基于功频下垂控制的光伏并网发电系统惯量阻尼机理研究

针对光伏以低惯量、弱阻尼的特征大规模接入电网，给电网稳定性带来不利影响的问题，基于功频下垂控制的光伏并网发电系统，借鉴经典电气转矩分析法，从物理机制层面上分析影响系统惯量、阻尼以及同步能力的作用规律。研究结果表明对于控制参数的影响规律而言，惯量特性主要受功率环的比例系数Kp影响，且随Kp的增大而增强；阻尼特性受频率下垂系数Dp影响比较明显，且随Dp的增大而减弱；同步特性只受功率环的比例积分系数Ki影响，且随Ki的增大而增强。通过仿真验证了理论分析的正确性。     

可改善并网逆变器系统稳定性的弱电网频率快速检测方法

现有的频率检测方法大多通过锁相环实现,但锁相环在弱电网背景下存在失稳隐患,致使弱电网频率无法准确检测。在电网同步相位开环检测方法的基础上提出了一种新的频率检测方法,可在有高频噪声干扰的背景下显著地提高频率检测的速度与精度。文中所提出方法首先利用开环相位检测技术实时准确获取电网同步相位,接着利用差频相位跟踪算法提取实时电网相位中的差频相位分量,最后通过对该差频相位信息进行闭环控制,即可快速准确地获得电网频率信息,实验结果表明:提出的频率检测方法能够快速准确地检测电网的实时频率,精度高且抗噪声干扰能力强。     

不平衡工况下电网电压序分量快速提取方法

快速准确地获取三相不平衡电网电压的序分量(即正、负、零序分量)是实现高性能并网逆变器控制的基本要求。文中提出了一种实用的瞬时序分量提取方法,可提高不平衡电网电压序分量的提取速度。首先,使用虚拟正交信号构建法和单相锁相运算获得虚拟三相电压相量,之后利用对称分量法和单相锁相逆运算,即可快速获得序分量的幅值和实时相位。该方法仅需电网电压及其虚拟正交信号,即可直接获得瞬时电压序分量,无需闭环检测方法中的参数设计和调试过程,且计算精度能够满足工程要求。通过MATLAB/Simulink实时仿真平台验证了该方法的正确性。     

均压电容与分层控制相结合的链式STATCOM直流侧电压控制方法

链式STATCOM在高压大功率场合下解决电能质量问题具有无可比拟的优势。但由于构成链式STATCOM的功率单元参数和工作状态的不一致性,使得功率单元的直流侧电压会发生不可避免的不平衡现象,严重影响了STATCOM的工作性能。控制功率模块直流侧电压均衡与稳定成为链式STATCOM的关键技术。在分析直流侧电压不平衡机理的基础上,结合硬件控制方法效果良好、软件控制方法成本低廉等优点,提出了基于均压电容与分层思想复合使用的链式STATCOM直流侧电压控制策略,以及控制策略实现的方法——等时遍历法与最值比较法,并研究了参数设计的方法。仿真实验表明:该方法控制效果优异,成本低廉,耦合度小,有利于系统扩展。     

基于分层控制与辅助均压的链式STATCOM直流侧电压控制方法

在分析链式STATCOM直流侧电压不平衡机理的基础上,结合链式STATCOM的工作特性,提出了基于分层控制思想和电容之间自动均压的链式STATCOM直流侧电压控制策略,并给出了辅助开关器件的开关逻辑和实现方法。仿真试验证明了该方法的有效性。     

光伏发电系统的小信号建模及其控制器参数的全局优化设计方法

研究光伏发电系统的暂态稳定性有利于认识太阳能发电与电力系统之间的交互式影响规律。在充分考虑光伏发电系统中各重要环节的详细模型的基础之上,建立了适用于暂态稳定分析的全系统小信号模型,并据此分析了光伏发电系统的小干扰稳定性和低频振荡特性。研究结果表明:光伏逆变器的电压外环以及有功电流内环对系统的特征值影响较显著且较全面,对系统的稳定性影响较大。电压外环的积分系数以及有功电流内环的比例系数过大均可能会对电力系统阻尼产生负面影响,甚至改变光伏发电系统的阻尼性质。最后提出了一种提高系统稳定性的控制器参数全局优化设计方法,为科学合理地设计控制器参数提供了方法支撑。     

多端直流输电系统分散式二次频率恢复及功率协调控制

多端直流输电系统由于直流输电的隔离作用,原有的频率控制机制只能作用于子网。为解决其二次频率恢复和有功功率协调问题,提出了一种完全分散式控制策略,该策略通信代价低,鲁棒性强。利用李雅普诺夫函数证明了设计的分散式控制器通过设置适当的控制器参数,可以在一定稳态误差范围内将频率调整到标称值,并根据不同的工作条件调整有功功率分配比。考虑了一个由4个交流系统组成的多端直流输电系统,通过Matlab/Simulink仿真验证了所提出的分散式控制策略的有效性。     

基于飞渡电容的级联多电平STATCOM直流侧电压控制方法研究

级联多电平STATCOM在大功率场合具有很好的应用前景,但各串联模块的直流侧电压容易出现不平衡的现象,严重影响了STATCOM的补偿效果。因此,维持各模块直流侧电压均衡与稳定成为级联多电平STATCOM技术应用的关键。文章首先简要介绍了级联多电平STATCOM的基本结构、无功补偿原理和控制算法,在此基础上,结合已有的硬...     

不对称电网同步相位的快速开环捕获方法研究EI北大核心CSCD

快速准确地获取电网同步相位是并网逆变器控制的基本要求。然而,当电网发生严重不对称故障时,传统软锁相环(software phase-locked loop,SPLL)方法的动态响应时间较长(大于一个工频周期),因此无法满足高性能逆变器控制对锁相快速性的要求。据此,提出电网同步相位的快速开环捕获方法,可显著提高电网电压不对称条件下的相位同步速度。该方法首先通过构造电网电压的虚拟正交信号并使用对称分量法,实现了电网电压基波正序分量的快速准确提取,接下来通过对该正序分量进行开环锁相,即可快速获得电网电压基波正序分量的实时相位。最后,论文提出一种改进的虚拟正交信号构造方法,有效地提高了构造信号的准确度。各种工况下的实验结果同时表明:提出的开环锁相方法可在电网不对称且畸变的恶劣环境下实现快速准确地捕获电网的实时同步相位,具有较强的鲁棒性。     

并网逆变器发电系统稳定性分析方法综述

随着新能源、储能以及柔性输配电技术的快速规模化利用,逆变器发电系统在电网中的占比越来越高。并网逆变器的低惯量、弱阻尼特性导致了传统电网的转动惯量相对减少,电网的安全稳定性随之下降。现有的并网逆变器发电系统稳定性分析方法主要包括基于微分-差分-代数模型的数值仿真方法、基于状态空间模型的时域分析方法以及基于阻抗模型的频域分析方法。论文分别综述了现有分析方法的基本原理、主要特点及其应用场景,指出了现有方法在应用过程中存在的问题。同时,还介绍了幅相动力学分析方法、静止同步发电机模型以及大信号稳定性分析方法等一些新的稳定性分析方法。最后指出,在应用过程中应充分考虑各种方法的优缺点及其最佳应用场景,将各种典型分析方法结合起来,进而可以从不同的角度来综合全面地认识并网逆变器发电系统的动态特性与稳定性。