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。     

受控电压/电流源型变流器混合多机暂态电压支撑策略

以新能源为主体的新型电力系统暂态电压问题极大地影响电网稳定运行及大规模新能源消纳，发掘新能源场站多机变流器的动态无功补偿能力是适应新型电力系统暂态电压控制需求的关键。因此该文提出受控电压/电流源型变流器混合多机暂态电压支撑策略，首先分析了暂态电压支撑需求和混合多机暂态电压主动支撑的关键因素；然后研究混合多机暂态电压支撑控制模式，将两变流器控制模式特性进行互补，重点对变流器暂态控制策略进行改进，提出柔性限幅结合暂态有功阻尼控制提高混合多机的动态无功补偿能力及可靠性，自适应补偿控制提高混合多机动态无功输出准确度，共同实现暂态电压的可靠支撑，并进一步分析了参数整定方法；最后通过全面的仿真和实验分析验证所提策略的有效性和实用性。     

换相失败下柔性直流与传统直流互联输电系统的暂态无功协调控制策略

为了抑制柔性直流与传统直流互联输电系统中传统直流换相失败导致的送端电网暂态低电压和过电压,充分发挥柔性直流为传统直流提供无功支撑的能力,提出一种基于触发角的暂态无功协调控制策略。传统直流换相失败时触发角与送端暂态电压关系密切,基于此,将暂态过程中根据触发角得出的无功补偿值附加到柔性直流逆变器外环无功环节中,调整柔性直流逆变器发出的无功功率,改善送端电网电压的暂态特性。对比分析所提控制策略与柔性直流定交流电压控制的控制性能。在PSCAD/EMTDC中搭建互联输电系统的仿真模型,结果验证了所提控制策略的适应性,且该控制策略的控制效果优于柔性直流定交流电压控制。     

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。     

电网不平衡下MMC灵活电流控制方法

针对电网不平衡状态下模块化多电平变流器(MMC)传统控制方法功率抖动和三相电流畸变严重等问题,提出一种MMC灵活电流控制方法。以所建立的MMC数学模型为基础,分析发生电网不平衡故障后变流器系统瞬时功率波动产生的根本原因,结合瞬时电导电纳理念,同时引入有功、无功功率调节因子,在线求取不同控制目标所对应的调节因子临界值,实现有功功率振荡抑制、无功功率振荡抑制及三相电流对称等控制目标的在线切换与跟踪。最后,搭建三相MMC实验平台对所提电网不平衡状态下MMC灵活电流控制方法进行实验分析,结果证明了所提控制方法的快速性与有效性。     

电网电压对称骤升下DFIG的HVRT协调控制策略

为解决双馈风电机组(DFIG)中的高电压穿越(HVRT)问题,保证持续并网运行,提出在DFIG转子侧变流器引入附加阻抗控制,网侧变流器采用双闭环矢量控制,电网发生故障后,根据电网电压骤升幅度吸收部分无功功率,当电网电压对称骤升至1.3倍额定电压时,启动风电场已有无功补偿装置发出感性无功功率。通过上述协调控制策略抑制DFIG定、转子过电压、过电流及电磁转矩波动,减小了系统冲击,实现了DFIG的HVRT能力,缓解了大规模风电机组脱网问题。在Matlab/Simulink上进行仿真,验证了所提策略的有效性和可行性。     

基于转子串联电阻的双馈风力发电机低电压穿越

讨论双馈风力发电机组低电压穿越中,转子串联电阻控制方式时转子侧变流器有功、无功功率的分配原则,给出有功、无功电流的极限表达式,提出一种转子串联电阻低电压穿越功率协调控制策略。在电网电压跌落转子电流超过其阈值时,该方案一方面控制转子变流器有功电流输出,使其满足转子串联电阻投入后所消耗的有功功率;另一方面考虑双馈电机暂态稳定性,使双馈电机工作在无功支持模式,优先向电网输出一定的感性无功功率。实验结果表明,该控制方案具有比撬棒保护更好的暂态性能,同时有助于电网电压的快速恢复,有利于其他并网负载的安全运行。     

采用串联网侧变换器的双馈风电系统高电压穿越控制策略

针对采用串联网侧变换器的双馈风电系统电机定子端电压灵活可控的特点,提出了适用于该系统的对称高电压穿越控制策略。该策略通过控制串联网侧变换器,实现电网电压对称骤升时发电机定子电压保持不变,从而抑制定子磁链的暂态直流分量,使得电机转子过电压及过电流得到有效抑制,且可有效减小发电机电磁转矩及功率的波动。在变流器电流容量的约束下,故障期间通过控制转子侧变换器与并联网侧变换器吸收无功功率,可实现该系统对电网的故障暂态无功支持。仿真结果表明,所提控制策略既能保证在电网发生对称骤升故障期间双馈风电系统不脱网运行,又可使该系统为电网电压的恢复提供无功支持。     

独立型虚拟同步化微电网分布式无功-电压二级控制策略

针对独立型虚拟同步化微电网无功-电压控制的初级调节特性,在虚拟同步控制技术的基础上,提出了一种计及虚拟同步变流器剩余无功容量的独立微电网分布式无功-电压二级控制策略。该策略以提高系统无功容量利用率及平均电压水平为目标,通过相邻虚拟同步机控制器间的分布式稀疏通信,实现系统平均无功标幺值及端口平均电压值评估。在此基础上,通过所提分布式二级控制器得到虚拟同步变流器无功-电压下垂参数的最优参考值,从而实现无功功率最优分配与电压调节,在提高系统无功容量利用率的同时改善电能质量。基于MATLAB/Simulink搭建独立型虚拟同步化微电网模型,通过仿真验证了所提策略的有效性及其相较于传统无功-电压调节策略的优越性。     

计及暂态电压安全性的风电场无功电压协调控制

针对风电场并网电压调控问题,提出一种计及双馈风电场暂态电压安全性的无功电压控制策略。在分析典型的放射式集电系统电压分布特点的基础上,对其稳态运行状态设计了相应的无功电压协调控制方案。稳态运行时的电压协调控制以均衡风电机组机端电压裕度、提高无功补偿设备动态储备容量和提高系统电压稳定性为目标,从而在电网电压扰动或电网故障期间有效地预防风电机组连锁脱网,提高风电场运行的安全性,起到预防控制的效果。最后通过实际算例仿真验证了本文所提控制方法的有效性和可行性。