适用于无源网络的模块化多电平柔性直流启动控制研究

详细介绍了可用于无源网络的模块化多电平柔性直流输电系统的启动过程以及相应的控制策略,本文将该过程分为两个阶段:第一阶段IGBT处于闭锁阶段、第二部分IGBT可控阶段.为解决MMC启动过程产生的问题:(1)逆变侧IGBT解锁时,逆变侧阀侧瞬时产生较大的电流冲击;(2)在抬升直流电压到额定值时会出现过大的电压波动,并且达到...     

基于模块化多电平换流器的高压直流系统直流侧故障限流技术研究

基于模块化多电平换流器的高压直流输电技术迅速发展,直流侧短路故障电流的限制与开断困难等问题已然成为研究热点.故障限流技术能够快速限制短路电流的峰值与上升率,为直流断路器的快速隔离提供有利条件.在现有混合式直流断路器基础上,提出2种快速限流的技术方案:新型直流故障限制器与直流断路器配合方案、结合限流电路的混合直流断路器方...     

MMC-HVDC谐波特性分析

为分析以模块化多电平换流器为主要工作元件的高压直流输电系统(MMC-HVDC)的传变特性,基于模块化多电平换流器(MMC)工作原理,利用开关函数法并引入谐波调制比概念,从理论上分析了MMCHVDC的传变特性,并通过仿真分析验证了理论的正确性。结果表明,整流侧交流系统注入h次正序谐波时,在直流侧会生成h-1次零序谐波,在逆变侧交流系统会生成h次正序谐波和h-2次负序谐波;整流侧交流系统注入h次负序谐波时,在直流侧会生成h+1次零序谐波,在逆变侧会生成h+2次正序谐波和h次负序谐波。     

适用于大规模风、光直流送出系统的改进型MMC子模块拓扑

高压直流输电系统中多采用模块化多点平换流器,但传统半桥型子模块不具备直流故障自清除能力;逆阻型半桥子模块在换流器闭锁时,下管IGBT两端会出现过电压现象;部分新型直流故障自清除能力的子模块拓扑在闭锁后,故障阻断能力不强。文章将改进型子模块与半桥型子模块相结合,提出一种新型MMC桥臂设计方案,分析了其子模块的拓扑结构、各种运行工况和故障阻断机理,从耐压性与经济性两个方面,与其他经典的子模块作比较分析。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建双端21电平MMC直流系统模型进行验证,仿真结果表明,文章所提改进子模块拓扑能够快速有效阻断直流侧故障电流,且子模块下管IGBT两端不会出现过电压,兼具故障自清除与低损耗的特点。     

基于阻抗法的MMC-HVDC并网系统高频振荡分析及抑制研究

针对某海上风电经多模块多电平换流器（MMC）接入电网系统,陆上换流站与电网发生宽频振荡的问题,基于阻抗分析的思想和MMC控制系统结构建立dq坐标下MMC控制系统频域模型。将MMC控制系统模型的d、q耦合部分转换至时域、abc坐标系下进行化简,实现了系统解耦,然后建立MMC控制系统abc坐标下的频域模型,进而结合MMC等效电路的分析建立其等效阻抗模型。通过阻抗分析法对换流器阻抗模型和电网阻抗模型的特性进行分析,验证了振荡发生的机理。最后对抑制宽频振荡的措施进行分析,给出附加带阻滤波器的解决方案,并通过现场案例的振荡现象进行验证。     

混合级联型多落点直流输电系统交流系统故障协调控制策略

混合级联型多落点直流输电系统整流侧为换相换流器(LCC),逆变侧为LCC和模块化多电平换流器(MMC)组串联的拓扑结构,可以有效抑制换相失败,具备大容量功率传输的优势.建立了单极混合级联型多落点直流输电系统,针对系统中LCC送受端交流故障引发的直流功率降低、逆变侧换相失败以及受端低端MMC子系统产生的功率反向问题进行了...     

不平衡电网电压下MMC滑模变结构控制策略

根据滑模变结构控制的原理,设计不平衡电网电压下模块化多电平变流器(modular multilevel converter,MMC)的控制策略。首先,根据MMC的拓扑结构建立其稳态和不平衡电网电压下的数学模型;然后,在数学模型基础上提出一种滑模变结构控制策略,再依据不同的控制目标设定出各自的参考值;最后,在Matlab/Simulink平台上与PI控制的仿真对比和在硬件样机实验结果验证该控制策略的可行性和优越性。     

一种具有STATCOM功能的MMC型移动直流融冰装置控制策略研究

基于全桥型MMC的融冰装置具有模块化、可扩展性与冗余性高、生成直流电压范围广等优点,十分适用于直流融冰场合。首先分析了应用于移动融冰装置中的MMC工作原理,然后提出了融冰装置的控制策略;为简化实验条件,提出了一种新型的额定电流零功率试验方案;最后,研制了一台工业用移动MMC融冰装置,并实验验证了控制策略、额定电流零功率试验方案的有效性,可成功实现静止无功补偿的功能。     

海上风电场MMC-MTDC下垂控制特性的模型预测控制技术

基于模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的多端直流输电(Multi-Terminal HVDC,MTDC)系统被应用于海上风电场并网,其控制策略对于电力系统的稳定性有着重大的影响。文章分析了MMC典型控制系统,结合海上风电场MMC-MTDC并网系统的下垂控制策略,建立MMC及其控制系统的简化状态空间方程;提出了一种基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)的MMC控制方案,对d轴分量的有功功率和直流电压采用模型预测控制。通过PSCAD中基于4端MMC-MTDC的海上风电并网系统的仿真测试,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于模块化多电平变换器的高压直流输电系统环流控制策略

模块化多电平变换器由于其扩展的容易性,在高压直流输电领域具有突出的优势,针对MMC固有的环流问题,提出了一种有效的环流控制策略,该控制策略既包含环流的利用也包含环流的抑制。首先通过对MMC内部运行机理的分析,得到平衡上、下桥臂子模块电容电压的条件,分析表明可通过环流控制实现上、下母线电容电压和与差的控制,并设计了基于PI与PR调节器的环流利用策略;其次针对环流中的有害成份,提出了一种基于多重PR控制器的环流抑制方案;最后通过算例分析,验证了所提环流控制策略的正确性和有效性。     

电网电压故障下向无源网络供电的MMC电力电子变压器的控制策略

电力电子变压器(PET)具有瞬时功率调节、谐波抑制等优点,输电线路经过PET向无源网络供电是柔性输电的一个重要应用领域.将模块化多电平变换器(MMC)技术与PET相结合,使得PET应用于高电压、大容量的输电和配电系统成为了可能.首先,本文针对MMC-PET输入级在电网故障时产生的正负序电流,推导出基于欧拉-拉格朗日(E...     

基于无源控制策略的MMC-DVR控制系统

为了提高高压电网电压质量补偿效果,提出基于模块化多电平换流器（MMC）的动态电压调节器（DVR）系统的无源非线性控制方法。首先,介绍MMC-DVR的框图以及工作原理,根据基尔霍夫电压电流定律,分别构建abc静止与两相dq旋转坐标系下的数学模型;接着提出无源控制方法来解决问题;最终,在Matlab/Simulink软件实验平台上构建MMC-DVR系统,构建仿真验证无源非线性控制的可行性和优越性。与传统PID相比,无源策略能使系统迅速稳定,提高抗扰能力,采取阻尼注入,能快速、有效地对电压降落/升高和谐波进行补偿,并且无源非线性控制器控制规律简单,所需控制器数量少,可避免PI控制参数选择困难及繁复的缺点。     

光伏水泵提水系统功率补偿控制策略研究

分析系统等效模型,提出一种采用市电补偿的供电方案和基于直流母线电压的功率补偿控制策略,通过检测直流母线电压判断光伏阵列出力与负载功率之间的关系,为系统不同供电模式的切换提供依据,保证系统供电功率的稳定.经仿真和实验验证控制策略的有效性.     

基于可控等效阻抗的能量路由器无功电压控制策略研究

针对线路的弱阻性/非阻性导致系统调节速度慢、难以稳定运行的问题,提出一种基于可控等效阻抗的能量路由器无功电压控制策略,该策略通过对能量路由器输出特性变化的观察引入虚拟阻抗的控制策略,采用补偿线阻抗的方式将实际阻抗补偿一致,加入电压反馈和频率补偿的等虚拟阻抗关键点,解决了由阻抗等造成的无功功率不均分问题。通过优化功率参考值,提高了光伏等分布式电源并网运行的稳定性。实验结果表明,该控制策略不仅提高了无功分配的精度,而且改善了电能质量。     

基于可控等效阻抗的能量路由器无功电压控制策略研究

针对线路的弱阻性/非阻性导致系统调节速度慢、难以稳定运行的问题,提出一种基于可控等效阻抗的能量路由器无功电压控制策略,该策略通过对能量路由器输出特性变化的观察引入虚拟阻抗的控制策略,采用补偿线阻抗的方式将实际阻抗补偿一致,加入电压反馈和频率补偿的等虚拟阻抗关键点,解决了由阻抗等造成的无功功率不均分问题。通过优化功率参考值,提高了光伏等分布式电源并网运行的稳定性。实验结果表明,该控制策略不仅提高了无功分配的精度,而且改善了电能质量。     

基于无源性的直流微电网并联变换器控制策略

针对可再生能源聚合而形成带混合负载的直流微电网稳定性与协调性问题,提出一种将无源控制与改进非线性干扰观测器前馈补偿相结合的新型控制算法,在消除恒功率负载对直流微电网的影响的同时提高了系统鲁棒性,再利用线路阻抗补偿来改善分流精度与实现电压无偏差。该文利用Matlab/Simulink搭建并联DC-DC变换器仿真模型进行验证,通过对比传统无源控制与比例积分调节的无源控制表明,提出的控制策略抑制了恒功率负载与线路阻抗对直流微电网的影响。最后,在Opal-RT半实物实验平台验证了该策略的有效性。     

储能系统双向Buck-Boost变换器控制策略研究

为应对可再生能源出力波动引起储能系统功率流动方向的频繁变化,提出一种基于自抗扰控制和模型预测控制（ADRC+MPC）的储能系统双向Buck-Boost变换器控制策略。其中模型预测控制方法应用于电流内环,无需进行参数整定的同时,也提高了系统的响应速度;采用自抗扰控制策略的电压外环,通过在高频段降阶简化控制对象,达到降低自抗扰控制器复杂度的目的。仿真和样机实验显示当电感电流与输出电压参考值突变时,系统可分别在0.2与30 ms内迅速调整到给定值;当负载与电源电压突变时,系统能在20 ms内恢复稳定。实验结果证明该文提出的控制方法优于PI+MPC策略,具有响应速度快、超调量和波动幅度小的特点。     

基于自适应控制的变流器长电缆驱动引起的过电压抑制策略研究

建立长电缆传输等效电路模型,探究电机端过电压产生机理,提出基于自适应控制的过电压抑制策略,消除系统阻抗参数变化的干扰,校正变流器输出电压,抑制电机端过电压.根据直驱永磁风力发电系统参数仿真分析,结果表明自适应抑制策略可有效地抑制电机端过电压,缩短电压超调振荡时间,对系统阻抗参数变化干扰有很强的鲁棒性,可提高变流器长电缆...     

提升距离保护适应性的新能源主动故障控制研究

该文以新能源送出线路为研究对象,通过研究新能源故障控制方法,提升距离保护在新能源电力系统中的适应性。首先,分析过渡电阻和逆变器控制对于距离保护的影响机理。然后,提出新能源故障控制策略,主动调整新能源输出特性,使故障附加阻抗呈纯阻性。接着通过利用有效故障阻抗、测量阻抗及故障附加阻抗在阻抗复平面中的关系,求解有效故障阻抗,以提升距离保护在新能源系统中的耐过渡电阻能力。最后,利用Matlab/Simulink仿真验证所提方法的有效性,为新能源送出线的保护与控制协调配合提供了理论基础。     

海上风电多端柔性直流并网系统频率支持研究

针对海上风电多端柔性直流(VSC-MTDC)并网系统,重点研究风电VSC-MTDC对岸上电网调频功能.通过建立详细风电场、换流站和电网模型,提出一种适用于海上风电VSC-MTDC并网系统动态频率调节方法,即改进斜率控制.整个海上风电场VSC-MTDC加入改进斜率控制后,可使有功功率在若干岸上换流站之间合理分配,从而确保...