“风火打捆”交直流外送系统的暂态稳定控制研究

"风火打捆"交直流外送是未来千万千瓦级风电能源基地电力外送的重要方式之一,亟需掌握"风火打捆"交直流外送系统的稳定特性及其机理。功角是反映系统暂态稳定性的主要标志,分析了双馈电机的功角快变特性和"风火打捆"系统等值机械转动惯量对火电机组功角暂态稳定性的影响。针对系统的暂态稳定性问题,提出了一种附加控制策略,并设计出控制装置样机,可提高"风火打捆"系统的暂态稳定性。基于所提附加控制策略的试验样机通过了实时数字仿真器(Real Time Digital Simulator,RTDS)的闭环验证,结果表明:该附加控制策略通过改变直流输送功率和调节风机的有功输出,消除或减小了系统在暂态过程中的瞬时不平衡功率,增强了直流系统和风机对火电机组的等效阻尼作用,有效抑制了火电机组的功角摇摆幅度,提高了"风火打捆"系统的暂态稳定性。     

双馈型风电机组模型交叉验证分析

仿真模型是进行研究的基础,但建立模型后验证模型的正确性是一项值得深入研究的问题。通过Matlab和PSCAD软件验证所建双馈型风电机组模型,通过仿真分析可知,该验证方法更能证明模型建立的正确性。     

基于SOGI的MMC环流抑制策略研究

MMC(Modular Multilevel Converter)具有高度对称的子模块级联结构，输出波形质量好，被广泛应用于高压直流输电等场合。MMC环流的存在会加剧桥臂损耗，使桥臂电流发生畸变，产生高次谐波分量，严重破坏电能质量。针对该问题，文中采用基于SOGI和直流积分器相互配合的多谐波滤波器提取环流的交流成分的方法，通过3个准PR(Proportional Resonant)控制器并联组成的新环流抑制器对环流进行抑制。在MATLAB/Simulink中搭建了11电平的MMC逆变仿真模型进行仿真实验，结果表明文中所提控制策略能够有效地完成对系统的控制。与传统环流抑制方法对比，文中所提方法的环流抑制效果更加明显，电容电压波动范围降低大约60%,证明了文中所提控制环流控制策略的正确性和有效性。     

用于分布式风电的LCL型STATCOM控制策略研究

为解决分布式风电接入电网带来的电压波动以及补偿装置谐波污染等电能质量问题,引入（inductance-capacitance-inductance,LCL）耦合型静止同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）。针对系统非线性时变的特殊性和装置补偿性能的提升,提出LCL型STATCOM基于过渡过程的并网点电压外环非线性PI与电流内环准-比例谐振（QPR）串级的双环控制。利用过渡过程降低信号起始误差,实现超调降低、响应速率加快;通过频率特性分析,设计了适合系统的QPR控制器参数。通过Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,对比分析双PI控制策略下装置的电压波动抑制和谐波治理效果。仿真结果表明,该控制策略对系统电压波动和电流畸变率具有更好的抑制效果,能有效提升系统运行稳定性和电能质量。     

基于虚拟相引入的CHB整流器控制策略

以三级式电力电子变压器的输入端级联H桥整流器为研究对象,针对系统运行的稳定性,借鉴双环控制思想,提出CHB整流器的双环控制方法。同时,针对其无功损耗、能量传输效率问题,提出一种基于虚拟相引入的共同占空比控制策略。在Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,对所提出的CHB整流器的双环控制方法和基于虚拟相引入的共同占空比控制策略,与传统的控制策略进行对比分析,结果表明,所提策略可以有效减少谐波含量、降低无功损耗,提高系统运行的稳定性,改善系统的动态性能。     

提高弱电网下LCL型并网逆变器稳定裕度的改进前馈策略

传统比例电网电压前馈能够抑制电网背景谐波对并网逆变器的影响,但是在弱电网下比例前馈会引入电网阻抗,电容电压相关信息的正反馈,大幅降低电流控制的开环相位裕度,严重影响了并网逆变系统的可靠性.首先建立了弱电网下并网逆变器的数学模型,分析了弱电网下电网电压前馈导致系统不稳定的机理;然后提出了一种电容电流补偿的电网电压前馈方案,在保留对电网背景谐波抑制的优点下提高了系统性能,同时基于系统相位裕度、截止频率仍然下降的问题,提出了一种采用超前环节的补偿方案,显著提高系统性能;最后搭建仿真模型进行验证,结果证明所提控制策略的有效性.     

融冰移相器的接入对线路纵联保护的影响分析

针对凝冻天气线路覆冰的问题,利用对称双芯移相变压器(phase shifting transformer,PST)的移相特性实现线路在线融冰.首先按照PST原理和运行要求,设计了PST的电路结构和控制保护系统.然后,根据PST的结构、PST对各序网故障分量的移相特性、叠加定理,结合线路纵联保护中零序电流差动保护、稳态分相电流差动保护、分相突变量电流差动保护的逻辑算法,分析了PST接入对线路纵联保护动作特性的影响机理,并从3个方面提出改进策略.最后,利用仿真验证了理论推导的正确性和改进方案的有效性.     

交直流配电网接纳分布式电源的实时仿真研究

含多种分布式电源的交直流混合配电网是未来智能配电网的架构特点。首先,建立了含两个区域的交直流混合配电基本架构,并根据各种分布式电源的容量和发电特性,将光伏电源、直驱风机、双馈风机和储能装置接入配电网的合适区域。然后,详细分析了交直流接口换流器的数学模型及其几种典型控制策略。最后,利用变流器控制方式和运行策略的多样性,对上述交直流混合配电网进行了均衡馈线出力、不间断供电和能量调度实时仿真实验。仿真结果验证了该配电网系统架构在接纳多种分布式电源方面的技术优势。     

含双馈风电场电力系统暂态稳定性分析

随着风电装机容量的增长,风电场接入运行对电力系统稳定性的影响不容忽视。借助单机无穷大系统分析了双馈风电机组的自身稳定性,发现双馈感应发电机转子运动没有机电暂态失稳现象,但存在电磁暂态失稳现象;研究了双馈风电场与同步电机运行在典型接线方式下系统稳定性的差异和变化。仿真算例表明,由于双馈风电机组有功功率的快恢复特性,可能使含双馈风电场混合电力系统的暂态稳定水平显著降低。     

风电场阻尼电力系统振荡的机理及时滞影响

为改善风电场对电力系统的阻尼影响,提出了附加有功控制策略并分析了通信时滞对附加控制效果的影响。首先,分析了风电场阻尼电力系统的机理,推导了风电场提供正阻尼的解析条件。基于该条件,设计了附加有功控制策略,将风电场公共母线的频率增量作为附加控制器的输入,附加控制器的输出经通信网络作用于各风电机组,以改善风电场整体动态行为,达到对电力系统产生正阻尼的作用。然后,考虑了通信时滞对控制效果的影响,提出并证明了求解风电场提供零阻尼的临界时滞以及计算系统发生Hopf分岔的临界时滞的2个命题,以作为附加有功控制的约束条件。最后,通过时域仿真表明,附加有功控制可显著增强电力系统阻尼;在引入时滞因素后发现,随着时滞的增大,系统阻尼相应变化。根轨迹分析与频率特性分析验证了风电场提供正阻尼条件及时滞影响相关命题的正确性。