多变流器并网系统的小干扰稳定性判据与参数灵敏度分析

由于电力电子设备的负电阻特性,多变流器并网系统(multiple grid-connected-converter system,MGCCS)的小干扰稳定性面临着严峻的挑战.而使用阻抗分析法与状态空间分析法在分析MGCCS时尚存在一定局限性.该文提出一种基于充分稳定性判据的MGCCS稳定性分析方法.首先,MGCCS被建...     

基于盖尔圆定理的三相并网逆变器系统稳定判据及稳定性分析

随着愈来愈多的并网逆变器接入电网,逆变器与电网之间的阻抗交互作用对系统的稳定可靠运行是一个潜在威胁。为此,开展对并网逆变器接入电网的稳定性研究具有重要的意义。建立了在dq坐标系下的三相LCL型并网逆变器小信号阻抗模型。该模型考虑了锁相环和电流环补偿因素对逆变器阻抗特性的影响,提高了模型的精度。在此基础上,对系统的稳定性进行理论分析,系统的稳定性判定具有重要的工程指导意义。为解决传统广义Nyquist稳定判据所需计算量较大、使用困难的问题,提出了一种基于盖尔圆定理的系统稳定性判据,在保证系统稳定的同时大幅降低了计算量,可以作为一种实用的系统稳定区域估算方法。仿真和实验结果与理论分析一致,验证了所提方法的正确性。     

基于阻抗分析法的并网变流器稳定性统一分析方法研究

变流器作为可再生能源发电并网的关键设备，在与交流电网互联时产生的系统振荡问题日益增多。阻抗模型是分析“变流器-电网”耦合系统稳定性的基础。首先基于αβ坐标系建立了特定工况下的并网系统阻抗数学模型；在此基础上，进一步建立全工况下的统一阻抗数学模型。由该阻抗模型可知，运行工况与控制器参数是影响系统阻抗特性的主要因素。通过Nyquist稳定判据量化分析两种影响因素对系统稳定性的影响。然后提出增大控制环参数Kpi以抑制系统在小干扰下的谐振，增强系统稳定性。最后，不同运行工况下的仿真与实验结果验证了所提出的全工况阻抗数学模型分析系统稳定性的准确性，同时也验证了稳定性提升方法的有效性。     

基于阻抗网络模型的多变流器直流微电网小扰动稳定性分析

大量新能源设备与负荷通过电力电子变流器接入直流微电网,导致多变流器直流微电网(MCDCM)的小干扰稳定性面临严峻挑战,且使用传统阻抗比与状态空间模型分析MCDCM时存在一定的局限性.基于变流器端口的阻抗特性,建立MCDCM的阻抗网络模型与具有开环稳定特性的负反馈系统,并将阻抗网络模型应用于直流微电网的稳定性判别与设计....     

新能源电站集电馈线对多变流器并网运行稳定性的影响

风电、光伏等新能源电站中集电系统馈线的分布参数对各个基于LCL滤波器的发电单元变流器谐振特性影响较大,这给变流器控制系统设计带来挑战。为了分析集电系统馈线对多变流器并联运行稳定性的影响,在复频域中采用运算电路的节点导纳矩阵建立了多机系统的数学模型,并分析了模型频率函数特性。分析结果表明,集电系统中不同馈线类型下拓扑形式与馈线长度对变流器的稳定性影响存在较大区别,基于MATLAB/Simulink平台的仿真分析验证了相关结论。     

并网变流器的频率耦合阻抗模型及其稳定性分析

可再生能源并网系统中,如光伏、风电以及无功补偿等并网均采用电压源型变流器。变流器与交流电网之间的相互作用会引发新的振荡问题,阻抗模型分析成为研究此类问题的重要方法。多数阻抗模型往往忽略了变流器外环控制和频率耦合的影响,适用于变流器高频动态特性研究,但在分析变流器中低频动态(如次同步振荡)方面不够精确。为弥补这一缺陷,文中针对典型电压源型并网变流器提出了一种频率耦合阻抗模型,同时考虑了互补频率耦合效应和外环控制,采用详细电磁模型时域仿真与辨识验证了阻抗模型推导的正确性。进一步构建并网系统的整体阻抗模型,分析变流器并网系统的稳定性,时域仿真结果证实了所提模型在中低频率振荡分析中的有效性。     

考虑谐波耦合的多变流器并网系统建模及交直流谐波交互特性分析

新型电力系统中高比例可再生能源和高比例电力电子设备接入的特征带来异于传统电网下的谐波交互问题,多变流器拓扑的谐波耦合交互特性亟待研究。首先,基于谐波状态空间(harmonic state space, HSS)对多变流器并网系统(multiple grid-connected-converter system, MGCCS)建立考虑谐波耦合的谐波传递函数矩阵模型,综合考虑了系统各控制环节对状态变量的影响以及变流器的级联、并联。其次,基于所建HSS模型明确定义谐波耦合系数,并用于揭示多变流器拓扑的谐波耦合机理,分析级联、并联变流器谐波交互特性。然后,应用谐波耦合系数量化分析MGCCS中滤波电感、电流环、锁相环等关键参数对系统谐波交互的影响。最后,将HSS模型和Matlab/Simulink模型、RT-LAB模型的结果进行对比,验证了所建HSS模型的精确性,以及谐波耦合系数理论应用于系统交直流谐波交互分析的有效性。     

弱电网下无功控制对并网变流器稳定性影响分析

可再生能源经变流器接入弱电网时,变流器向电网输出无功功率有利于提高并网点的电压质量,但是无功控制的动态特性对变流器系统的稳定性有重要的影响。为分析此影响,文中建立了采用定无功功率控制策略下变流器的阻抗模型,通过分析无功控制外环动态改变所引起的各元素阻抗特性变化,判断无功控制外环动态对系统稳定性的影响,并采用广义奈奎斯特判据验证上述分析结论。其次,采用特征根轨迹法,分析了无功控制外环比例参数及电网强度的变化对系统稳定性的影响,结果表明弱电网下无功控制外环可能引发中高频振荡问题。最后,基于RT-LAB进行在环仿真验证理论分析结果。     

考虑并网风电随机波动的电力系统小干扰概率稳定性分析

提出了一种在考虑并网风电随机波动时,进行电力系统小干扰概率稳定性计算的分析方法.根据并网风电随机波动的概率分布函数,计算其概率特征参数(阶距和半不变量),并据此计算电力系统关键特征值实部随机波动的概率特征参数(半不变量和中心距),按Gram-Charlier级数展开计算关键特征根实部随机变化量的概率分布函数,从而确定电力系统小干扰概率稳定性.该分析计算方法可以一次性确定并网风电影响下的电力系统小干扰概率稳定性.     

电池储能并网系统小干扰稳定性研究综述

为了明确电池储能规模化并网系统的潜在失稳风险,从交流、直流2个角度综述了电池储能并网导致的稳定性问题及机理,明确了电池储能与光伏、风机等新能源电力电子设备之间的差异性,指出了现有成果在应对电池储能规模化并网系统稳定性研究中的不足,得出如下结论：在稳定性研究中,电池储能常被简化为恒压、恒流、恒功率源/荷,但类似简化可能会因误差累积效应而导致电池储能规模化并网系统的稳定性误判,需明确量化电池储能的简化条件和误差的影响;现有研究集中于单个电池储能并网系统,沿用传统的电力系统稳定性分析方法,较少关注储能功率双向性及数量规模化对交流、直流系统稳定性的影响,需进一步探索揭示其失稳机理;现有研究仅针对单一控制的电池储能并网系统,未考虑电池储能在不同场景和需求下控制方式的多样性,需关注多样化电池储能控制间的动态交互规律及失稳风险。     

计及感应电动机负荷的光伏并网系统的小干扰稳定性分析

分析了光伏并网系统接到配电网并计及感应电动机负荷的小干扰稳定性分析,建立了光伏系统、配电系统以及感应电动机负荷的数学模型,运用特征值分析法分析了光照强度以及感应电动机负荷参数变化对整个系统的小干扰稳定影响.分析结果表明:感应电动机负荷参数的变化仅对配电系统有影响而对光伏系统没有影响,光照强度的变化仅对光伏系统有影响,这...     

基于一阶微分的并网变流器控制策略研究*

数字控制系统中的延时对并网变流器的稳定性有着重要影响,因此在建立并网变流器数学模型的基础上,根据Nyquist判据分析了延时环节对系统稳定性的影响。针对延时环节易导致系统不稳定的问题,基于零极点对消原理提出了一种基于一阶微分的并网变流器控制策略,分析结果表明该方法可削弱控制延时对系统稳定性的不利影响,显著提高系统的稳定性。最后通过仿真和实验验证了一阶微分控制策略的有效性。     

地铁牵引变流器-电机系统稳定性控制

牵引变流器-电机系统是地铁车辆传动的主要组成部分,供网电压波动、直流侧滤波电感与支撑电容参数受限选取以及牵引变流器控制策略所产生的负阻抗特性都会引起系统直流侧电压和电流的持续振荡,继而造成电机输出转矩脉动,降低系统稳定性。本文通过建立异步电机形等效电路以及转子磁场定向矢量控制近似线性化模型,推导出牵引变流器的输入导纳方程,进而阐释了车辆运行过程中滤波器-牵引变流器-电机系统的振荡机理,并在此基础上提出了一种通过在线修正电机定子电流转矩分量给定值以调整牵引变流器输入导纳的新型稳定性控制器,模型仿真和实验结果验证了所述理论的正确性和有效性。     

基于Ostrowski圆盘定理的并网逆变器系统稳定性分析

并网逆变器与电网之间的相互作用是影响并网系统稳定运行的因素之一,针对并网逆变器系统的稳定性问题,提出了一种并网逆变器系统稳定性的快速判定方法.首先基于阻抗分析方法得到并网逆变器系统的回率矩阵.其次基于Ostrowski圆盘定理得到回率矩阵的特征值轨迹Ostrowski带,并根据Ostrowski稳定判据判断系统稳定性....     

基于切换系统理论的三相变流器建模及其稳定性分析

功率开关的动作使得三相变流器成为一典型的切换系统,它同时包含连续和离散两种动态,常规的建模方法都是从线性系统理论出发,通过平均化、坐标变换或小信号线性化等方法得到系统的近似线性化模型.本文在考虑变流器的混杂系统特征基础上,直接从切换系统理论出发,建立了三相变流器的切换系统模型,并针对整流器和逆变器分别给出了相应的切换系列.该模型完全精确,不存在任何近似,更能真实反映变流器的实际物理工作过程.通过引入线性切换系统的稳定性判定法则,对三相变流器的切换过程的稳定性进行了分析.仿真和实验结果与理论分析具有很好的一致性,验证了本文所提方法的有效性.     

基于阻抗分析法的风储并网系统谐波稳定性分析

储能系统多通过逆变器接入电网,大量的并网逆变器会对网络的稳定性造成较大的影响,易引发谐振。建立了风储并网系统的阻抗模型,研究了风机转子侧电流环比例增益和积分增益、储能逆变器电流环比例增益和积分增益对系统稳定性的影响。采用基于入网电流反馈的有源阻尼振荡抑制策略,提高弱电网条件下风储并网系统的谐波稳定性,并分析了其控制参数对谐波振荡抑制的影响。最后通过仿真结果,验证了分析结论的准确性和方法的有效性。     

含风电场的电力系统小干扰稳定性分析

为了研究含风电场的电力系统小干扰稳定性,建立了一种用于小干扰稳定性分析的风力发电机组的数学模型.利用该模型方法来研究风电场接入单机系统和六机系统的小干扰稳定性.通过算例分析,风电机接入无穷大系统时,改变机端无功补偿容抗的大小和风电机的出力,与风力发电机的转差率和暂态电势的q轴分量强相关的振荡模态阻尼比变化不大,风电机系...     

带变流器负载的三相交流电源系统稳定性判据的研究

交流电源系统中的电力电子变流器一般恒功率运行,其三相交流输入端具有负阻抗特性,然而该特性可能使整个交流电源系统不稳定。从小信号分析的角度,带变流器负载的交流电源系统的稳定性由电源输出阻抗和负载输入导纳之间的关系决定,因此基于电源输出阻抗和负载输入导纳的稳定性判据是分析交流电源系统稳定性非常有效的方法。总结现有的4种交流电源系统稳定性判据,提出一种新型的基于阻抗矩阵-范数的稳定性判据,并将提出的稳定性判据与现有的进行保守性比较。在现有的4种稳定性判据中,奇异值判据的保守性最小,但是奇异值的求取比较复杂。本文提出的基于阻抗矩阵-范数的稳定性判据的保守性与奇异值判据相当,同时-范数的求取比奇异值简便,可以用于分析三相交流电源系统的稳定性。     

基于同调等值的多变流器系统聚合降阶建模

电网故障时,多锁相环同步型变流器系统面临严重的暂态同步失稳问题。然而多变流器系统模型阶数高,交互耦合复杂,给暂态同步稳定分析带来严峻挑战。为此,该文提出基于同调等值的多变流器系统聚合降阶方法。首先建立了多变流器系统等值摇摆方程,发现阻抗压降的差异是导致同母线与不同母线变流器同调特性差异的原因。在此基础上,提出基于阻抗压降的多变流器系统同调判据。接着,在功率约束条件下给出同调变流器群等值电路参数的计算方法,并借助惯性中心的概念通过聚合锁相环摇摆方程,得到等值控制参数的计算方法。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真软件与RT-LAB实验平台验证了所提同调等值方法的有效性。     

基于反推控制的储能系统并网变流器直接PQ控制策略

新能源和储能装置的并网变流器功率控制多采用基于PI调节器的电流双闭环来间接实现,存在静态误差和参数整定困难等缺点.为使储能系统更好地参与电网功率调节,在推导并网变流器有功功率和无功功率状态方程的基础上,提出了基于反推控制的直接PQ控制策略,省去了电流转化环节,避免了复杂的有功功率和无功功率解耦过程.进一步,依据控制性能选取了反推控制器参数,使系统在设定时间内进入稳态.仿真结果表明,提出的控制器性能良好,能够快速、准确地跟踪电网功率指令.与基于PI控制的电流双闭环功率控制策略相比,反推控制参数更易整定,且调节时间短,不存在静态误差.