基于MMC-HVDC风电场联网的稳态特性的研究

基于MMC-HVDC输电方式较比传统交流和VSC-HVDC等输电方式具有输送电压等级高、输送容量大和谐波特性好等优点,提出了采用MMC-HVDC对变速恒频双馈感应风机(DFIG)与电网相连,系统设计了相应的控制策略,最后在PSCAD/EMTDC仿真环境下,对系统进行仿真分析。仿真结果表明风电场之间能够独立运行且能实现有功功率和无功功率的解耦控制;MMC-HVDC系统两端也能够独立控制且具有良好的谐波特性,因此验证了该并网方式和控制策略的正确性和有效性。     

双馈型风电机组网侧换流器无功功率调节控制策略

全面分析了双馈型风电机组网侧换流器在正常工作和故障情况下的无功调节能力,提出了相应的网侧换流器无功控制策略来充分利用其无功调节能力以改善风电场的并网能力.采用DigSILENT/PowerFactory 14.0,搭建详细的双馈型风电机组模型,并接入等效弱电网.仿真结果验证了提出控制策略的有效性:正常工作情况下,网侧换...     

基于零序环流控制器的海上风电MMC-HVDC并网系统小干扰稳定分析与优化控制

基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流(high voltage direct current,HVDC)输电技术广泛应用于海上风电并网工程,并网系统的小干扰稳定性问题一直备受关注.文中围绕MMC零序环流控制器对海上风电MMC-HVDC并网系统稳定性的影响展...     

基于改进型MMC的风电直流联网系统直流故障穿越协调控制策略

采用双极架空线柔性直流输电技术进行大规模风电远距离外送是其友好型并网的有效手段.针对风电直流联网系统直流故障阻断和功率盈余问题,提出了一种改进电流转移型模块化多电平换流器(M-CT-MMC),使其同时具备直流故障阻断和能量耗散的功能,从而在充分发挥耗散电阻作用的同时实现直流故障穿越.在直流故障阻断方面,通过将M-CT-MMC桥臂吸收支路的引出线互联构造三相中性点,避免了桥臂开关额外承受直流电压偏置导致的成本增加问题,并利用辅助支路间的协调配合,有效阻断了直流故障电流.在盈余功率耗散方面,针对自消纳和非自消纳工况设计了双极M-CT-MMC控制模式切换策略,在提高非故障极功率转带能力的同时自主吸收盈余功率,并基于功率耗散需求设计了耗散电阻分组投切控制策略,避免非故障极M-CT-MMC过载,从而实现不同运行工况下风电直流联网系统的直流故障穿越.最后,基于MATLAB/Simulink仿真平台验证了所提直流故障阻断及盈余功率耗散协调控制策略的有效性和可行性.     

MMC-HVDC输电系统直流故障隔离综述

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电(MMC-HVDC)是一种新型的灵活输电方式。同交流输电技术相比,MMC-HVDC输电技术具有输送容量大、输电距离远且损耗小等优点。在当前各类MMC拓扑中,半桥型MMC具有所用器件少、运行效率高、经济性好等特点,但缺乏直流故障清除能力。本文简单介绍了半桥型MMC发生故障的原因,对目前MMC-HVDC输电系统直流故障隔离技术的国内外研究现状进行综述,并结合当前研究现状,展望了MMC-HVDC输电系统直流故障保护的新的研究方向。     

基于SSPFM-MPC的MMC-HVDC直流故障穿越研究

模块化多电平变流器(MMC)具有大规模、少谐波、低开关损耗等特性,其运用在高压直流输电(HVDC)领域非常普遍。针对传统半桥子模块(HBSM)不具备直流侧故障穿越的能力,全桥子模块(FBSM)和箝位双子模块(CDSM)所用开关器件成倍增加的问题,在分析HBSM拓扑基础上,提出一种开关器件少且具有直流故障穿越能力的子模块(SM)拓扑,并给出能够快速随动的希尔排序质因子算法-模型预测控制(SSPFM-MPC)策略。在PSCAD/EMTDC平台上搭建401电平实验模型,对所提SM拓扑性能测试检验,并搭建了21电平实际物理模型进行故障穿越,实验表明所提改进型SM具有良好的直流故障穿越能力。     

基于双馈风电机组的分布式动态无功支撑系统

充分挖掘风电机组的无功电压调节能力对改善电力系统的电压稳定性有重要意义。首先定量分析了实际商用双馈风电机组的无功调节能力及限制因素,指出双馈风电机组具备较强的无功功率输出和吸收能力。继而提出了一种利用双馈风电机组的电力系统分布式动态无功支撑系统的构想及其实现方案。该系统可充分发挥双馈风电机组的动态无功调节能力,有效提高电力系统的动态无功储备,并显著改善双馈风电机组接入电网的电压稳定性。实际浙江电网的仿真结果验证了该技术的可行性和有效性。     

双极MMC-HVDC系统直流故障特性研究

直流故障是模块化多电平换流器高压直流输电(MMC-HVDC)的主要故障类型,目前国内外对于MMC-HVDC直流侧故障的研究主要集中于伪双极系统,而对于真双极系统直流侧故障的研究还处于起步阶段。首先,介绍真双极MMC的拓扑结构和工作原理,并根据实际交直流系统电气参数、桥臂子模块电容及电抗的放电机制,建立真、伪双极两种拓扑MMC-HVDC系统直流故障状态下的对应等效电路。然后,对比分析两种拓扑不同阶段故障电流在MMC桥臂上的流通路径,重点研究了故障短路电流对换流站桥臂阀组影响程度的差异,并指出三种电气参数与故障短路电流变化之间的内在关系。最后,基于RT-LAB仿真平台,搭建51电平双极MMCHVDC双端直流输电模型,仿真结果证明了直流故障特性研究方法的正确性。     

MMC-HVDC孤岛供电系统直流故障穿越协调控制策略

针对基于架空线输电的MMC-HVDC孤岛供电系统直流线路故障率较高的问题,配置直流断路器隔离故障是有效的解决方案之一.综合考虑了双极换流站灵活的运行方式、直流断路器的故障清除能力和双馈风机的快速响应能力,提出一种适用于MMC-HVDC孤岛供电系统的直流故障穿越协调控制策略,实现了自平衡和非自平衡工况下的功率协调.自平衡...     

电网电压跌落时双馈风电系统无功支持策略

电网要求风电场/风电机组具有低电压穿越能力,其中包括风电场在电网故障期间应该提供无功支持,但是双馈风机转子侧变流器(RSC)为了实现自我保护会触发Crowbar而被旁路,失去对风机的功率控制。针对这个问题,建立了风机网侧变流器(GSC)的数学模型,分析了STATCOM的基本原理;提出一种无功支持策略,即电网电压跌落期间STATCOM与风机网侧变流器共同向电网提供无功功率,支持电网电压恢复。基于Matlab/Simulink平台进行仿真验证,结果表明,该无功支持策略能有效支持电网电压恢复,提高双馈风电系统的低电压穿越能力。     

基于滑模控制的三电平并网风力发电系统研究

本文提出一种基于滑膜控制和空间矢量调制的三电平并网风力发电系统。本文设计的非线性滑膜控制器控制并网无功电流和有功电流。由于NPC型三电平逆变器采用单直流电压,通过采用空间矢量调制方法中改变冗余小矢量方法实现中点平衡控制。研究了提出滑膜控制的并网无功电流和有功电流性能,实验验证了所提算法具有快速的跟踪性能,低THD输出电流和直流侧电容电压的平衡能力。     

并网型风电场无功补偿问题的探讨

为解决风电场并网运行存在的电压稳定问题,通过对风电机组无功电压特性的研究,提出了风电场无功补偿容量的不同计算方法。结合风电场无功需求的特点,确定并分析了带有FC的TCR型无功补偿器(SVC)的原理及特性,并利用MATLAB/Simulink软件搭建了风电场接入电网后的仿真模型。针对风电系统中经常出现的联络线短路故障和风电场风速扰动,通过仿真计算表明SVC能够在常见的扰动下提供动态的电压支撑,能有效地提高风电场的稳定性,降低风电功率波动对电网电压的影响,改善系统的运行性能。     

应用于风力发电的并网逆变器研究

在大功率风力发电系统中,并网逆变器是实现电能馈送电网的重要环节。本文研究二极管箝位型三电平并网逆变器,建立了逆变器在两相同步旋转坐标系下的数学模型,采用了基于d-q坐标系的矢量控制策略,通过对并网电流的闭环跟踪控制,实现单位功率因数馈送电能。分析了逆变器直流侧电容不均压的原因,提出了一种基于模糊控制的中点均压策略。最后给出了仿真和实验验证结果     

接入风电场的电力系统无功优化研究

研究了考虑大型风电场接入的电力系统无功优化问题。针对风电场接入时的无功优化模型,分析讨论了接入风电场的系统无功潮流计算,提出了一种改进遗传算法解决传统遗传算法在无功优化中面临的问题。采用混合编码方式处理连续变量和离散变量共存,利用自适应交叉和变异操作提高算法的搜索能力和跳出局部最优解的能力,利用精英代保持进化策略提高算法的可靠性和鲁棒性,在IEEE30标准系统引入风电场验证了该算法的适用性。     

内模控制的并网型双馈电机风力发电系统

交流励磁双馈式风电系统已成为变速恒频风力发电的主流。为提高存在较大扰动时系统的性能,在推导了发电机惯例下双馈电机的动态数学模型后提出用S函数描述双馈电机的数学模型,开发了基于状态方程的双馈电机空载运行和发电运行的子系统模型,设计了用内模控制策略实现转子电流内环和转速外环的控制,并通过基于定子磁链定向的解耦控制实现了有功和无功功率的解耦,然后在Matlab/Simulink环境下建立了完备的并网运行变速恒频双馈风力发电系统模型。针对850kW系统在转速变化和大电网扰动下的响应特性进行的仿真研究结果显示,提出的双馈式风电系统模型具有较好的控制性能和较快的动态响应速度。     

基于状态转移的风电并网下线路潮流分析

针对风电并网产生的不确性潮流转移可能造成线路功率越限问题,提出了一种电力系统线路潮流越限分析方法。该方法基于状态转移理论对系统变化情况进行描述,首先建立系统状态转移模型;其次根据Weibull分布对风电节点注入功率进行不确定性描述,采用状态转移理论确定风电注入功率对支路潮流变化的影响,并提出风电并网的状态转移决策模型;应用模糊综合评判法,有效结合所提出的指标识别了系统接入风电后各线路运行风险大小,并发现了最危险线路,最后给出了保证电网最大安全运行的风电并网容量大小。IEEE-30节点算例结果表明了所提理论与方法的正确性和有效性。     

基于双馈风力发电系统的无功补偿优化研究

风力发电具有波动性、随机性的特点,导致风电厂在并网运行过程中出现电压不稳定的问题。本文研究了双馈式风力发电(DFIG)并网系统模型,利用静止同步补偿器(STATCOM)对系统进行无功补偿,通过计算无功补偿容量来优化STATCOM的补偿效果,基于Matlab建立了该系统的仿真模型。仿真结果表明所选择的补偿容量在系统短路故障下能够快速有效地为系统提供无功补偿,达到最优补偿效果,有效提高系统的电压稳定性,为风力发电系统的设计和仿真提供相应参考价值。     

风电并网电力系统无功补偿动态性能研究

分析风电场并网运行存在的不稳定性因素,为满足国家电网公司对风电场并网提出的技术要求,需增设无功补偿装置提高其运行的稳定性。本文先建立目前主流的无功补偿装置的模型,以典型风力发电场为研究对象,以Matlab/Simulink为平台,实现风电场的电气输电系统、各种风速的建模。结合风电并网系统案例,在假定电网故障的情况下,分别对加入静止无功补偿器(SVC)和静止无功发生器(SVG)的风电场进行仿真。得到的结果可以证明两者在风电场无功补偿方面的积极作用,并对两者的性能优劣进行对比。     

基于储能的风力发电并网逆变器控制策略研究

每一种分布式电源都有并网运行和孤岛运行两种运行模式,提出一种多环反馈的逆变控制器,风力发电机并网逆变器在两种运行模式下都采用PQ控制,发出指定的有功功率和无功功率;储能蓄电池并网逆变器在并网时采用PQ控制,发出指定的有功和无功,孤岛时采用V/f控制,维持电压和频率。设计一种加权控制算法,在分布式电源两种运行模式切换时,抑制并网电流的冲击,稳定负载电压,达到无缝切换。利用电磁暂态软件PSCAD／EMTDC搭建合理的模型,验证所提方法的可行性。