风电与多端柔性直流输电系统自适应分频协调控制策略研究

针对风电接入多端柔性直流输电系统,为充分发挥风电参与系统调频能力,解决交直流并网故障引起的直流系统电压和交流电网频率波动问题,本文在现有下垂控制基础上提出了附加自适应分频控制策略。将直流电压偏差信号作为控制器输入信号,通过一阶低通滤波器将输入信号分为高频波动信号和低频波动信号,根据风电和直流输电系统各自调频能力的不同,将高频波动信号附加在风电机组转子侧换流器有功功率控制环,低频波动信号附加在直流有功功率控制外环,同时将电压源换流器（voltage source converter,VSC）实时功率裕度与直流电压变化量引入分频控制,实时调整低通滤波器的时间常数,动态调整功率输出,提高系统稳定性。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,仿真验证所提控制策略的有效性。     

风电场一次调频控制策略研究

提出了一种用于风力发电场输出有功功率调节的桨距角控制和转子转速控制方法,提高风力发电在扰动后参与电网频率恢复的能力。通过所提出的控制方案,风力发电场具有更高的灵活性,并且能够根据需要增加或减少输出功率,有助于电网频率恢复。最后,对几种控制方案进行测试,验证了在电网频率波动下的频率恢复能力。     

VSC-HVDC供电无源电网的频率控制策略

向无源网络供电的柔性直流输电系统在送端交流电网故障下,由于限流器作用,会使受端交流电网出现功率缺额问题,进而影响受端电网的电压稳定性。通过分析有功功率不平衡量,研究影响直流电压变化的机理,获得扰动下直流电压变化与频率响应之间的映射关系,进而提出逆变站的频率控制策略;利用负荷频率特性调节,将故障信息通过频率传递给保护装置,提高了系统故障穿越能力。PSCAD/EMTDC仿真结果表明:所提出的控制策略能够有效地提高VSC-HVDC受端系统的故障穿越能力。     

电动伺服加载系统用PWM整流器快速响应方法

电动伺服加载系统可更加全面测试电机本体与控制器的稳/动态性能,广泛用于飞控作动器的研发领域。传统双PWM变换器存在响应滞后特性,当负载功率突变,整流器的直流输出电压会产生波动。通过增大直流侧电容容量可抑制电压波动,但电容容量的增大会导致系统调节时间变长,系统的响应速度变慢。通过分析负载突变引起的直流输出电压波动现象,提出一种变i_q负载功率前馈控制方法,通过补偿网侧有功电流的方式实现两侧的瞬时有功功率平衡。仿真结果表明,所提方法减小了直流电容容量,提高了系统的动态响应速度。     

大规模风电并网下抽水蓄能参与电网调频的模型预测控制策略

变速抽水蓄能机组在高比例风电并网的电力系统中具有深度参与频率调节的能力。针对短时风电功率波动引起电力系统频率扰动的问题，根据抽水蓄能机组不同的运行工况，提出抽水蓄能参与频率调节的模型预测控制策略。在发电运行时，利用风机的减载备用改善抽蓄机组因水锤效应引起的调频效果不佳的问题；在电动运行时，利用抽蓄机组快速响应的特点，有效平抑风电功率波动，提高风电机组的风能利用率。该策略在考虑抽蓄机组和风电机组各自约束条件的前提下，通过求解滚动时域内最优控制问题，协调各机组之间的有功出力分配，提高电网的调频性能。最后在Matlab/Simulink仿真平台对所提策略进行仿真验证，结果表明该策略能够有效改善抽水蓄能机组平抑风电功率波动时的调频效果。     

基于模糊分区的储能参与电网调频控制策略研究

储能参与电网调频具有响应速度快、功率跟踪精确等优点。通过对电网的区域控制偏差（ACE）和电池的储能荷电状态（SOC）进行动态分区,并与4种不同紧急程度的调频状态相结合,提出一种含动态分区的储能参与电网调频的协调控制策略。根据区域互联系统在MATLAB/Simulink中搭建储能参与电网调频的模型,基于常规控制和上述分区协调控制两种策略分析频率波形得出,储能参与调频可有效缩短调节时间,减小频率波动。通过模糊控制对分区协调控制策略进行优化,使整个环节的调频能力更优。     

一种考虑风速变化的补偿型AGC方法

针对含风电互联区域电网AGC过程中由于风速变化可能导致的电网频率波动问题,在模型预测基础上,将预测的风速偏差转换成风功率偏差,并作为此可变参数式PID控制器的输入以产生有功输出补偿量,并将其与MPC输出量叠加导入AGC机组中,达到根据风速变化趋势进行电网频率控制的最优化目的。通过对模型的仿真分析与比较,发现该补偿环节能够有效利用风速预测结果消除风速不确定性时电网频率的影响,仿真结果验证了此方法的可行性和有效性。     

自同步型直驱风电机组暂态稳定分析

随着大规模风电的接入,电网面临系统变弱及调频能力变差的问题.直驱风电机组采用自同步控制,在有效提升设备自身的小扰动稳定性和对电网的支撑能力的同时也带来了复杂的暂态稳定问题.为此,针对2种典型的控制结构（功率自同步和直流电压自同步）分别建立风机系统暂态模型,揭示机侧动态及直流电容动态对暂态特性的影响.针对功率自同步型风电机组,分析频率跌落下风机系统的同步失稳风险;结果表明,机侧动态会降低风机系统在电压跌落下的稳定裕度.针对直流电压自同步型风电机组,揭示暂态下直流电容动态导致的直流电压崩溃失稳风险.总结对比储能和风电机组的暂态特性差异,讨论直驱风电机组的暂态控制设计思路.基于Matlab/Simulink的时域仿真模型验证理论分析的正确性及控制的有效性.     

考虑尾流效应的双馈风力发电机组并网频率控制策略

双馈风力发电机组并网时转子与电网频率解耦,导致其无法响应电力系统频率的波动。风力发电机受到尾流效应的影响,同一风电场内的风力发电机运行状态不尽相同。因此,在考虑尾流效应的基础上,采用转速与变桨距协同频率控制策略,通过控制双馈风力发电机转子转速和桨距角,使其保留一定的有功功率参与电力系统调频。     

MMC柔性直流输电系统功率骤变附加控制

为了提高柔性直流输电系统紧急功率调节时换流站母线电压的稳定性,引入了dq0坐标系下系统功率控制数学模型.通过对模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)功率控制方式深入研究,发现了柔性直流输电系统的有功功率和直流电压的平方成比例微分关系,从而提出了功率骤变附加控制环节.当交流电网出现功率波动时,加入附加控制环节后,交直流系统的穿越功率更加快速平稳地恢复到给定值.最后基于搭建的51电平MMC交直流混合系统仿真模型,利用数值仿真方法分析了功率翻转情况的系统特性,结果表明MMC系统在加入功率骤变附加控制环节后,系统的有功功率和直流电压响应特性更好,验证了功率骤变附加控制的有效性.     

一种适用于电压源换流器型直流输电的直流电压控制

直流电压稳定是关系到电压源型直流输电系统可靠运行的关键问题之一。为了确保电压源型直流输电系统在一侧换流器故障时仍能有效控制直流电压,在分析电压源换流器在不同控制模式下的外特性的基础上,提出了采用基于直流电压下垂控制的直流电压控制策略。控制器采用该策略后,能实现有功功率控制模式与直流电压控制模式之间的自动转换,确保定直流电压控制的换流站故障退出后,输电系统仍能有效地控制直流电压。最后以一个两端系统为例进行仿真验证,结果表明系统获得良好的动态性能。     

VSC-HVDC互联系统电压稳定控制策略

柔性直流输电系统具有有功无功可独立解耦控制的特点,使其不仅可以实现直流系统内有功的合理分配,还可以通过对无功的控制辅助所连接的交流系统以维持电压稳定。为充分挖掘电压源型换流站无功输出潜力,提高与之连接的交流系统的电压稳定性,作者提出一种基于VSC-HVDC互联系统的电压稳定控制策略。在两端柔性直流系统中,对整流站采用直流电压偏差斜率控制,逆变站采用定直流电压控制,按照无功优先模式设置电流限幅即以无功电流的大小决定有功电流的限幅值,分别针对整流站和逆变站设计有功电流动态限幅控制器,扩大无功电流限幅值。在不需要站间通信的情况下,将VSC-HVDC输电系统部分有功转换为无功,提高了换流站的无功输出能力,以此减轻扰动或事故端系统调整无功的负担。通过仿真软件PSCAD/EMTDC进行仿真验证,结果表明所提控制策略充分利用了VSC-HVDC互联系统的功率调整能力,提高了VSC-HVDC互联系统的交流电压稳定性。该控制策略为通过VSC-HVDC系统连接的交流系统的电压稳定问题提供了一种新的解决方案。     

基于电压前馈补偿算法的小电容电源控制策略

针对小电容电源的控制问题,提出了一种基于电压前馈补偿算法的小电容电源新型控制策略.通过对两级电能变换电路的简化分析后得到了电源系统的动态数学模型,进而分析了直流母线电容和网侧电感引起的共振.基于锁频环算法提取了直流电压脉动的交流分量,从而基于系统简化模型设计了电压前馈补偿控制器,故最大限度地减少了直流母线电压纹波对负载电流的影响.基于5 k W直流电源试验平台开展了对比试验,试验结果验证了新型控制策略的性能.     

车载超级电容在地铁制动回收能量中的应用

针对地铁列车运行状态变化时引起直流电网电压出现很大波动的现象,设计了一种基于非隔离双向DC/DC变换器的超级电容储能系统。采用电压电流双闭环控制方法,建立储能系统充放电控制策略,并搭建储能系统仿真模型。仿真结果表明:车载超级电容储能系统能够达到稳定电网电压和节能的目的,同时验证了控制策略的正确性。     

基于混合储能的风力发电功率波动平抑控制研究

根据蓄电池与超级电容性能特点,提出了一种基于蓄电池和超级电容混合储能的协调控制策略. 采用低通滤波器将波动功率分离为低频与高频,由蓄电池平抑低频部分,超级电容平抑高频部分,进一步设计电压电流双闭环协调控制策略,实现蓄电池与超级电容的分频能量吞吐. 仿真结果表明混合储能系统达到了平抑风力发电功率波动,延长蓄电池使用寿命的目的.     

基于小波算法的风电储能装置优化控制

风力发电是对传统发电方式的有效补充。风的方向、大小常具有不可预测、不可控制等特点。这些特点会导致由风力发电主导的电厂所输出的有功功率存在波动, 从而影响整个大电网, 造成大电网频率不稳定, 使得大电网的电能质量下降, 甚至会带来大电网的解裂。文章以双馈感应风力发电机模型为基础, 构造了风力发电系统模型, 并采用小波变换理论对该模型所输出的有功功率进行多层次分解。在低频分量信号中应用MUSIC谱估计算法, 建立非平稳随机时变功率谱, 通过比较输出功率与设定阈值之间关系, 设计基于分布式储能方式下的风力发电机储能装置控制系统。仿真结果表明:设计的控制系统可以实现对风电输出功率在线监控下的功率平滑控制。     

电压逆变器型单相有源电力滤波器性能分析

分析了电压逆变器型单相有源电力滤波器直流侧储能电容器的初始充电过程和有源电力滤波器的稳定工作状态,并提出了判定有源电力滤波器性能、帮助有源电力滤波器设计的四个标识性参数。除此之外,作为稳态分析的结果,给出了确定电逆变器型有源电力滤波器主要参数的基本原则。     

直流输电系统交流侧的有源滤波技术

对高压直流输电系统交流侧产生的谐波进行分析，并针对高压直流输电系统交流侧产生的谐波的特点提出了一种并联有源滤波方案，该有源滤波嚣采用瞬时无功功率理论进行谐波检测，通过PI控制维持电容电压的稳定，采用高频载波PWM脉宽调制技术使实际输出电流信号跟踪指令电流信号，最后对该有源滤波方案进行了动态模拟仿真，仿真结果表明，该有源滤波方案对高压直流输电系统直流侧产生的谐波的滤除是非常有效的，能够得到理想的结果。     

局部阴影条件下基于MMC换流器的光伏并网

提出了局部阴影条件下基于模块化多电平(MMC)的光伏并网系统,并设计了该系统的控制策略。光伏阵列经DC-DC变换电路调节后并入电压源型换流器,构成子模块PSM,子模块PSM和电抗器串联组成MMC。控制系统包括启停控制、最大功率点控制以及并网控制。启停控制,在能量反馈阶段采用直流电压控制策略,在电容放电阶段采用三相同时放电策略;最大功率点跟踪控制采用扰动观测法。利用Matlab/Simulink对光伏并网系统进行仿真,仿真结果表明:该系统能提高太阳能利用率,降低并网输出波形的谐波含量,实现功率独立控制。     

HVDC Light系统动态建模及控制策略研究

建立了轻型高压直流输电系统动态模型,依据此模型提出了基于空间电压矢量技术的双环解耦控制策略,应用MATLAB/Simulink软件对轻型直流输电系统进行动态仿真分析,研究了在所提控制下的交直流系统相互作用,仿真结果表明,在该控制下系统具有较好的动态响应特性,同时可以实现有功和无功的独立调节.