计及不对称故障影响的感应电动机负荷模型解析算法

针对三相对称正序电压的仿真计算模型无法准确模拟感应电动机负荷动态特性的问题,提出一种计及不对称故障影响的感应电动机负荷模型解析算法。首先,基于转子一阶机械暂态方程获取感应电动机的转差率,再开展各项运算分析以获取扰动后感应电动机的电流变化和功率响应;然后,从电压稳定性和参数可辨识性角度,比较三阶机电暂态模型和一阶机械暂态模型的精度;最后,基于PSCAD/EMTDC平台搭建模型,对不同故障电压跌落场景下感应电动机的动态响应进行仿真分析。仿真结果表明,所提的解析算法能够获得不对称故障影响下感应电动机的动态响应且具有计算准确性和快速性的优势。     

含多感应电动机负荷的微网电压稳定性仿真分析

微网中含大量高度非线性的感应电动机负荷,对微网孤岛运行时的电压稳定性构成严重威胁。为此,针对含多感应电动机负荷的微网,根据电力系统功率平衡的原则,从理论上推导了微网各电动机负荷转差与系统电压的动态耦合关系,进而说明感应电动机负荷更加敏感的原因及多感应电动机负荷的转差和系统电压之间的动态耦合特性与微网稳定性相关。基于MATLAB/Simulink仿真平台,搭建了风光柴储多源主从控制微网,通过仿真研究了不同条件下多机叠加启动及微网故障两种情况下微网的电压稳定性,进而提出了提高含多感应电动机负荷的微网电压稳定性的措施。仿真结果表明,多感应电动机负荷之间的相互作用对微网电压稳定性具有重大影响,且串联主从微网的临界故障清除时间受三相短路故障点离感应电动机负荷点的距离和故障点离主控单元的距离双重制约,采用叠加启动策略和故障点快速切机等措施可有效提高微网电压稳定性。所得结论为含多感应电动机负荷的微网稳定性研究与控制提供了理论参考。     

基于感应电动机的暂态电压失稳分析

采用典型系统分析了暂态电压失稳现象。当系统负荷中包含感应电动机且达到一定比例时,暂态电压失稳现象就可能出现。电动机负荷所占比例越高、载荷率越大,越易发生暂态的电压失稳,负荷中电动机的比例对暂态稳定的故障临界切除时间有着较为明显的影响。详细分析了负荷中电动机的比例对暂态失稳模式和故障临界切除时间影响的原因,最后用某电力大系统中的暂态电压稳定仿真验证了上述结论。研究表明,电动机负荷特性和比例对系统暂态稳定有着明显影响。     

基于瞬态模型的不对称供电三相感应电动机分析

三相电压不对称对感应电动机性能影响较大，本文建立了三相感应电动机瞬态模型，基于该模型和复数不平衡因数（CVUF)的概念，研究不对称供电电压对感应电动机性能的影响，对不对称三相电压供电感应电动机起动过程进行了仿真，计算了不同CVUF时感应电动机的起动过程，研究了起动过程中的峰值转矩，起动时间、达到稳态后的三相电流不平衡因数，转速，转速波动，转矩波动与CVUF的关系，得出了相应结论。     

计及感应电动机的负荷节点暂态电压稳定解析评估方法

不利的负荷特性是引起暂态电压稳定问题的主要原因之一,然而目前尚缺乏用来评估负荷节点暂态电压稳定状况的有效方法。针对3阶感应电动机负荷,给出了一种解析方法。通过把负荷节点及其外部系统等效为2节点简化系统,能够计算出各负荷母线在简化系统中的极限切除时间。所获取的极限切除时间指标反映了各负荷节点的暂态电压稳定状况,从而为动态安全评估提供了有效的信息。在多节点系统中的仿真结果验证了所述方法的有效性。     

电网电压不对称跌落下双馈风电机组转子电压分析

在实现低电压穿越的过程中,双馈感应发电机(DFIG)定子始终与电网相连,电机在电网电压跌落和恢复作用下的磁链动态响应会引起转子过电压,威胁转子变流器的安全,导致低电压穿越失败。文中基于DFIG动态模型,针对电网电压三相不对称跌落,提出了根据正序和负序电网电压分别求解电机定子磁链和转子电压动态响应的方法,采用电机定子磁链和转子电压矢量轨迹图直观地描述了电机动态响应过程,并给出了转子电压在不对称跌落期间的稳态值、不同跌落和恢复时刻下的最大值和最小值。相应的DFIG仿真结果验证了所述理论分析的正确性。最后,提出了一种转子有源Crowbar电阻的设计方法。     

动态电压恢复器电压跌落检测

动态电压恢复器中常用d-q变换法实时检测电压跌落,但是它的检测精度和实时性易受到三相不平衡情况下负序分量和低通滤波器的影响。提出一种改进的检测方法,首先对三相电压进行微分运算,构造线性方程组实现电网电压中的正、负序分量分离,再对正序分量进行d-q变换,消除负序分量的干扰,最后使用高截止频率低通滤波器滤除其他频次干扰,减少系统延时。理论分析和仿真试验都验证了其可行性。     

计及感应电动机负荷的静态电压稳定性分析

该文建立计及感应电动机机电暂态过程的单负荷无穷大系统的小干扰电压稳定分析数学模型，分析了感应电动机负荷参数变化对小干扰电压稳定性的影响。以简单系统为例，说明了基于潮流模型的静态电压稳定指标的共同物理本质，文中通过不同感应电动机负荷参数的小干扰稳定分析和时域仿真，对基于潮流模型的静态电压稳定指标进行了准确性分析。分析结果表明：以前基于潮流模型的静态电压稳定指标忽略了电力系统的动态负荷因素，其指标认为是电压稳定的系统却可能发生电压失稳，因此，基于潮流模型的静态电压稳定指标是不准确的。该文提出的小干扰电压稳定分析数学模型是电压稳定的一种简化分析，在实时等值系统的基础上具有在线应用的前景。     

三相电压对称跌落双馈风电机组转子电压特性分析

针对电网故障产生的三相电压对称跌落,通过对电压跌落期间双馈风电机组（Doubly fed induction generator,DFIG）磁链和转子电压动态过程的详细论述,揭示了转子侧变换器在电压跌落期间不能提供足够的控制电压是造成转子侧过流的根本原因.以一台商用风电机组为例,得出电网电压不同程度跌落时,转子电压最大幅值-转差率特性,并计算出转子侧变换器所能输出的最大理论幅值.最后提出增强双馈风电系统在电压跌落期间运行能力的控制对策和保护措施.     

电压骤降时三相感应电动机瞬态分析

考虑主磁路饱和时三相感应电动机在d—q静止坐标系下的状态方程，通过实例对瞬时电压骤降引起电动机的瞬态运行过程进行了计算机仿真计算，得到了一些结论。     

基于EMTP-RV电网电压对称跌落对双馈风电机组影响分析

为了研究电网三相电压对称跌落对双馈风电机组运行特性影响,从磁链守恒定律出发,定性分析了电网电压对称跌落时双馈风电机组定、转子输出的有功功率和无功功率、电磁转矩、机械转矩、转速以及直流电容电压等电磁分量的变化情况。并采用了定子电压定向矢量控制技术,在EMTP鄄RV中搭建了双馈风力发电机组的并网模型,仿真分析了电网电压发生40%～1s对称跌落条件下双馈风电机组的各个电磁量的变化情况,结果验证了理论推导的准确性。     

不对称电压跌落下虚拟同步机改进低电压穿越控制策略

虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator, VSG)是提高以新能源为主体的新型电力系统稳定性的有效途径。应用于逆变型新能源(Inverter-Interfaced Renewable Generation, IIRG)并网的虚拟同步机在不对称电压跌落情况下可能丧失VSG特性,并因低压穿越能力不足或电压电流越限而导致切机,危害电力系统安全稳定运行。对此,提出了一种新型VSG控制策略。该方法在不对称电压跌落情况下,既能持续提供系统惯性和阻尼,又能提供主动电压支撑,有效提高VSG低压穿越能力,并保证扰动下的系统稳定性。首先,分析了传统VSG在不平衡电压跌落情况下的响应特性。然后,提出了一种基于平衡电流的改进VSG控制结构,将传统VSG单电流环控制改为双电流环控制,维持VSG在电压跌落条件下的惯性阻尼特性,并实现对正负序分量的精准控制。接着,基于改进的双电流环控制拓扑,在逆变器安全运行条件下,对正负序参考电流整定方法进行优化,以实现VSG主动电压支撑和电流限幅。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台,验证了所提控制策略在多种系统运行条件下的响应特性及有效性。     

感应电动机参数对小干扰电压稳定影响

以简单经典两节点电力系统为研究对象,采用考虑机电暂态过程的三阶感应电动机负荷模型,建立系统的小干扰微分方程组,应用系统状态矩阵的特征值和分岔理论来分析了感应电动机参数对系统电压稳定性的影响。分析结果表明：综合负荷中定子电阻和电抗、转子电阻、励磁电抗、感应电动机恒定转矩所占的比例较大时,转子电阻、与机械特性有关的指数较小时的感应电动机更易出现电压失稳。     

电网电压不对称跌落时DFIG的控制策略研究

相比于对称故障,不对称故障时双馈风力发电机(Doubly Fed Induction Generators, DFIG)的电磁暂态过程更为复杂,对DFIG造成的危害也越大。从电网电压不对称跌落时DFIG的电磁暂态过程入手,分析了DFIG各电磁量产生二倍频波动和过电流的直接原因。在此基础上,提出了一种电网电压不对称跌落时转子侧变换器(Rotor Side Converter, RSC)的转子电压补偿控制策略,通过控制RSC交流侧的输出电压,对转子暂态电动势和负序电动势进行补偿。该控制策略可在电网轻度不对称故障时有效消除转子电流二倍频波动;在电网严重不对称故障时最大限度地减小转子电流冲击,增强DFIG的低电压穿越能力。此外,根据转子侧变换器的电压容量,对补偿控制策略的完全补偿范围进行了分析。仿真结果验证了所提出控制策略的有效性。     

配电网动态电压恢复器电压跌落改进补偿策略

研究了一种应用于工业配电网系统的网侧电压跌落改进补偿策略,旨在提高敏感负荷负载侧电压品质。在分析传统超前预测补偿策略的基础上,通过DVR在初始时刻注入一个高有功功率对跌落后的电压幅值和相位进行预测存储,然后经过一个暂态寻优过程,进入最小有功模式运行,从而拓宽了最大补偿时间。相比于超前预测补偿方法,在50%跌落深度工况下,最大补偿时间可提升2倍以上。实验结果验证了所提方法的可行性和有效性,当跌落深度不超过其最大限值时,可实现直流电压的动态恢复,提升系统抗二次故障冲击能力。     

三相电压对称跌落时无刷双馈发电系统研究

针对无刷双馈发电机(BDFG)在三相电压对称跌落时的控制问题,提出了一种解决方案。首先,根据发电机特点建立了简化降阶模型,分析常规控制策略下控制绕组电压与反电动势之间的不平衡关系,进而提出了一种改进的控制策略。在改进的控制策略中,将电网电压暂降视为一种扰动,并将电压指令值的变化趋势作为扰动补偿项添加到控制绕组指令值中,从而抵消了惯性环节的影响,使系统平稳运行。并通过实验验证了改进控制策略的可行性与有效性。     

不对称故障下考虑电压跌落程度的新能源逆变器控制策略

电网发生不对称故障会影响新能源并网系统可靠运行,严重情况下还会存在切机风险。针对上述问题,提出一种不对称故障下考虑电压跌落程度的电压支撑策略。首先根据逆变器在不对称故障下的输出特性,分析了对公共连接点(point of common coupling, PCC)电压的支撑原理。然后推导了任意不对称故障下PCC电压幅值的通式,进而分析了改变无功电流注入方式的临界点。最后在上述基础上,以逆变器输出电流峰值和已利用容量为约束条件,分别对3种典型的不对称故障进行了分析。确定了每种故障在不同电压跌落阶段的最优无功电流,并推导了各电压跌落阶段的电流参考值计算公式。仿真验证了所提控制策略的有效性与优越性。     

电压跌落时感应电动机反馈电流计算及转速影响研究

大容量感应电动机会影响工业配网的短路电流水平,准确计算其反馈电流对系统保护配置及全网短路电流计算具有重要作用。电压跌落时电动机转速变化会影响电动机的反馈电流,不考虑转速变化可能会导致反馈电流计算结果不准确,影响保护的正确动作。利用感应电动机静态等值电路和复常系数线性微分方程组解法求解定转子磁链正负序强制分量和自由分量,进而得到电压跌落时计及转速变化的感应电动机反馈电流计算方法,并进一步探讨了转速对磁链和反馈电流各分量的影响。采用PSCAD/EMTDC仿真软件中感应电动机的5阶动态模型仿真验证了该分析的正确性。     

感应电动机动态特性与电压骤降的相互影响

基于不对称电压骤降推导了感应电动机电磁和机械回路方程,并结合电压骤降过程,分析了感应电动机动态特性和电压骤降的相互影响。运用电力系统计算机辅助设计和电磁暂态模拟程序软件（power systemcomputer aided design and electric magnetic transient in DC system,PSCAD/EMTDC）建立仿真模型来计算感应电动机的动态特性对电压骤降波形、电压骤降幅值和持续时间等特征参数的影响,以及不对称和对称电压骤降对感应电动机的母线电流、转速和电磁转矩等特性的影响。仿真结果表明感应电动机动态特性与电压骤降之间是一种动态的关系：感应电动机的动态特性会使电压骤降波形发生畸变,造成电压骤降幅值和持续时间等特征参数发生变化,而电压骤降也会造成感应电动机母线电流、转速和电磁转矩等特性发生变化。     

动态电压恢复器电压跌落检测算法的研究

电压跌落检测是动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer)控制系统的一个关键环节,要求具有较高的实时性和准确性。介绍了一种新型的动态电压恢复器电压跌落检测算法,并对该检测算法数学原理进行了分析和研究,从微分环节的频率特性入手解决了检测速度和抗干扰性之间的矛盾。仿真结果证明了该检测算法的快速性及准确性。