微电网孤网运行时的频率特性分析

微电网孤网运行时的频率特性是微电网运行机理分析和控制策略研究的基础.针对逆变器、同步发电机和异步发电机不同接口型微电源,分别从控制策略、传递函数和结构特点等方面进行定性和定量分析,结果表明不同的微电源具有差调频、无差调频和无调频特性3种不同的调频作用.微电网的频率特性由不同微电源的调频特性共同决定,是否存在无差调频型微...     

虚拟同步发电机频率特性与储能设备容量及充放电特性的关系

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)没有实际的转子,而是通过控制算法模拟实现实际转子的转动惯量和阻尼特性,本质上依赖于储能容量及其充放电特性。基于VSG原理,推导出VSG在输入功率和电网频率变化时的频率特性与所需要的储能容量之间的关系式,据此揭示了VSG虚拟惯性系数、阻尼系数和频率特性与储能容量及其充放电特性之间的关系,并分析了储能设备容量不足对VSG输出特性的影响,提出了一种满足VSG频率特性要求的储能配置方法。仿真结果验证了VSG虚拟惯性系数、阻尼系数、频率特性和储能需求之间的关系,表明VSG预期输出特性的实现需要有合适的储能容量及其充放电特性予以支撑。     

一种微电网分布式电源新型控制策略

针对分布式电源不具有惯性使得微电网控制困难的问题,引入了虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制技术,设计了基于VSG算法的逆变器控制策略,并针对该控制策略存在的不足提出了一种基于VSG算法的直接功率控制策略;微电网中不同分布式电源分别采用上述2种基于VSG算法的控制策略,并分别作为组网单元和并网单元,它们控制方式不同但均具有类似同步发电机的负荷响应特性,在实现微电网虚拟惯性的同时可以达到灵活控制的目的;对微电网的协调控制进行了分析,设计了微电网频率调整和电压控制策略,针对孤岛向并网模式平滑切换,采取基于虚拟功率的预同步控制策略;最后通过MATLAB/Simulink仿真验证了该控制策略的有效性。     

基于虚拟同步发电机与电力弹簧的微电网电压控制

针对光伏、风电等可再生能源发电(renewable power generation,RPG)的间歇性和不稳定性引起的微电网电压偏移越限问题,提出一种虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)与电力弹簧(electric spring,ES)相结合的源荷互动调压方法。首先,利用VSG中的励磁控制器为微电网提供电压支撑,使得微电网电源侧电压偏移在允许范围内。其次,利用ES相位控制使得远离电源侧的负荷节点电压偏移不越限。最后,通过建立含VSG、可再生能源以及ES的微电网仿真模型进行仿真,仿真结果证明了VSG可以实现电源侧调压,ES可以实现负荷侧调压,二者形成源荷互动调压机制共同维持微电网电压稳定。     

含分布式电源配电网短路计算的改进方法

接入配电网的分布式电源按照其接口可以分为基于同步发电机的分布式电源、基于异步发电机的分布式电源及基于脉宽调制逆变器的分布式电源3类。随着其在配电网中渗透率不断提高,文中提出一种含分布式电源的配电网短路电流计算改进方法。该方法首先利用潮流计算得到正常运行情况下分布式电源的某些状态量,根据分布式电源不同接口类型的特性,短路计算时保持某些状态量不变,由此求得短路时各种分布式电源提供的电流值。在20节点算例系统中进行验证,结果说明了该方法的可行性和有效性。     

交流整流系统用做大功率脉冲电源的分析

介绍了无刷励磁同步发电机整流系统相对于直流发电机系统的优势 ,提出了将其用作大功率脉冲电源的新思路 ,分析了该系统可能遇到的技术难题并提出了相应的解决方案。将无刷励磁同步发电机整流系统应用于大功率脉冲电源必将大大提高该电源的运行可靠性和安全性。     

含分布式电源的配电网线损电压研究

引入分布式电源的配电网结构复杂,其配电网线损计算具有新的特点,传统的配电网线损计算方法已不能满足未来分布式发电系统的需求。针对含分布式电源的辐射性配电网开展研究,将常见分布式电源节点划分为PQ节点、PI节点、PV节点和PQ(V)节点几种类型,根据各节点类型的特点,提出了改进前推回推潮流算法,通过33节点算例计算潮流和线损电压,与传统的配电网进行比较,发现了采用异步电机作为接口的分布式电源会降低系统的电压水平,而采用其他形式接口的分布式电源对系统电压具有支撑作用。     

基于频域的β-GPC稳定性分析与设计及在中频电源控制中的应用

推导了β-GPC(Generalized Predictive Control,即广义预测控制)的闭环反馈结构和闭环传递函数的递推公式.采用频域响应法分析β-GPC控制下闭环系统的频率特性.通过计算系统开环和闭环极点,分析闭环系统频率特性,设计β-GPC的参数,应用于中频电源控制系统中取得了满意的稳定性和暂态特性.     

具有冗余设计的同步发电机自并励装置均流技术研究

电流分配不均匀是具有冗余设计的同步发电机自并励装置的常见问题,通过理论分析确认整流元件正向特性的分散性、电源回路电感的差异、整流元件触发特性的差异以及整流元件与快速熔断器安装固定时接触电阻的差异、整流元件接线布局不同及汇流母线电阻的差异等是引起电流分配不均匀的原因,提出了精选整流元件、改进装置结构、加装平衡电抗器和动态均流等措施,分析论证了动态均流措施的优点。     

考虑多分布电源的孤岛检测方法研究

随着分布式发电的发展,越来越多的可再生能源转化成电能输送到电网。按照分布式电源的发电原理可分为同步发电机、感应式发电机和基于逆变器的直流发电设备。目前孤岛检测方法的研究主要集中在单一分布式电源或同一类分布式电源,并没有把检测方法应用到多类别分布式电源并网运行,本文考虑了基于逆变器和同步发电机并网,通过仿真分析了同步发电机对基于逆变器孤岛检测方法的影响,为以后孤岛检测方法的研究提供依据。     

Characteristics of Parallel Operation of Inverter‐Type Distributed Generators Operated by a Virtual Synchronous Generator

The capacity of distributed generators (DGs) connected to a grid by inverters is growing. The inverters are generally controlled by a phase locked loop (PLL) in order to achieve synchronization with the power system frequency. They cannot have synchronous power. Power systems become unstable if the capacity of the inverter‐type DGs is increased. The concept of controlling inverters to behave like a synchronous generator is studied in this paper. The result is referred to as a “virtual synchronous generator” (VSG). The VSG has synchronous power. Power systems become stable as a result of using the VSG. The VSG is useful in the parallel operation of DGs. The VSG can synchronize with other VSGs, synchronous generators, or the grid. In this paper, a method for the synchronous operation of a VSG is studied, and experimental results on a VSG running in parallel with a synchronous generator and other VSGs are presented.     

Active-reactive scheduling of activedistribution system considering interactiveload and battery storage

The increasing penetration of inverter-based distributed generations (DGs) significantly affects the fault characteristics of distribution networks. Fault analysis is a keystone for suitable protection scheme design. This paper presents the modelling methodology for distribution networks with inverter-based DGs and performs fault simulation based on the model. Firstly, a single inverter-based DG model based on the cascaded control structure is developed. Secondly, a simulation model of distribution network with two inverter-based DGs is established. Then, different fault simulations are performed based on the Real Time Digital Simulator (RTDS). Theoretical analyses are conducted to justify the simulation results, including the equivalent circuit of distribution networks with inverter-based DGs and the solution method for loop currents     

Stabilization of a Power System Including Inverter‐Type Distributed Generators by a Virtual Synchronous Generator

The capacity of distributed generators (DGs) connected to the grid by inverters is growing year after year. The inverters are generally controlled by a phase locked loop (PLL) in order to achieve synchronization with the power system frequency. Power systems may become unstable as the capacity of the inverter‐type DGs continues to increase, because the inverter frequency is controlled just to follow the frequency determined by other synchronous generators. It has been suggested that inverters be controlled to behave like a synchronous generator. This concept is referred to as the virtual synchronous generator (VSG). In this paper, a control scheme for a VSG is presented, and the design method for the required energy storage and the capacity for grid stabilization control by a VSG is investigated by computer simulations.     

含分布式电源的配电网电压暂降评估

运用蒙特卡洛法研究了含分布式电源的配电网电压暂降评估。分别建立了同步机型DG和逆变器型DG的仿真模型,然后基于EMTDC/PSCAD运用蒙特卡洛法对含分布式电源的典型配电网进行了仿真,采用系统平均均方根值变化频率作为评价各节点电压暂降的指标。结合多个仿真算例分析了DG的类型、控制策略、出力和接入位置对电压暂降的影响。仿真结果表明,逆变器型DG的接入能够降低配电网电压暂降的发生频次,DG的控制策略、出力和接入位置都会对电压暂降产生一定的影响,这为配置分布式电源和缓解电压暂降问题提供了参考。     

一种同步型分布式电源输出短路电流抑制技术

随着分布式电源（DG）在配电网渗透率的不断提高,其对继电保护尤其是过流保护的影响日益显著。针对短路电流输出能力强的同步DG,提出了一种基于全控型器件的励磁控制技术以抑制DG对配电网过流保护的影响。首先,分析了同步发电机机端短路时输出电流同励磁电流间的数学关联。然后,通过分析电流型逆变器调制策略下励磁能量泄放回路时间常数的影响因素,建立了面向配电网过流保护的同步DG励磁控制方案。最后,通过仿真分析验证了该励磁控制方案的有效性及其对转子匝间绝缘的影响。该方法只需要通过对全控型器件变流器的控制,即可抑制同步DG对过流保护的影响。     

基于惯量支撑和一次调频需求的VSG储能单元配置方法

分布式电源大量接入电网会引发电网惯量、阻尼缺失和系统稳定性下降问题,虚拟同步发电机(VSG)在分布式电源友好接入和提高电力系统稳定性等方面极具应用前景。作为虚拟惯量的物理基础,储能单元的配置直接影响着VSG的性能和成本。文中基于VSG的惯量支撑、一次调频两大基本功能,建立了响应电网频率波动的储能单元出力模型,提出了一种以元件参数和控制参数为基础的储能单元配置方法。然后,计及下垂系数、阻尼系数和惯性常数,研究了储能单元出力的暂态特性及其调节机制,并分析了储能单元功率、容量需求受控制参数影响的机理,明确了影响程度最大的控制参数。最后,借助仿真和实验证明了所提方法的正确性。     

分布式电源短路计算模型及电网故障计算方法研究

分布式电源的发电模式及并网方式多样,其馈入电网的故障电流特性与传统交流同步发电机相比存在较大差异,使以传统交流同步电机供电电源为基础的短路电流分析理论和方法难以满足分布式电源接入后电网故障分析的要求,给继电保护原理研究和整定计算提出了新的课题并备受关注。根据不同类型分布式电源的低压穿越运行技术要求,建立逆变型电源的短路计算模型。并考虑异步型电源撬棒保护的动作行为特征,建立了异步型电源在电网严重和非严重故障条件下的等值计算模型。进而,提出了含分布式电源接入的电网故障计算方法。仿真对比分析表明,电网故障计算方法精度较高,能更好地满足工程应用要求。     

基于虚拟同步发电机的逆变电源控制策略研究

针对采用常规下垂控制方法的逆变电源存在稳定时电压和频率的偏移,不能完全满足电网运行要求的问题,采用了一种新的逆变电源控制方法即虚拟同步发电机(VSG)控制策略。建立了虚拟同步发电机的模型,参考同步发电机控制理论,重点设计了功频控制器和励磁控制器,搭建了以大容量汽轮发电机模拟电网的逆变器并网发电系统。通过Matlab/Simulink仿真验证了虚拟同步发电机中转动惯量的作用和虚拟同步发电机的并网调节特性,仿真结果表明,基于虚拟同步发电机的逆变电源在外特性上近似等效为一个同步发电机,具有良好的调频调压性能,能很好地适应电网的运行要求。     

配电网中分布式电源的选址定容和电流保护策略

反时限过电流保护常用于配电网的线路保护,而不同容量的分布式电源接入配电网的不同馈线不同区段时,会对原有配电网的继电保护及安全运行产生很大的影响。文中分析了逆变型分布式电源对传统反时限过电流保护的配合特性和动作行为的影响,给出了基于反时限过电流保护的选址定容方法并指出其局限性。在此基础上,研究了故障限流器在电网故障时呈现的高阻抗特性,提出了一种基于故障限流器的含分布式电源的配电网保护策略,并结合福建省湄洲岛储能电站实例,建立PSCAD仿真模型,进行计算验证。仿真结果表明,所述方法能够有效降低逆变型分布式电源对反时限过电流保护的影响,使配电网线路的保护具有良好的协调性,保证配电网的稳定运行。     

多虚拟同步发电机并联系统控制参数对稳定性的影响分析

虚拟同步发电机(VSG)技术作为支撑新能源消纳的新技术,其单机运行相关问题得到了广泛探讨,但目前鲜有文献从系统层面出发来综合分析多VSG并联系统的运行特性。基于此,文中通过建立多VSG并联系统全阶模型,明晰考虑系统延时下控制参数对VSG运行特性的作用规律。首先,简析VSG的运行原理及其并联方式,指出在综合建模时需考虑线路和负载参数。然后,对VSG单机模型进行延时修正,基于此建立多VSG并联系统的全阶小信号状态空间模型。接着,采用参与度分析法,甄别不同控制参数与高、低频稳定性之间的对应关系,并通过特征值轨迹分析各参数对系统高、低频稳定性的影响趋势及阈值。最后,仿真结果验证了理论分析的正确性。