计及海缆分布特性的海上风电柔直并网系统中高频谐振分析及抑制

海上风电场交流海缆线路的分布电容特性易引发系统中高频谐振失稳，基于阻抗稳定性分析法，研究海上风电柔直并网系统的中高频谐振机理并提出相应的谐振抑制方法。首先，构建考虑海缆分布特性的并网系统小信号阻抗模型，并通过阻抗扫描进行验证。其次，基于阻抗稳定判据研究海缆分布特性及控制器参数等因素对并网系统中高频谐振特性的作用机理。最后，提出一种基于控制器参数优化的中高频谐振抑制方法，并通过仿真验证理论分析的正确性及抑制方法的可行性。结果表明，并网系统中高频振荡主要由交流海缆线路与交/直流装备之间的交互作用引起，长距离海缆分布特性会导致系统中高频呈现多谐振兼负阻尼特性，且柔直换流站的基频电流环比例系数过大时易降低系统中高频稳定性，可通过所提参数优化方法抑制系统中高频谐振。     

弱电网下考虑装置死区效应时的逆变器并网电能质量分析

弱电网接入下,逆变器-电网级联系统的阻抗不匹配易导致逆变器并网系统的稳定性能降低。为建立更准确的逆变器输出阻抗模型,以LCL型并网逆变器为例,将装置死区效应考虑到并网逆变器建模中。同时,考虑长线路对地分布电容的影响,建立弱电网下长线路分布参数模型并分析其输入阻抗幅频特性。基于此,采用基于奈奎斯特稳定判据的阻抗分析法分析并网系统稳定性并计算其稳定裕度,研究随着死区时间和长送出线线路长度的增加并网系统稳定裕度值的变化规律,并利用PSIM 9.0平台建立相关仿真模型,证明了理论分析的准确性和可行性。     

弱电网下级联H桥光伏并网逆变器稳定性分析

随着大规模新能源发电设备的接入,可能会形成对外呈感性的弱电网,这将影响逆变器系统的稳定性。针对级联H桥光伏并网系统,分别考虑锁相环和电压前馈的影响,对输出阻抗进行建模,并基于阻抗稳定判据分析延时时间、锁相环带宽、谐振前馈系数对并网系统稳定性的影响。最后,提出一种通过相角补偿来增强级联H桥光伏并网逆变器在弱电网条件下稳定性的控制技术。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性及所提方法的可行性。     

多逆变器并联并网系统稳定性分析

实际工程中多逆变器并联并网系统中的各逆变器之间往往存在一定差异,为研究逆变器参数不统一的多逆变器并联并网系统的稳定性及谐振机理,以逆变器参数不统一的一般性多逆变器并联并网系统为研究对象,将系统分解为导纳网络和激励源两部分,分别推导出系统中不同逆变器之间以及逆变器与电网之间的相互作用电流,据此揭示出这些不同元件之间的相互作用机理,提出一种根据导纳网络和逆变器自身的稳定状态来判断系统稳定性的方法。利用上述不同元件之间的相互作用电流分量合成逆变器输出电流以及并网电流,并推导出其稳定性判定条件,最终得到一种具有一般适用性的多逆变器并联并网系统稳定性判定方法。仿真及实验结果可验证理论分析的正确性。     

宽范围电网下并网逆变器延时小信号建模及不连续稳定区间分析

该文以光伏并网逆变器为例,借助pade近似方法,建立考虑控制延时环节的光伏并网逆变器状态空间小信号模型,利用特征值分析方法研究宽范围电网强度下考虑控制延时的光伏并网逆变器稳定性问题。算例仿真分析结果表明:在考虑控制延时的光伏并网逆变器系统中,当电网强度在较宽范围内变化时,系统存在不连续稳定区间;考虑控制延时的系统小信号模型要更加精确,对控制器参数的变化更加敏感;在极弱电网(短路比SCR≤1.6)下,锁相环和电流环相关振荡模式之间会发生交互作用和"借"阻尼现象,并引起系统不稳定。最后通过MATLAB/Simulink仿真和验证实验证明了理论分析的正确性。     

弱电网下海上低频风电系统网侧控制和稳定性分析研究北大核心CSCD

低频交流输电技术广泛应用于海洋风电的输送,但其送出的电流质量和系统稳定性会受到网侧变流器和弱电网线路阻抗的影响。文章针对海上低频风电系统的网侧控制,研究了αβ坐标系下基于虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制方法,并引入虚拟阻抗环节实现VSG的功率解耦,使得网侧变流器能在电网频率突变时自发调频,提高了其并网电能质量和弱电网下的稳定性。考虑到VSG并网系统与弱电网之间的交互作用,利用谐波线性化方法建立了αβ坐标系下VSG并网系统的序阻抗模型,结合阻抗分析法和Nquist稳定判据分析了并网系统在弱电网下的稳定性。最后,通过仿真验证了分析的正确性。     

下垂控制逆变器阻抗模型研究

由于下垂环节对逆变器输出阻抗低频特性具有重要影响,对微网中下垂型逆变器并网电压以V_d轴定向,建立一种含功率环、电压环、电流环的阻抗模型,并通过阻抗扫描测试与阻抗模型测量对比验证模型的准确性,突破传统相量法分析时只侧重分析固定频率点50 Hz处的阻抗特性的局限性,阻抗模型不同参数下的稳定性判据与仿真对比,验证方法的正确性。     

弱电网下多LCL型并网逆变器谐振模态分析

针对弱电网下多LCL型并网逆变器谐波谐振机理分析,传统频域分析法需要通过高阶复杂的传递函数获取系统谐振频率,且不能得到更多谐振信息的相关问题。该文提出模态分析法分析并网系统的谐振特性,确定谐振频率、节点参与因子等谐振信息。首先建立典型三相LCL型并网逆变器系统诺顿等效模型;基于该模型,对比分析模态分析法和传统频域分析法的应用原理,并阐述模态分析法在谐振分析中的优势。其次,采用模态分析法研究逆变器数量、逆变器类型、电网阻抗、线路阻抗、控制参数及LCL参数对并网系统谐振特性的影响规律,并与传统频域分析结果进行对比。然后,将模态分析应用到不同参数多并网逆变器谐振特性分析。最后通过仿真试验验证谐振模态分析的正确性。     

直驱风电机组与SVG交互作用引发次/超同步振荡的机理与特性研究

为深入研究直驱风电机组与无功补偿装置交互作用引发的次/超同步振荡问题,首先,利用谐波线性化方法建立直驱风电机组与SVG交互作用的正序阻抗模型,并在此模型的基础上,给出了基于阻抗的稳定性判据;然后,通过波特图分析了SVG控制参数对直驱风电机组阻抗特性的影响,揭示锁相环和电流环控制参数对直驱风电机组与SVG交互作用的次/超同步振荡特性的作用规律;最后,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了直驱风电机组并网系统进行时域仿真,并与频域分析加以比较,验证了阻抗特性分析的合理性。     

基于正序阻抗的直驱风电机组次/超同步振荡影响因素分析

为深入研究直驱风电机组与交流电网的交互作用引发的次/超同步振荡问题,首先,利用谐波线性化方法建立直驱风电机组正序阻抗模型,并给出了次/超同步振荡的稳定性判据;其次,通过频率扫描法验证了模型的合理性;利用波特图,揭示电流环和锁相环控制参数对直驱风电机组次/超同步振荡特性的影响规律;最后,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建直驱风电机组并网系统进行时域仿真,并与频域分析比较,验证了阻抗特性分析的合理性。     

基于指标关联的分布式电源并网规划策略

为解决新能源并网时的电源规划与风光消纳问题,考虑风光能源功率波动特性并计及储能单元提出一种计及风光协调出力的电网规划策略。综合考虑电压波动、新能源消纳及新能源发电效益建立多指标规划模型,采用引入指标关联策略的粒子群优化方法对模型进行求解,确定分布式电源及储能的位置和容量。进一步分析优化方案在电能质量方面的规划效果,统计对比电压累计概率密度对规划方案进行评价。以某电网45节点配电系统为例,采用所提分布式电源并网规划策略进行仿真,决策风光储并网方案,并验证所提策略的合理性和可行性。     

An original observer design for reduced sensor control of Packed U Cells based renewable energy system

This paper presents an original Switched Observer (SO) for reduced-sensor control of a grid-connected Packed U Cells (PUC) multilevel inverter. The proposed SO performance is evaluated using a single-phase 7-level PUC inverter connected to the grid through filtering inductor. Based on the actual grid current, the proposed SO estimates accurately the PUC capacitor voltage, which is fed to the Model Predictive Control (MPC) algorithm while making use of a hybrid model considering both discrete and continuous variables. For real-time application, necessary conditions are given to guarantee the practical stability of the proposed SO under system parameters and input voltage variations according to the selected switching pattern. Theoretical analysis and simulation investigations are conducted to prove that the proposed SO-MPC scheme is stable in closed-loop for all system configurations and has good performances even during various disturbances (load change, parameters mismatch, and input voltage variation).     

利用需求侧资源降低配电网脆弱性的优化方法研究

基于需求侧用户资源能量转换和存储设备的可调特性,分析电网故障后需求侧资源对改善配电网的脆弱性的价值.为最大化挖掘需求侧分布式能源对电网负荷恢复的作用,构建考虑规划-运行的两阶段需求侧资源优化选择模型.该模型在充分考虑不同电网故障场景的基础上,以系统投资成本和失负荷运行成本之和最小化为目标,同时考虑用户用能、系统运行等约...     

微电网孤岛模式下无功分配及电压优化分层控制策略

针对在微电网孤岛模式下并联运行的分布式电源采用传统下垂控制策略时存在无功功率受并网线路阻抗影响较大、电压偏离额定值等问题,提出了微电网孤岛模式下无功分配及电压优化分层控制策略,将微电网优化控制过程分为两层:初级控制层针对分布式电源无功功率受并网线路阻抗影响较大问题,提出变系数法下垂控制策略,根据下垂特性和线路特性约束方程调整下垂系数,实现无功功率精确分配;二级控制层应用多智能体一致性算法维持微电网电压稳定。仿真模型使用PSCAD/EMTDC搭建,结果表明,分层优化策略使无功功率合理分配的同时提高了微电网电压水平。     

A new intelligent decision-maker method determining the optimal connection point and operating conditions of hydrogen energy-based DGs to the main grid

This study presents a new two-step intelligent decision-maker method using hydrogen energy-based distributed generators (HEDGs) to contribute to the reliability, durability, and stability of power transmission system in Bursa. In the first stage, the proposed method uses the power flow parameters evaluation (PFPE) algorithm to define the possible appropriate connection point of HEDGs by determining the electrical parameters. Then, to determine the conditions in which the HEDGs connected to the grid should be switched on, the power flow data such as load status, bus bar powers, and, line capacities are evaluated with the artificial neural network (ANN)-based method with a scaled conjugate gradient (SCG) algorithm. With the proposed intelligent two-step decision-maker method, HEDGs are connected to the points determined using the PFPE algorithm, and then the appropriate operating conditions for which HEDGs should be enabled are determined by the ANN with SCG. Different combinations of load status, bus bar powers, and line capacities values are applied to the ANN input and important features are determined. The ANN with SCG can predict the operating conditions of HEDGs with 96.8% accuracy in the test set and, 98.4% accuracy in the validation set. Thanks to the developed holistic PFPE&ANN approach, optimum connection points and suitable operating conditions can be determined, which ensures reliability and safety for HEDGs in overload and/or failure conditions.     

光伏逆变器无功调节能力分析与控制策略研究

通过建立光伏逆变器接入配电网稳态分析模型,以接入点运行电压、最大运行电流和SPWM调制控制条件为约束,分析了不同工况下逆变器的无功调节能力。构建接入配电网运行时面向电网电压调整的无功功率控制策略,该策略以控制接入点电压为目标,逆变器通过补偿系统需求的无功对电压进行支撑。构建分布式光伏接入配电网应对配电网负荷变化和光伏注入功率变化引起的电压无功调整仿真实验,验证了该策略的有效性。     

Two-stage ADMM-based distributed optimal reactive power control method for wind farms considering wake effects

Since the connection of small-scale wind farms to distribution networks, power grid voltage stability has been reduced with increasing wind penetration in recent years, owing to the variable reactive power consumption of wind generators. In this study, a two-stage reactive power optimization method based on the alternating direction method of multipliers (ADMM) algorithm is proposed for achieving optimal reactive power dispatch in wind farm-integrated distribution systems. Unlike existing optimal reactive power control methods, the proposed method enables distributed reactive power flow optimization with a two-stage optimization structure. Furthermore, under the partition concept, the consensus protocol is not needed to solve the optimization problems. In this method, the influence of the wake effect of each wind turbine is also considered in the control design. Simulation results for a mid-voltage distribution system based on MATLAB verified the effectiveness of the proposed method.