无交流电容的构网型换流器电压电流比例控制及故障限流

通过引入电压电流比例关系,构建了适用于高压构网型换流器的无电容矢量电压控制,可与传统内环电流控制组成构网型换流器级联控制架构,保留正序电流限幅和负序电流抑制能力,防止换流器在电网故障时发生过流闭锁和损坏。与传统外环电压控制不同,该电压电流比例控制不依赖于交流侧并联容性滤波器的电气关系构建,适用于无交流电容的高压构网型换流器的外环电压控制。通过选取特定的交流电压频率指令值,构网型换流器可实现恒电压运行或虚拟同步机运行。时域仿真结果表明,所提高压构网型换流器控制在电网故障时可自动实现换流器的负序电流抑制和故障穿越功能,避免换流器过流闭锁及损坏,并在故障清除后恢复正常运行。     

考虑VSC-HVDC作用的LCC-HVDC系统短路比实用计算

准确量化LCC-HVDC（电网换相换流器型高压直流输电）及VSC-HVDC（电压源换流器型高压直流输电）多馈入系统的传输极限和电网强度是保障新型电力系统稳定运行的关键之一。通过改进传统LCCHVDC交直流系统的电网强度量化方法，提出了量化混合直流馈入系统电网强度的短路比指标，以此分析交直流系统的传输极限。首先，根据潮流方程建立混合直流馈入系统的准稳态模型；其次，通过分析雅克比矩阵奇异性与直流馈入系统功率传输极限的关系，得到用于评估混合直流馈入系统中LCC-HVDC传输极限的短路比指标，并分析指标临界值与VSC-HVDC运行方式的灵敏度关系；最后，通过PSCAD/EMTDC及MATLAB平台验证了短路比指标的有效性。分析结果表明：VSC-HVDC在受端定电压控制方式下具有更好的电压支撑能力，同时VSC-HVDC的运行方式对LCC-HVDC传输极限的影响较小，可通过所提指标进行定量分析。     

不间断电力变电站中分布式电源接入系统研究

将新兴的发电技术(风力发电、燃料电池发电)及新型储能技术(制氢储能、超导储能装置)引入传统的电力变电站后,由于各分布式电源的多样性和复杂性,使得整个系统的运行和控制变的复杂,独立运行单个分布式电源,很难维持整个系统的频率和电压稳定。提出让高度可控的分布式电源,如燃料电池发电系统在通过电压源型逆变器并网的同时参与系统的频率和电压调节,用以解决随机性较大的分布式电源,如风力发电系统功率输出的随机性导致电网电能质量下降的问题。最后通过仿真分析验证了储能装置的这种并网方式能够有效地提高变电站输出电能质量。     

不间断电力变电站中分布式电源接入系统研究

将新兴的发电技术(风力发电、燃料电池发电)及新型储能技术(制氢储能、超导储能装置)引入传统的电力变电站后,由于各分布式电源的多样性和复杂性,使得整个系统的运行和控制变的复杂,独立运行单个分布式电源,很难维持整个系统的频率和电压稳定.提出让高度可控的分布式电源,如燃料电池发电系统在通过电压源型逆变器并网的同时参与系统的频率和电压调节,用以解决随机性较大的分布式电源,如风力发电系统功率输出的随机性导致电网电能质量下降的问题.最后通过仿真分析验证了储能装置的这种并网方式能够有效地提高变电站输出电能质量.     

含多种分布式电源的微电网控制策略

针对微电网的并网与孤岛运行方式以及2种运行方式之间的转换,提出了一种含多种分布式电源的微电网控制策略。该控制策略中微电网中心控制器连续监测微电网和大电网的运行状态并对微电网进行统一的协调控制:对于并网运行的微电网,当检测到孤岛状态时立即切换到孤岛运行控制方式;对于孤岛运行的微电网,通过选择主调频电源实现微电网频率的无差调节,避免了下垂控制产生的频率偏差;微电网重新并网时,通过采用电压灵敏度分析方法调节并网接口处的电压幅值并监视与大电网的电压相位差,实现微电网运行方式的平稳切换。采用PSCAD/EMTDC软件对含多种分布式电源的微电网进行仿真分析。仿真结果表明,提出的控制策略能够维持微电网的稳定运行,并能实现微电网并网与孤岛运行方式的平稳过渡。     

海上风电–柔直并网系统自同步电压源控制与电网故障穿越

采用柔性直流输电技术送出是大规模海上风电的发展趋势。由于电流控制型的海上风电–柔直并网系统隔离了风电场的惯量,电压源控制方式成为应对新能源主导电力系统稳定运行的一种有效途径。现有海上风电–柔直并网系统的电压源控制研究多集中于控制实现与稳态特性方面,而针对该系统故障控制方面的研究十分匮乏。该文提出一种具备故障穿越能力的海上风电–柔直并网系统自同步电压源控制策略。在受端换流器中,通过子模块能量与同步发电机转子的类比及直流侧的解耦控制,兼顾了对直流母线电压的灵活控制和对电网频率的无锁相环自同步,并改善了通过直流母线电压向送端换流器传递电网频率时的抗扰性能。送端换流器从直流电压中提取电网频率并镜像到其交流侧,辅助海上风电场实现对电网的惯量响应。进一步地,设计受端换流器的电网故障穿越策略,在实现对输出电流限幅的同时,确保了受端换流器的功角稳定。最后,在PSCAD/EMTDC软件中通过仿真验证所提控制方法的有效性。     

计及直流系统影响的交直流受端电网静态电压稳定分析

交直流受端电网的电压稳定特性与直流系统的控制策略和运行状态密切相关。本文提出一种计及直流系统过渡方式的静态电压稳定计算方法,通过对直流换流器在过渡方式中的电压响应特性进行机理分析,构建了直流换流器控制模式的切换策略;在连续潮流方程中引入直流功率参与因子表征在过渡方式中直流系统的参与作用,可有效解决直流馈入功率参与负荷功率增量平衡场景下的静态电压稳定分析问题。南方电网某直流受端区域电网静态电压稳定分析算例验证所提方法的有效性,并对受端直流换流器运行控制策略及直流参与因子等进行了深入比对分析,对交直流受端电网的运行与控制具有参考价值。     

助力能源革命的多频率电力系统

电压和频率是交流系统的基本参数。多电压电力系统充分发挥了不同电压等级的优势,但频率参数的效益却一直未得到重视。随着能源革命的推进,电源、负荷频率特性和频率需求发生巨大变化,迫切需要新型输电技术支撑大规模清洁能源并网与广域消纳:多频率电网在适应未来源、荷、网特征方面展现出巨大潜力。电力电子技术的发展为构建多频率电网创造了条件,而多频率电网作为电力电子化系统的高级形态,为消纳极高比例可再生能源提供了全新理念与框架,有望全面提升系统运行水平,为能源生产、消费以及交流革命提供助力。     

适用于孤岛运行的永磁同步电机自动功率平衡控制策略研究

该文提出两种适用于孤岛运行的基于永磁同步风机的自动功率平衡控制策略。在控制策略Ⅰ中，风机的网侧换流器保持换流器电压的幅值和频率为恒定，转子侧换流器通过PI控制器调整功率参考值进而维持直流电压；在控制策略Ⅱ中，风机网侧换流器利用直流母线电压的动态特性实现电网同步和惯性响应，机侧换流器根据直流母线电压偏差调整有功功率以模拟一次频率控制。这两种策略都可以有效地保证风机的独立运行，无需锁相环和外部电源。特别地，策略Ⅱ突出了节能特性，将直流电容器中的储备能量用于系统惯性支持和负荷需求响应，以降低风机飞车的风险。为了提高策略Ⅱ在暂态期间并网点的电压质量，该文进一步提出维持并网点电压的改进控制方案。基于PSCAD/EMTDC仿真软件建立了单台风机向若干本地负荷供电的典型孤岛运行模型，在负荷突然降低或升高的情形下分析和对比了所提两种策略的有效性。     

电压源型风电比例影响区域电网频率调整研究

随着新能源大比例接入新型电力系统中,区域电网的频率稳定性问题凸显。为了研究风电在区域电网中对新能源系统稳定运行能力的影响,针对电压源型风电占比对区域电网频率调整的影响开展研究。对风电频率需求相应特性和电压源型风电机组控制进行分析,提出了在电压源型风电机组不同占比结构下的区域电网新能源场站容量分配评估方法。在Matlab/Simulink中对不同电压源型风电占比下的电网频率响应特性进行验证。结果表明,随着在混合风电场内配置一定比例的电压源型风电机组,可以有效地改善区域电网的频率稳定性。     

一种多风电场多端柔性直流输电的模拟电源控制

基于电压源换流器(VSC)的多端直流输电(VSC-MTDC)是风电场群接入电网的一种优选方式。对于多个风电场由VSC-MTDC并网,提出了一种新的VSC-MTDC模拟电源控制并应用了一种VSC-MTDC星形拓扑结构。该方法将VSC-MTDC的风电场侧换流器交流母线控制为定电压幅值、频率和相角的电源点,对风电有功实现了随动控制。拓扑结构中风电场侧换流器共用一条直流通道输电并将其中一侧换流器直流母线用作汇流点。一种新的直接电流矢量控制应用于电网侧换流器来控制直流电压。3个风电场4端VSC-MTDC的PSCAD/EMTDC仿真验证了拓扑结构可行且控制方法正确有效。     

国网智能研究院成功研制国内首例串联型换流阀

<正>6月11日晚17:36分,由国网智能电网研究院研制的基于压接型IGBT的串联型电压源换流阀稳定运行在±10千伏电压水平,开关频率1050赫兹,系统工作性能良好,试验成功,标志着该单位成为世界第二家掌握压接型IGBT串联型换流器关键技术、世界第一家全面掌握MMC型和串联型换流器关     

基于坐标变换的新型数字锁相环在三相空间矢量脉宽调制整流器中的应用

研究了基于两相静止坐标系中的脉宽调制整流器数学模型。针对电网电压畸变需要捕获电压频率和相位的问题,提出了一种基于坐标变换理论的新型数字锁相环,介绍了锁相环的基本构成以及系统的工作原理。仿真结果表明：三相电压型脉宽调制控制系统,可实现单位功率因数运行,锁相环能够很好地跟踪系统频率的变化,从而实现相位的锁定。解决了传统锁相环因三相电网电压频率漂移而引起的相位不同步问题,对工程实际有指导意义。     

构网型换流器控制技术研究

构网型控制换流器可以通过控制技术为电网提供惯量支撑，稳定电压与频率，提高电力系统稳定性。基于构网型换流器控制的基本原理，对比构网型控制策略与传统跟网型控制策略的区别，分析构网型换流器的主要控制技术，提出未来构网型换流器控制需要解决的关键技术及研究方向。     

风电机组电网友好型控制技术要点及展望

风电机组电网友好型控制是实现风电机组与电网灵活互动的重要途径。通过电压/电流的灵活给定与调节,可令风电机组以有利于电网平衡的方式运行,凸显风电机组的电网友好性特征。因此,该文首先从功能维度、频率维度、时间维度出发,论述风电机组电网友好型控制的典型特征。针对风电机组电压/电流控制方面的需求,分别列举风电机组电网友好型控制在电压协同、电流调控方面的典型策略,以展示电网友好型控制技术的最新研究成果,并预测未来可能的发展动向。     

电网换相换流器和电压源换流器串联组成的混合直流换流器控制和保护研究

基于电网换相换流器和电压源换流器串联的混合直流换流器在克服交流故障时的换相失败和直流故障时的重启动具有优势。分析了该混合直流换流器运行方式、控制策略、电压源换流器保护原理、抵御换相失败原理和直流线路重启过程,认为由该混合直流换流器组成的高压直流输电系统,可克服传统直流和柔性直流输电的主要缺点。当逆变侧的交流系统发生故障时,电压源换流器可提供电压支撑来抑制直流电流增加,缓解电网换相换流器换相失败效应。当直流线路发生故障时,逆变侧电网换相换流器可阻断电压源换流器产生的故障电流,具备直流线路故障重启能力。另外,电压源换流器还为电网换相换流器提供无功功率,从而减少换流站无功设备配置。     

微电网系统无缝切换策略研究与仿真

微电网是由多种类型分布式电源和负荷构成的整体,具有运行灵活、管理方便、能量利用率高等特点,是智能配电网发展的关键环节之一。与传统配电网不同,微电网存在两种典型运行方式,即并网运行和孤岛运行;两种运行模式之间的自动、无缝切换在微网控制系统中占有重要地位。本文以微电网主从控制为基础,并网运行时分布式电源采用PQ控制方式,孤岛运行时主分布式电源采用v/f控制方式,而其他分布式电源保持PQ控制方式不变。研究微电网在并网运行与孤岛运行两种方式间切换的控制策略;通过调整公共连接点处输出电压的相角和幅值实现孤岛到并网的无缝切换,通过调整公共连接点处输出电压初相角为切换时刻电网电压相位实现并网到孤岛的无缝切换。并利用PSCAD/EMTDC仿真软件验证无缝切换控制策略的有效性。     

模块化多电平换流器型直流输电电平数选择研究

为分析模块化多电平换流器型直流输电拓扑的输出电压电平数选取原则,在采用基波频率调制方式的基础上,分析了影响换流器输出电压电平数的三个关键因素,即控制器触发频率、子模块个数和电压调制比。推导了影响电平数的两个控制器触发频率临界值,并得出了换流器输出电压总谐波畸变率与上述三个影响因素的关系曲线,为选择MMC-HVDC系统的电平数提供了理论依据。通过PSCAD/EMTDC搭建了MMC-HVDC仿真模型,仿真结果验证了该模型的合理性及上述电平数选择原则的正确性。     

受电网频率,电压崩溃事故简析及防范措施

分析了受电网失去大电源后的频率、电压崩溃事故原因;阐述了受电网低频减载与低频解列装置的整定和运行管理存在的问题;为ＳＺＨ－２型数字低频减载、解列装置的整定提供了依据,并提出该装置的技术改进建议。     

模块化多电平换流器型直流输电电平数选择研究

为分析模块化多电平换流器型直流输电拓扑的输出电压电平数选取原则,在采用基波频率调制方式的基础上,分析了影响换流器输出电压电平数的三个关键因素,即控制器触发频率、子模块个数和电压调制比.推导了影响电平数的两个控制器触发频率临界值,并得出了换流器输出电压总谐波畸变率与上述三个影响因素的关系曲线,为选择MMC-HVDC系统的电平数提供了理论依据.通过PSCAD/EMTDC搭建了MMC-HVDC仿真模型,仿真结果验证了该模型的合理性及上述电平数选择原则的正确性.