基于混合储能系统的高电压穿越控制策略

针对双馈机组高电压穿越问题,为抑制直流母线电压波动,采用蓄电池-超级电容混合储能的拓扑结构,研究了储能系统协调充放电策略.针对储能系统,提出一种自动识别和切换的四种充放电工作模式.网侧变流器传统控制忽略了转子电流对直流母线的冲击,文章提出了前馈补偿来优化有功电流的参考值.转子侧变流器传统控制忽略了定子磁链对有功和无功功...     

MGP提高光伏发电系统高电压穿越能力的研究

随着新能源接入电网的比例越来越高,新能源电场面临的暂态过电压问题越来越严重,而新能源机组普遍暂态过电压耐受能力较低,因此提高新能源机组的高电压穿越能力十分重要。同步电机对系统(Motor-Generator Pair,MGP)具有良好的电压隔离和无功支撑特性,因此可以提高新能源的高电压穿越能力。本文首先结合MGP系统的数学模型分析了其功角特性和功率控制方法,随后分析了MGP发挥电压隔离保护作用的机理。针对光伏通过MGP并网的控制方式,通过仿真分析了该控制方式下MGP在光伏发电系统高电压穿越过程中的电压支撑效果,然后通过实验验证光伏通过MGP并网可以在1.3p. u.过电压持续5s的工况下实现高电压穿越。证明MGP系统可以有效地提高光伏发电设备的高电压穿越能力,且均高于现行的国家标准。     

混合储能提高光伏低电压穿越控制策略的研究

低电压穿越(Low-Voltage Ride Through,LVRT)是影响光伏并网发电系统稳定运行的重要因素.针对这一现状,文中提出了一种混合储能(Hybrid Energy Storage System,HESS)的控制策略来解决,HESS由蓄电池储能系统(Battery Energy Storage Syste...     

基于改进控制策略与动态无功支撑相结合的高电压穿越方法研究

针对双馈风力发电机高电压穿越问题,利用Laplace变换对电网电压骤升时电磁暂态过渡过程进行分析,得出定子电流不仅含有直流分量,还包含有工频交流成分,并通过仿真频谱验证了理论分析的正确性。不同于常规研究中只在转子电压方程考虑定子磁链的动态变化,而忽略了其对功率外环的影响,分析了定子磁链动态变化对有功、无功解耦的影响,在此基础上对功率外环进行传统矢量控制策略的改进。此外,考虑并网规范对机组无功电流支撑的要求,控制换流器输出与电网电压骤升幅度相匹配的无功电流,帮助故障电网快速恢复。仿真结果表明,该方案不仅能够保证电网电压骤升时双馈机组不脱网运行,而且也满足并网规范对机组无功电流输出的要求,实现高电压穿越。     

新能源故障穿越特性对暂态电压的影响

新能源电力电子接口所固有的弱支撑性和低抗扰性,使得电力系统的运行特性发生了改变,目前常规光伏电站的故障穿越特性尚未有明确标准要求,其动态无功电流的实际变化特性对电网的影响缺乏研究。基于某光伏电站故障穿越试验实测数据,在PSASP下建立可有效反映实际故障穿越行为的仿真模型,研究该光伏电站在故障情况下的动态无功电流变化特性对电网暂态电压产生的影响。结果表明,故障穿越恢复期间动态无功电流反调量过大的变化特性会造成故障恢复后出现暂态过电压。     

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。     

无刷双馈发电机的高电压穿越控制策略研究

针对电网电压对称骤升故障对电机定、转子电压电流造成冲击的问题,提出一种无刷双馈发电机高电压穿越的控制策略。对无刷双馈电机(BDFIG)控制绕组电流表达式进行推导,分析得出抑制控制绕组过电流并非BDFIG高电压穿越需要解决的关键问题。研究了BDFIG网侧与机侧变流器协同控制的无功电流的分配原则,给出一种网侧变流器高电压穿越期间调节母线电压和向电网提供动态无功支撑的高电压穿越方案。提出一种机侧变流器高电压故障穿越的控制策略,通过在机侧吸收一定量的感性无功功率保持高电压故障期间BDFIG控制绕组磁链幅值不变,降低了BDFIG故障穿越时有功功率的波动。仿真和实验结果证明了所提控制策略的有效性。     

光伏电站高电压穿越能力测试分析

为保证光伏发电站在高电压穿越期间能够持续运行,基于高电压穿越测试装置阻抗/阻容升压原理,开展了单台逆变器现场高电压穿越能力测试。测试结果表明,光伏发电站单台逆变器在实际运行中具有高电压穿越能力,可为开展大规模光伏电站集中接入电网的高电压穿越能力评估提供参考依据。     

直驱风电场高电压穿越控制策略研究

高电压故障给新能源机组和电网安全稳定运行带来的危害日趋严重。本文首先介绍当前各国高电压穿越(HVRT)的技术标准,分析了电网中高电压故障产生的典型原因,根据原因和故障程度的不同将高电压故障分为两类。其次以永磁直驱风电机组(PMSG)为例,分析了PMSG在高电压故障期间的暂态过渡过程,并设计了高电压穿越控制策略。分析表明,典型参数设计下,利用该策略,PMSG机组难以穿越由直流输电系统闭锁等导致的深度高电压故障。进一步,提出了新能源机组与无功补偿装置的协同控制策略,以实现新能源机组在深度高电压故障下的穿越。最后基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了本文分析结果和所提方法的有效性。     

适应多类型电网故障的储能系统预测电流控制与LVRT策略

为了实现储能装置的功率转换系统(Power Conversion System,PCS)在电网发生对称和不对称故障时的低电压穿越LVRT(Low Voltage Ride Through,LVRT)控制,考虑到目前PCS控制方面的不足之处,通过分析预测电流控制原理,推导α-β坐标系中PCS瞬时功率方程,设计了一种电网故障情况下PCS的LVRT控制策略。建立基于PSCAD的84 kW储能电池PCS系统,针对电网多类型故障进行仿真;在已有控制策略经过仿真验证之后,又将该策略移植到硬件设施中进行实验。仿真结果表明,该控制策略可以有效实现储能系统的低电压穿越功能。     

提高直驱永磁风机低电压穿越能力的控制策略

为提高直驱风电机组低电压穿越能力和改善故障穿越后风电机组的稳定运行能力,提出了一种基于变阻值和变功率因数无功控制的直驱风电机组低电压穿越综合控制策略(the comprehensive control strategy, CCS)。在直流侧采用IGBT与变阻值卸荷电阻串联构成变阻值卸荷电路,且在长时故障时引入磁控型动态无功补偿装置进行无功补偿,根据实际电压值与预设电压阈值的比较结果动态投切卸荷电路。在网侧根据电压跌落程度所处的阶梯范围,动态调整直驱风电机组发出的无功功率。在PSCAD/EMTDC中搭建了直驱风电场的仿真模型,应用某实际运行的1.5 MW直驱风机参数,在卸荷电阻值、无功功率因数分别不同时仿真验证了该控制策略的有效性。结果表明:该控制策略不仅能够提升机组的LVRT能力,而且可以改善故障穿越结束后机组的稳定运行特性。     

基于超级电容蓄能的永磁同步海上风电低电压穿越研究

为避免电网电压跌落导致海上风电机组脱网运行,分析了直驱永磁同步海上风电系统的双PWM全功率变流器控制策略,提出了一种基于超级电容器蓄能的海上风电机组并网运行低电压穿越方案。在双向变流器的直流侧并联超级电容蓄能系统,利用超级电容来维持电网故障时的功率平衡,稳定直流侧母线电压。利用网侧变流器静止无功补偿运行模式控制无功电流输出,向电网提供无功功率支持。仿真结果表明了该方案在电网故障时,能有效抑制直流侧过电压,向电网提供无功功率,有利于电网故障恢复,提高了直驱永磁海上风电系统的低电压穿越能力。     

Analysis of personal computer ride through capability during voltage sags

Voltage sags have emerged as one of the most serious power quality problems, particularly for sensitive equipments such as personal computers (PCs). It is a complex electronic computing device designed to be powered by a switch mode power supply (SMPS). This paper presents an investigation of vulnerability of PCs to voltage sags and development of methods to enhance the voltage sag ride through capability of PCs. Based on recent testing standards, extensive tests were conducted for a wide range of PCs. For standard reboot/restart malfunction criterion, sag depth and duration were varied to construct individual voltage immunity curves for PCs. Based on the analysis, two methods were implemented to improve the voltage sag ride through capability of the PCs. These methods include the use of additional dc capacitors and alteration of the under voltage detection (UVD) signal in the housekeeping block of the SMPS. The experimental results on different PCs show that installation of additional capacitors can only expand PCs’ immunity duration to voltage sag while shift in the UVD signal helps to enhance the tolerance level in terms of sag magnitude. Finally, the advantages and disadvantages involved in the implemented methods to enhance voltage tolerance level of PCs are highlighted.     

A new approach for low voltage ride through capability in DFIG based wind farm

Protection against voltage dips is very important for transient stability in a Doubly Fed Induction Generator (DFIG). Conventional crowbar circuits have been used for protection of DFIGs; however, they may be insufficient in some transient situations. Therefore, the Low Voltage Ride Through (LVRT) capability was enhanced by a Demagnetization Current Controller (DCC) for the purpose of transient analysis. In addition, both stator and rotor circuit electromotive forces were modeled in a DFIG. The performances of the DFIG models with and without the DCC were compared. Modeling was carried out in a MATLAB/SIMULINK environment. A comparison of system behaviors was made between three-phase faults with and without a stator–rotor dynamic. Parameters for the DFIG including output voltage, speed, electrical torque variations and d–q axis rotor–stator current variations in addition to a 34.5 kV bus voltage were examined. It was found that in the DFIG model the system became stable in a short time when using the DCC.     

高比例新能源系统储能需求优化研究

高比例新能源系统储能容量优化,对于提高新能源消纳能力,降低储能电站建设成本具有重要意义。研究了抽水蓄能、压缩空气、电化学储能等储能电站的容量效益、电量效益,提出了储能电站参与调峰的成本效益分析模型,进而提出了一种确定高比例新能源系统储能电站建设规模和型式的方法。以我国西北地区实际高比例新能源系统为研究对象,分析了储能的容量需求、各种储能的成本和效益,研究结果可为我国高比例新能源系统储能容量需求、储能规划和运行提供参考。     

SVC附加闭锁控制提高双馈风电场高电压穿越研究

为缓解风机高电压脱网对电网安全稳定运行造成的严重威胁,文中解析了集群风电基地广泛应用的静止无功补偿器(SVC)引发电压过冲的机理。SVC响应滞后及其自身物理特性缺陷,使其在电压跌落时难以提供有效容性无功支撑,而在电压恢复期向系统输出冗余容性无功。为克服SVC控制性能的这种局限性,提出一种SVC附加闭锁控制策略,主要适用于外部故障引起SVC接入点出现严重低电压的场景。该控制策略给出SVC闭锁判定条件及闭锁后SVC重新投入条件,避免"错位补偿",有效降低SVC引发非故障风机并网点高电压的威胁,保障风场安全稳定运行。最后仿真验证了所提控制策略的有效性,并对后期风电场的建设与运行提出指导性建议。     

双馈风力发电系统的低电压穿越研究

本文介绍了风力发电系统的无功补偿部分成分以及双馈电机的转速、无功控制,然后研究了双馈风力发电（DFIG）系统的低电压穿越现象,指出双馈风力发电机自身的无功补偿是该系统电压稳定的一种有效选择。仿真结果表明,在故障期间,DFIG风电机组能够发出无功给电网提供电压支持,实现电网规程所要求的低电压穿越功能。