VSG系统直流电压快速稳定的控制策略研究

为了提高电压跌落发生器在逆变侧模拟电网跌落故障时整流侧的响应速度,根据PWM整流器模型本身具有的非线性特性,利用部分反馈线性化的方法设计了VSG整流侧的电流内环控制器,电压外环控制则采用抗扰动能力强的变速积分PI控制器。针对VSG的逆变侧,根据三相电压矢量关系图,设计了一种简单且易于实现平衡跌落与部分不平衡跌落故障的开环控制器。仿真及实验对比结果表明,所提控制策略能够提高VSG系统在电压跌落时的动态响应速度,保证直流母线电压的快速稳定调节,具有显著的优越性。     

新能源发电低电压穿越的VSG实验平台研制

针对低电压穿越(LVRT)试验所需电压跌落发生器(VSG),提出一种基于LabVIEW上位机控制的变压器形式VSG设计方法。重点分析了所研制VSG实验平台的设计原理,通过LabVIEW设计上位机与本地VSG控制器进行通信控制,VSG控制器采用STM32F103作为主控芯片构建控制系统。VSG主体结构主要包括抽头变压器、继电器与限流电阻。研制的实验平台可实现上位机安全可靠操作VSG,能精确设置电压跌落持续时间,模拟不同跌落深度的电网故障电压,满足LVRT试验要求。实验结果表明所研制VSG实验平台的有效性与可靠性。     

风力发电用电压跌落发生器研究综述

为测试风力发电系统的低电压穿越能力,需要专门的电压跌落模拟装置。鉴于此,对国内外现有风力发电用电压跌落发生器(VSG)的研究进行了详细的总结,论述了3种形式的VSG实现方法,阻抗形式VSG通过在主电路中并联或串联阻抗模拟电压跌落,变压器形式VSG以变压器组合或中心抽头变压器切换方式模拟电压跌落,电力电子变换形式VSG使用半导体功率器件模拟各种电压跌落类型,功能强大;并对各种方法的工作原理和实现方法进行了分析,对各自的优缺点进行了对比。变压器形式VSG具有结构简单、可靠性高和成本较低的优势,目前使用较多,电力电子变换形式的VSG因其体积小、便于携带和强大的功能,将会得到越来越多的应用。     

一种新的无源性电压跌落发生器设计与实现

为了提高电压跌落发生器前级变流器模拟电网跌落故障时的稳定性及抗扰动性,提出了由直流电压外环加后级变流器微分电流前馈与无源性控制相结合的前级PWM变流器控制策略。以系统能量平衡为设计准则,建立PWM变流器能量函数,根据VSG控制目标,设计变流器无源控制率,微分电流前馈提高前级PWM变流器抵抗模拟不同类型电压跌落时的抗扰动性能。实验结果表明,控制策略能够提高VSG系统在电压对称和不对称跌落时的动态响应速度和抗干扰能力。     

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。     

三相VSG系统的高性能非线性控制策略

为了提高电压跌落发生器在逆变侧模拟电网跌落故障时整流侧的响应速度,提出一种基于非线性控制的高性能控制策略。通过将引入的相对阶为2的能量函数与无功电流分量作为输出,在没有简化模型的基础上实现对三相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器这一欠驱动系统的完全精确反馈线性化,避免了系统的零动态响应。在能量函数的基础上增加一个反馈调节控制,提高控制系统抵抗模型参数不确定性时的鲁棒性。此外,针对电压跌落发生器(voltage sag generator,VSG)的逆变侧,根据三相电压矢量关系图,设计一种简单实现平衡跌落与部分不平衡跌落故障的开环控制器。仿真对比及实验结果表明,所提控制策略能够提高VSG系统在电压跌落时的动态响应速度,保证直流母线电压的快速稳定调节,同时使网侧单位功率因数运行,具有显著的优越性。     

电压跌落影响换流阀晶闸管可靠关断的机理研究

交流系统故障引起的换相电压跌落,是导致基于晶闸管的电网换相换流器发生换相失败的重要原因。为了研究电压跌落对换流阀晶闸管可靠关断的影响,首先分析换相失败的产生机理,然后基于晶闸管器件的电流分段特性和电荷连续性建立晶闸管关断模型,结合电荷连续性方程,推导晶闸管关断过程的载流子复合表达式,通过分析晶闸管电流和载流子复合变化过程,揭示电压跌落影响换流阀晶闸管可靠关断的作用机理。SABER仿真实验结果表明,电压跌落会延长晶闸管的关断过程,不利于换流阀可靠换相。其中,随着电压跌落幅度增大,晶闸管载流子主恢复过程逐渐延长,反向恢复电荷逐渐减少,但正向阻断恢复时间会逐渐缩短,原因是剩余载流子的减少。同时,在系统条件一定的情况下,得到了反压幅值与晶闸管各关断参数的定量关系,为抵御换相失败方案的设计提供了更可靠的理论依据。     

DVR装置及其在深圳电网中的应用前景分析

介绍了DVR(动态电压恢复器)装置的基本情况,并针对深圳电网的电压跌落问题进行了分析,指出DVR装置是解决电压跌落问题的有效途径,值得在深圳电网中推广应用.     

灯具抗电压跌落特性研究及其补偿

灯具是电压敏感型负载,当电网电压突然跌落或者断电后,灯可能会熄灭,而气体放电灯为冷态启动光源,灯熄灭后重启需要十几分钟,本文对典型的几种光源进行抗电压跌落实验,研究在电网电压不同跌落幅值和跌落相角时灯具是否熄灭,并针对HID灯提出抗电压跌落的补偿方法。     

用于低电压穿越测试的电压跌落发生器研究

随着新能源中风力发电容量占电网比重的不断增加,新的电网运行准则要求风电机组具有一定的低电压穿越运行能力,电压跌落发生器是测试风电机组低压穿越性能的重要装置.这里在分析真实电网电压跌落类型的基础上,提出一种基于比例积分谐振控制器的电压跌落发生器控制策略,以实现故障电压正负序分量的精确控制.实验结果表明,基于该方法的电压跌...     

基于欠励磁状态运行的虚拟同步发电机低电压穿越控制策略

虚拟同步发电机(VSG)技术可模拟同步发电机(SG)运行特征,有助于并网系统和传统电源在电网中的协调运行。但其电压源特性增加了低电压穿越(LVRT)的运行难度,难以限制电流并提供适当无功支撑。为此,将传统SG并网无功调节原理应用于LVRT控制中,提出一种基于欠励磁状态运行的VSG的LVRT控制新方法。不改变原有VSG控制结构,对下垂特性、无功环和有功环分别进行改进设计,抑制电网故障对VSG的暂态冲击,加速励磁状态的转变过程。并在保持原有VSG特性的基础上改进附加电流环,应用新的定向方法,辅助系统欠励磁状态运行,实现故障穿越。所提方法无需切换控制算法,也无需加入状态平滑切换策略,且能同时应对LVRT和电网不对称跌落问题,简化控制策略,拓展VSG运行优势的适用范围。最后,通过仿真验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于虚拟同步机的并网逆变器不平衡电压灵活补偿策略

电力电子设备大量地接入电网,给电网带来了系统惯量和阻尼降低等问题。为了提高不平衡电网频率稳定性和改善电网电压的电能质量,提出了基于虚拟同步机的不平衡电压灵活补偿控制策略。通过采用虚拟同步控制,在电网频率波动时提供有功功率支撑,提高电网频率稳定性。通过采用负序电压前馈补偿,抑制公共连接点不平衡电压,改善电能质量。通过建立不平衡电网下的虚拟同步机模型,提出采用电压前馈的不平衡电压抑制策略。进而,分析了采用电压前馈补偿策略的控制性能,研究不平衡电压补偿系数的设定方法。提出的控制方法可根据电网电压不平衡度的控制目标和设备剩余容量自动地调整不平衡电压补偿系数,实现不平衡度灵活调节。最后,通过仿真结果验证所提控制策略的正确性和有效性。     

虚拟阻抗制动可再生能源机组低电压穿越控制

电网电压跌落容易使可再生能源机组并网逆变器产生功角失稳与过电流现象,对系统安全稳定运行产生不利影响。对传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generators, VSG)控制策略进行改进,提出了一种虚拟阻抗制动可再生能源机组低电压穿越控制策略。首先,利用等面积定则分析了电网电压跌落和恢复后VSG功角变化机理。其次,详细阐述了虚拟阻抗的无功干预机制与限流原理。然后,提出在电网电压跌落期间对传统VSG功率控制环节实施悬停控制以利于实现功角稳定,并对电压跌落与恢复的不同阶段限制过流所需虚拟阻抗值提出了明确计算方法。最后,利用RT-LAB实时仿真实验平台搭建了10 kW可再生能源并网机组,对不同电压跌落程度下的低电压穿越控制效果进行分析,验证了所提控制策略的可行性与有效性。     

直驱型风电系统低电压穿越技术仿真分析

随着风电穿透功率的增大,在电网电压跌落时切除风电机组的传统控制策略已经不能满足电网安全稳定的要求,因此新的电网规则要求风力发电机组必须具有低电压穿越能力。文中介绍了几种直驱型风电系统常用的直流侧crowbar电路,通过比较,选择直流侧使用卸荷电阻的crowbar电路,并与网侧逆变器配合,实现直驱型风电系统的低电压穿越。仿真结果表明,采用卸荷电阻并配合网侧逆变器控制,可以有效提高直驱型风电系统的低电压穿越能力。     

一种三相电压升高跌落植测及其软件实现方法

随着风电场规模越来越大,风力发电总装机容量占电网的比例越来越大,尤其在局部地区,风电的质量直接影响到电网的质量,其中,低电压穿越和高电压穿越能力是考核风力发电的一个重要指标。而快速判断电压跌落或者升高是制定应对策略的关键。本文结合现有的判断方法提出一种新的判断思想,并且根据该思想提出软件实现方法。     

风电并网技术的新进展

由于风电的易变性和不确定性,大比例风电接入电网时会对其运行、调度和稳定性带来影响。文章介绍了风电场并网需考虑的因素,分析了风电场并网技术和控制技术,包括调节无功容量、低电压穿越、减出力和调节有功功率变化率等。最新的风电并网技术可控制整个风电场的无功功率和有功功率,调节并网点电压,并使得风电场在电网故障条件下也能保持并网,这对于电网成功接纳高比例风电有重要作用。     

具有低电压穿越能力的集群接入风电场故障特性仿真研究

结合风电机组的结构和并网原理,对直驱风电机组提出了"卸荷电路+无功补偿"的低电压穿越改进控制方法,对双馈风电机组采用了DC-Chopper和SDBR(series dynamic braking resistor)代替Crowbar的低电压穿越改进控制方法。以PSCAD为平台分别构建了具备低电压穿越能力的直驱风电机组和双馈风电机组的并网仿真模型;结合风电并网技术规程,采用电压跌落器仿真验证了直驱、双馈风电机组在电网电压跌落下的低电压穿越能力。参照新疆达坂城实际风电场群接入系统方案,构建了包含具备低电压穿越能力的直驱、双馈风电机组的集群风电场仿真算例,研究了风电场送出线故障、集群风电场送出线电压跌落、系统线路电压跌落时风电场群故障穿越特性。仿真结果表明:集群接入风电场送出线电压跌落会影响相邻风电场及系统的电压和频率,故障结束后整个风电接入系统可以在风电接入技术规程要求的时间内恢复至稳态运行状态。研究成果有助于分析风电大规模集群接入系统的运行特性,提高电力系统对风电的接纳能力。     

永磁同步风电机组的主动支撑控制及其在弱电网下的适应性分析

为了提升风电机组在弱电网下电压与频率支撑能力,介绍了一种适用于永磁同步发电机（PMSG）的主动支撑控制策略。该控制策略将永磁同步发电机网侧变流器等效成1个电压源型的虚拟同步发电机（VSG）,不仅使PMSG直接与电网同步,而且在电力系统功率发生波动时可通过利用风机的转子动能为系统提供惯量支撑。详细分析了弱电网下主动支撑控制的小信号模型,并基于PSCAD/EMTDC仿真验证了所提控制策略的有效性和在弱电网下的适应性。