好特性,而且增强了电网的稳定性,从而得到了广泛的研究。然而传统VSG控制由于难以提供可控的无功功率而不具备低电压穿越（low voltage ride through,LVRT）能力,当远端发生故障导致电压下降时,难以提供无功支撑,容易出现电流过流等问题。因此,针对上述问题采用一种计及模式切换的低电压穿越控制方法。分析了VSG基本原理,针对换流器采用VSG控制,在传统LVRT方法的基础上,设计了VSG低电压穿越控制的方法。针对电网故障工况下换流器的LVRT问题,结合传统LVRT控制方案,采用一种模式切换控制策略,以柔性电力电子开关（SOP）为研究对象,通过仿真结果进行对比。仿真结果验证了VSG控制结合LVRT控制可以抬升电压,在表现出传统发电机动态特性的同时,还可以提升供电可靠性,同时该控制策略可以在表现出传统发电机动态特性的同时,加入低穿特性,可提升供电可靠性,帮助换流器度过瞬时暂态过程,同时发出无功功率支撑电压恢复,同时满足低电压穿越期间的电网需求。     

风力发电模拟电压跌落的实现方法

针对电网发生电压跌落故障时风力发电系统大规模从电网解列将对电网造成严重威胁,为满足风力发电系统低电压穿越技术的研究需要,提出了两种模拟电网电压跌落的实现方法,给出了电路拓扑结构,并在双馈风力发电实验平台上予以实验验证。结果表明,该方法简便、有效、可行,可实现对电网电压跌落模式和跌落时间控制,为风电系统测试中VSG方案的选择和实现提供参考。     

基于VSG的低电压穿越控制策略研究

当电网发生故障时,VSG难以支撑微网系统的电压和频率稳定运行。为了使逆变器能稳定运行不脱网,同时具备抑制故障冲击电流的能力,提出具有有功和无功补偿的VSG低电压穿越控制策略。首先,在常规VSG的基础上对VSG发生短路故障时的暂态特性进行分析。其次,针对故障状态下VSG存在的问题,对有功功率进行有功补偿、无功功率进行无功补偿,无功补偿带来的VSG内电势升高,重新整定计算给定电压,并对短路故障参考电流进行越限整定。最后,建立有功和无功补偿VSG低电压穿越控制策略仿真模型进行仿真测试,测试结果表明：改进VSG控制策略相比于常规VSG/有功补偿VSG控制策略,在电压暂降故障期间不仅能实现有功补偿灵活调节VSG输出功角基本与电网功角保持一致,且能实现无功补偿有效支撑VSG输出电压,抑制电压跌落,同时能更好地抑制故障冲击电流,提高系统的暂态稳定性。     

串联制动电阻提高VSG的LVRT能力和功角稳定研究

虚拟同步机发电机(VSG)在短路故障期间存在输出电流幅值骤升和无法支撑并网公共点(PCC)电压等问题,甚至在严重的三相短路故障中可能出现功角失稳.为此,采用串联制动电阻提高VSG的低电压穿越(LVRT)能力及功角稳定性.通过电网电压、电流矢量图阐述串联制动电阻利用自身产生压降限制过电流和抬升PCC电压的原理,根据等面积...     

一种新的双馈风力发电机的低电压穿越方案研究

结合励磁控制策略和硬件装置,提出一种新的双馈风力发电机低电压穿越运行方案。首先,通过分析双馈风力发电机系统模型的无源性,引入并改进无源性控制策略,提高转子电流的控制性能以应对电网电压小值跌落故障;然后在双馈风力发电机定子侧串入多抽头变压器,根据电网电压跌落程度检测,设计多路选择开关,保证发电机机侧电压始终维持在小值跌落范围内,从而提高双馈风力发电机的低电压穿越的能力。仿真结果表明:该方案既能改善电网电压小值跌落时对转子过电流控制性能,也能应对电网电压出现较严重的跌落情况。     

基于变频空调的负荷虚拟惯量控制策略

可再生能源并网导致电网转动惯量降低,影响电网稳定性。为了提高电网系统转动惯量,增强电网对可再生能源的消纳能力,文章提出一种基于变频空调的负荷虚拟惯量控制策略,利用需求侧变频空调负荷响应电网的频率波动。该策略根据额定运行点和下垂特性下的压缩机转速参考值,构建了二阶虚拟同步电机(VSG)模型。根据电网实时电压与VSG虚拟电动势的相角差,求得VSG虚拟功率和压缩机转速变化量参考值。最后,建立VSG环节的小信号模型,给出了参数设定的方法,并分析其稳定性。仿真结果表明,所提算法能使变频空调模拟同步电机的惯性特性,提高电网的转动惯量。     

基于模型预测控制的虚拟同步发电机控制策略

为了提高惯性和促进电网恢复,提出一种基于LCL型并网逆变器的虚拟同步发电机模型预测控制（MPC-VSG）策略。该方法在模型预测控制（MPC）中引入虚拟同步发电机（VSG）控制输出电流内环的参考值,使内环电流参考值可随电网电压和频率变化。基于Matlab搭建仿真模型,和MPC控制方法相对比和分析。仿真结果表明：当逆变器输出功率发生变化时,采用VSG的模型预测控制可增加电网的惯性和稳定性,改善系统暂态过程。     

大型光伏电站变结构低电压穿越控制策略研究

通过分析大型光伏电站在电网故障下的特征,研究了大型光伏电站低电压穿越的变结构控制策略。在电网发生故障时,通过变结构控制策略,限制逆变器交流侧电流幅值,同时切换网侧电压外环控制,通过比例调节器,将电压跌落深度转换为无功电流缺额,向电网发送无功功率,提高电网电压的恢复能力,并将此控制策略应用于多台并网逆变器联合运行。仿真结果表明,所提出的变结构控制策略能够有效限制交流侧电流幅值,使逆变器不脱网运行,提高了故障点电压的恢复能力,实现光伏电站低电压穿越的要求     

三电平光伏并网逆变器低电压穿越的控制策略

为满足光伏逆变器并网要求,针对电网电压在对称跌落和不对称跌落情况,分别采用不同的低电压穿越控制策略。当发生对称跌落时,封锁电压外环,电流内环给定指定值;当发生不对称跌落时,采用电压前馈算法有效抑制跌落瞬间的电流冲击;快速的正负序分量提取和精确的电网电压同步信号,保证控制信号提取的实时性;抑制负序电流分量,保持三相电流平衡并动态调节无功电流输出,满足无功支撑要求;有源阻尼控制将保证系统的稳定运行。基于10 k W三电平光伏并网逆变器,进行Matlab/Simulink仿真和现场实验。结果表明,控制策略能有效抑制并网电流的瞬间冲击并具有较高的正弦度,从而保证在电网发生跌落期间的安全穿越。