考虑换流变压器和无功补偿协调控制计算AC/DC系统有功-电压曲线

在绘制交直流混合输电系统有功一电压曲线的过程中应该考虑直流的调整控制作用.如果将直流系统简单视为定功率负荷,通过仿真发现,计算得到的静态电压稳定裕度偏保守,并不能反映直流系统的控制作用.在采用连续潮流法求解交直流混合系统有功一电压曲线的过程中,根据换流器的阀组控制方式和直流系统运行特征(无功功率控制方式),调整换流变压器分接头,并根据无功控制需求投入换流站无功补偿装置,求得的有功一电压曲线及电压稳定临界点能够反映直流输电系统控制对电力系统稳定性的影响.     

交直流混合输电系统灵敏度分析

研究了稳态条件下交直流(AC/DC)混合输电系统中交流(AC)子系统与直流(DC)子系统之间的相互作用和相互影响.采用灵敏度分析方法,分析和讨论了DC系统控制参数对AC/DC混合系统运行特性的影响,以及在DC系统存在的条件下,AC系统控制量对AC系统其他变量的影响.系统地分析和计算了AC/DC系统的各类灵敏度矩阵,这对潮流控制、参数调整和电压估算等问题都有实际的意义.     

送受端系统短路比关系对直流输电系统最大输送功率的影响

针对直流输电送端系统的运行状况是否对输送功率有影响的问题展开分析,研究了交直流系统整流侧联于不同强度交流系统的运行特性,结合逆变侧联于不同强度交流系统的运行情况,指出送端系统短路比与受端系统短路比的大小关系会影响直流输电系统可输送的最大功率。首先研究了整流站和逆变站的功率曲线,分别得到送受端系统短路比与其相应的最大输送功率的定量关系。然后分析了在相同的输送功率极限下整流侧和逆变侧短路比的关系,将两端系统可输送的最大功率相等时的短路比定义为转折短路比,并得到输送功率转折点。最后指出送受端系统的强度都会影响直流输电系统的输送能力,当两端系统短路比与转折短路比存在某种关系时,由其中的一端系统对直流系统的输送能力起决定性作用,并通过PSCAD仿真验证了结论的正确性。     

考虑电压动态过程的含电网换相换流器的高压直流输电小信号建模方法

对含电网换相换流器的高压直流输电（line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC）系统进行小信号稳定性分析时,存在小信号模型精度低、分析结果无法为系统稳定运行提供参考的问题。因此,提出一种计及电压动态过程的小信号建模方法。对LCC-HVDC状态空间模型进行改进,修正了逆变侧换流站内部的角度关系与换相角表达式,在模型中引入考虑电压动态过程的状态方程,并基于此模型计算系统运行的控制参数稳定域。通过PSCAD电磁暂态仿真软件对模型进行验证,并与传统小信号模型作对比,结果表明建立的考虑电压动态过程的小信号模型精度高,小信号稳定性分析结果更准确。     

基于RTDS的模块化多电平换流器闭锁状态仿真建模方法

模块化多电平换流器(MMC)因其模块化的结构特点在高压直流(HVDC)输电领域得到广泛应用。对于MMC闭锁状态的仿真涉及对二极管这种自然开断器件的仿真。由于实时数字仿真(RTDS)平台不能使用插值和变步长算法,在RTDS中仿真时会存在数值振荡和二极管开关动作延迟的问题,RTDS是通过小步长来实现误差降低。但CBuilder工具不具备小步长仿真能力,需采用接口变压器连接,其漏抗等参数会降低仿真精度。提出一种适于RTDS平台的MMC闭锁状态仿真方法,将桥臂电抗的积分方法改为能有效抑制数值振荡的后退欧拉法,同时采用双值电阻并联RC阻尼电路的模型对二极管进行等效。通过对模型的稳态误差、暂态误差以及二极管动作延迟造成的误差进行计算分析,提出模型的参数选择方法,提高了模型的计算精度和数值稳定性。     

机械轴系模型对直驱永磁同步风力发电机暂态分析的影响

主要研究机械轴系模型对直驱永磁同步风力发电机暂态分析的影响。利用能量守恒原理从理论上详细分析了直驱风机机械轴系分别采用两质块模型和单质块模型时机组的暂态响应情况,阐明了不同机械轴系模型造成直驱风机暂态分析结果差异的机理。然后通过时域仿真研究了直驱风机采用不同机械轴系模型以及不同控制方法时的暂态响应特性,验证了理论分析的正确性,并给出了适用于直驱风机暂态分析的机械轴系模型选取原则。研究结果表明:相较两质块模型,单质块模型会使直驱风机机械轴系的暂态振荡幅度偏小;没有附加阻尼控制的直驱风机,其机械轴系应该使用两质块模型进行暂态研究;具有附加阻尼控制的直驱风机,则可以采用单质块模型模拟机械轴系的暂态行为。     

基于FPGA的模块化多电平换流器实时仿真建模与硬件在环实验

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)实时仿真平台可用于工程投运前控保装置的开发和测试,具有重要的指导意义。实际工程中MMC每个桥臂由大量子模块级联组成,给实时仿真带来巨大挑战。该文设计一种基于现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)的MMC实时仿真建模方法,利用FPGA的并行特性实现MMC阀组的实时仿真计算,并将计算结果等值为RTDS小步长下的受控戴维南支路。将每个桥臂的子模块进行分组,每组通过FPGA流水线架构提高计算效率。通过与PSCAD/EMTDC下搭建的双端21电平模型在稳态、交直流暂态过程的仿真结果进行对比,验证所建FPGA模型的仿真精度,并与外接物理控制器进行硬件在环实验。实验结果表明,该模型可外接控制器,适用于系统级、阀级控制保护装置调试、大电网实时仿真等领域。     

一种基于载波移相调制的模块化多电平换流器冗余策略

现有载波移相调制(CPS-SPWM)的模块化多电平换流器(MMC)冗余策略在切除故障子模块的过程中冗余子模块电容电压恢复缓慢,针对此问题,本文提出了一种MMC子模块电容电压热冗余策略。该策略在非故障运行状态下,按照一定的时间间隔从所有子模块中按规律选择正常运行个数的子模块,其余子模块则处于冗余状态,以使得所有子模块电容电压都维持在参考值附近。当子模块发生故障时,切除故障子模块,剩余子模块仍按非故障运行状态运行,无需单独为冗余子模块充电。同时针对含有冗余模块的MMC系统,提出了分组预充电策略,在控制系统复杂度较小的条件下,通过调节每组充电的子模块个数,使得所有的子模块电容电压都能够充至额定值。在PSCAD/EMTDC中建立了双端MMC模型验证了所提出策略的有效性与实用性。     

基于RTDS的模块化多电平换流器子模块等效模型

采用模块化多电平换流器(MMC)的高压直流输电是目前最具前景的直流输电方式。MMC系统需要大量的子模块串联,这给实时仿真带来巨大挑战。文中在实时数字仿真仪(RTDS)中采用CBuilder建立了自定义子模块rtds_SM,不仅能够减少RTDS仿真中MMC子模块的占用资源,还能解决已有的MMC封装模块不能用于研究MMC系统子模块发生故障的特性及其控制保护策略的问题。对子模块中的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、反并联二极管、电容进行建模,实现了用于子模块控制和保护的旁路开关以及旁路晶闸管模型。所建立的rtds_SM具有8个输入和2个输出,能反映子模块的各种运行工况以及子模块的电容均压控制。仿真结果表明,提出的MMC子模块模型占用仿真资源小且仿真精度高。     

交直流系统可观测性分析

基于潮流定解条件对交直流系统可观测性进行了分析。该方法将直流系统中的每个换流站视为独立的单元,在直流系统整体不可观测的情况下,仍能合理利用其中换流站的量测,以尽可能扩大交直流系统的可观测范围。文中对交直流系统中交流部分和直流部分的相互影响进行了详细讨论,并归纳出用于交直流系统可观测性判断的规则。指出交直流系统边界节点上的交流电压幅值和注入量测是交流部分和直流部分的耦合变量,应用直流相关系数的概念和交替迭代的思想,提出了有效的交直流系统可观测性判断方法。在算例分析中,指出了直流线路的可观测性对状态估计程序收敛的影响,并验证了文中所述算法的效果。