基于比例谐振控制的DVR的风电机组LVRT研究

针对动态电压恢复器(DVR)传统PI控制器在跟踪快速变化的正弦信号时存在稳态误差和抗干扰性能差等方面的缺点,提出了基于比例谐振(PR)控制的DVR复合控制策略,可实现对DVR指令补偿电压的无静差跟踪,并且设计了电流内环控制器及分析了比例谐振复合控制策略的性能。仿真结果验证了DVR能够很好地补偿各种电压跌落状况,保证了风电机组正常运行,提高了双馈风电机组的低电压穿越能力。     

基于DVR的双馈风电机组不对称电压故障穿越

基于动态电压恢复器DVR(Dynamic Voltage Restorer)能够在短时间内恢复电压的特点,研究了DVR协助双馈风电机组穿越不对称电压故障的能力。针对双馈风电机组,选择了合适的DVR拓扑结构及其补偿策略,分析了基于比例-谐振PR(Proportional-Resonant)控制器的DVR控制方法,并提出采用单环电压反馈控制的策略。利用PSCAD/EMTDC搭建的详细仿真平台,展示了在DVR的保护下双馈风电机组成功穿越不对称电压故障的能力及其改善的瞬态性能。     

机组参与调节的双馈机组低电压穿越综合控制策略

在分析双馈风电机组低电压穿越技术研究现状及不足的基础上,以提升机组低电压穿越能力和改善故障穿越结束后风电机组的稳定运行能力为出发点,提出了一种机组参与调节的适应电压跌落程度的低电压穿越综合策略。采用卸荷电路和变阻值制动电阻代替传统的Crowbar电路,网侧逆变器根据电网电压跌落程度提供变功率因数无功支持,提高机组在电压跌落结束后的稳定运行能力。采用基于磁控电抗器的动态无功补偿装置进行集中补偿,降低投资成本。构建仿真模型仿真验证了该综合控制策略的正确性与有效性。仿真结果表明该方法可以更好的适应电压跌落程度,实现双馈风电机组的低电压穿越能力,同时还可以增强故障穿越结束后风电机组稳定运行能力。     

改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性研究

提出了改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性的措施以实现风电场的低电压穿越(low voltage ride through, LVRT)功能。目前，大部分基于双馈感应发电机的变速风电机组不具有故障情况下的暂态电压支持能力，当电网侧发生严重短路故障时，风电场的暂态电压稳定能力会影响到电网安全稳定。该文在DIgSILENT/PowerFactory中建立了具有暂态电压支持能力的变速风电机组转子侧变频器控制模型及用于故障后稳定控制的桨距角控制模型，通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对风电机组和电网暂态电压稳定性的贡献。仿真结果表明，当电网侧发生三相短路故障时，风电机组转子侧变频器暂态电压控制能够控制风电机组发出无功功率支持电网电压；桨距角控制能有效降低变速风电机组机械转矩，避免出现风电机组超速及电压失稳。得出结论：采用变频器暂态电压控制及桨距角控制能够改善基于双馈感应发电机的并网风电场的暂态电压稳定性，确保风电机组低电压穿越(LVRT)功能的实现及电网安全稳定。     

火电厂给煤机变频器电压暂降抗扰力

随着火电厂辅机系统变频器的大规模使用,电网电压暂降引起大量火电机组跳闸的问题凸显。结合陕西电网典型火电机组给煤机变频器低电压穿越特性试验现场试验数据,系统地分析了电压暂降主要因素对变频器输出特性的影响,提出采用动态电压恢复器（dynamic voltage restorer,DVR）进行电压暂降快速补偿的方案。电网电压暂降深度、电压暂降持续时间、负载大小、电压暂降类型等因素对火电机组给煤机变频器工作特性影响较大,导致电压敏感设备变频器直流工作电压降低超限甚至失压,进而引发变频器工作回路动作跳闸退出运行。利用PSCAD/EMTDC搭建典型的变频器电压暂降实验及补偿模型,结果表明采用动态电压恢复器能够很好的稳定变频器直流工作电压,有利于提高变频器电压暂降抗扰能力。     

应用SVC提高双馈感应发电机并网的风电场暂态电压稳定性

采用SVC改善双馈感应型风电场并网时暂态电压稳定性。通过仿真软件DIg SILENT/Power Factory建立静止无功补偿器(SVC)的控制模型。以实现风电场的低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)的前提下应用SVC改善风电场的电压稳定性。仿真结果表明,采用SVC的并网风电场具有良好的动态性能,并且提高了风电机组在系统出现故障时的LVRT能力,确保了风电机组的连续运行和电网的安全稳定。     

基于超级电容蓄能的永磁同步海上风电低电压穿越研究

为避免电网电压跌落导致海上风电机组脱网运行,分析了直驱永磁同步海上风电系统的双PWM全功率变流器控制策略,提出了一种基于超级电容器蓄能的海上风电机组并网运行低电压穿越方案。在双向变流器的直流侧并联超级电容蓄能系统,利用超级电容来维持电网故障时的功率平衡,稳定直流侧母线电压。利用网侧变流器静止无功补偿运行模式控制无功电流输出,向电网提供无功功率支持。仿真结果表明了该方案在电网故障时,能有效抑制直流侧过电压,向电网提供无功功率,有利于电网故障恢复,提高了直驱永磁海上风电系统的低电压穿越能力。     

动态电压恢复器的快速检测及补偿策略

为了研究低电压穿越问题,设计了一套由动态电压恢复器组成的低电压穿越试验系统。提出采用电压 dq 综合值结合其变化率作为低电压故障发生检测判据,采用电压差前馈结合谐振控制环作为补偿策略,实现对电网低电压故障的快速补偿。经电压补偿试验表明,采用上述低电压故障检测及补偿策略的动态电压恢复器能够快速实现电压补偿。     

风电不同外送输电系统低电压穿越特性研究

随着风电机组安装容量不断增加,风电场在电网故障情况下的暂态运行特性变得尤为重要。本文应用PSCAD软件建立了分别含有直驱永磁风电机组、双馈感应式风电机组的风电场动态模型,并研究了2种模型对电网暂态稳定性的影响。仿真分析了风电场-电网系统的传输线路上分别发生对称故障和不对称故障2种工况时,风电场中2种机组的低电压穿越能力以及在加装无功补偿装置后风电场低电压穿越能力。比较不同风电机组有功功率、无功功率和直流电压的特性,得出以下结论:双馈感应式风电机组虽然可以通过串联制动电阻提高低电压穿越能力,但在故障消除后电网电压的突变对双馈机有一定的影响,其对电网具有很强的依赖性;直驱永磁风电机组由于自身结构的特点,在电网故障时具有较好的运行特性,有利于优化电能质量。针对风电场不同机组采用无功补偿装置来提高故障时电网电压恢复能力,维持系统稳定运行。     

双馈风电机组低电压穿越特性的试验研究

低电压穿越能力正逐渐成为大型并网风电机组的必备功能之一,要求风电机组在电网电压跌落发生时保持并网,故障消除后快速恢复正常运行。在分析双馈机组电压跌落特性的基础上,采用了转子主动式Crowbar电路和直流侧卸荷电路相结合的方法来实现双馈风电机组的低电压穿越功能,讨论了具体的低电压穿越控制策略,通过仿真验证了电路结构和控制策略的正确性。在实验室10 kW双馈机组实验平台上,采用电压跌落发生器模拟电网电压跌落故障,进行了电网电压跌落至额定电压20%时不同持续时间的测试,证实了所采用的低电压穿越控制策略的有效性。     

Control Design of a Dynamic Voltage Restorer for Wind-Driven Induction Generators during a Low Voltage Fault at Grid Bus

To reduce the parallel transient and resume the power balance immediately after fault clearing, many countries have included the low voltage ride through (LVRT) requirements in the grid codes for grid-connected wind turbines (WTs). Although the removal of the WT from the power grid in the conventional approach is beneficial to alleviate severe mechanical stress incurred by the low voltage fault, remaining the WT to be connected to the grid during the low voltage fault becomes obligate to reduce the risk of voltage collapse for the power system associated with the ever-increasing WT installation. This article presents a control strategy to which the LVRT capability enhancement of a wind-driven squirrel cage induction generator (IG) by the use of a dynamic voltage restorer (DVR). The DVR, with the flexibility of changing output voltage polarity in series with the power source, can sustain the excitation of IG subjected to the low voltage fault and the random change in load and wind speed. A DC voltage regulator is employed to support the DC-link voltage of the DVR for generating appropriate AC voltage level required for the IG. The AC output voltage of the DVR is controlled by an AC voltage regulator according to the IG terminal voltage deviation from the desired value. To achieve voltage and current decoupling control between distinct coordinate axes in the stationary reference frame, a proportional-resonant (PR) controller is adopted. The DVR output voltage can be instantaneously tracked by the PR controller according to the sinusoidal command comes from the DC and AC regulators. To fully utilize the compensation capacity for the DVR, the dynamic estimation of grid voltage lower limit for recasting the AC voltage command (ACC) of the DVR in response to the low voltage fault is proposed to prevent DVR from malfunction due to controller saturation. The experimental results confirm the effectiveness of the proposed strategy.     

基于神经元自适应控制的动态电压恢复器研究

针对微电网并网系统中存在的电压跌落电能质量问题,研究了一种基于神经元自适应控制的蓄电池储能动态电压恢复器(DVR)。主要由蓄电池、逆变器、LC滤波器、变压器4个部分组成。其中,为了提升该DVR的控制性能,引入神经元自适应控制算法改进了外环电压PI调节器,实现了外环控制参数的自适应调节,从而得到新的双闭环控制策略。然后,结合空间电压矢量调制法最终实现控制。最后,在MATLAB/Simulink仿真软件中搭建了基于神经元自适应控制的蓄电池储能DVR的并网系统模型。试验结果表明,采用神经元自适应控制的蓄电池储能DVR能够补偿微电网的电压跌落,具有较强的动态响应能力和抗扰能力。     

中压大容量DVR的拓扑结构及其控制方法研究

介绍了动态电压恢复器的电路拓扑和基本原理以及DVR的发展趋势,提出了中压大容量条件下动态电压恢复器的一种切实可行的电路结构。在此基础上,提出了基于瞬时无功功率理论的DVR软锁相方法和改进的DVR反馈控制方法。进行了系统的仿真研究。对DVR补偿单元进行了实验。仿真和实验结果均验证了软锁相方法是有效的,DVR的补偿效果也是令人满意的。     

基于单周控制逆变算法的动态电压恢复器设计与实现

提出了基于单周控制逆变算法的动态电压恢复器(DVR)设计方案。针对DVR逆变输出受到非线性和冲击性负载扰动的问题,将单周控制结合PI环节,建立了DVR三相H桥逆变单元的单周控制模型。硬件以32位浮点DSP芯片TMS320F28335为核心,采用IPM模块作为逆变单元的功率开关模块,在耦合变压器的副边并联固态继电器,灵活地将DVR和电网进行隔离。PWM中断服务程序根据DVR的单周控制逆变算法实时地调整PWM输出信号的脉冲宽度,以控制逆变输出电压。采用开环控制和闭环控制相结合的控制方式,开环控制在第一时间依据所建立的数学模型表实现快速补偿。在补偿误差较小时采用闭环控制,以提高控制精度及稳定性。实验分析表明,该动态电压恢复器具有响应速度快,补偿效果好,可靠性高,性能稳定等优点。     

一种新型低压电网动态电压恢复器的仿真分析

动态电压恢复器（DVR）具有良好的动态性能,对电网电压波动有着很好的调节作用。提出了一种用于低压电网的新型动态电压恢复器．详细介绍了该DVR的工作原理,包括其主电路结构、检测算法和控制策略。并在仿真软件PSIM中建立了该DVR的详细模型．对电压波动情况下的DVR电压补偿过程进行仿真。仿真结果表明,该新型DVR具有较理想的动态特性和补偿效果。     

单相电压骤降特征量的求导检测算法

动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)是改善电压质量的一种有效工具。在电网电压骤降的情况下,能否快速而准确地检测出电网电压骤降的特征量将直接影响到DVR的补偿效果。文章在研究现有的电压骤降特征量检测方法的基础上,提出一种适用于单相电压骤降的ab求导检测算法,利用求导来代替ab变换方法中的相位延迟算法,并且考虑了发生电压骤降过程中可能伴随的谐波的影响。仿真分析结果表明,该算法检测精度较高,实时性好,满足DVR检测的需要。     

基于PSB/Matlab的动态电压恢复器仿真模型的研究

通过对动态电压恢复器（DVR）的仿真模型分析,介绍了DVR的工作原理和相关的控制策略,并在PSB/Matlab下建立DVR和PWM控制器的模型,对电压跌落情况下的DVR电压补偿过程进行仿真。仿真结果验证了DVR的动态特性和对系统电压跌落的补偿效果。     

基于PWM开关变压器的动态电压恢复器研究

提出了一种基于PWM开关变压器的单相在线式动态电压恢复器(DVR),PWM开关变压器由交流斩波器及串联变压器组成,该DVR可补偿电压凸起和凹陷,无需直流储能环节和锁相环,且具有相位自动跟踪能力。采用新的控制策略及电压检测方法,使系统能够快速识别电压凸起和凹陷并做出相应补偿。系统可工作在降压状态,可应用于节能场合,并设有旁路开关,提高了供电可靠性。设计了10 kW实验样机,实验结果表明此处所提出的DVR具有较好的动态响应、补偿及运行性能。     

基于SVPWM的动态电压恢复器的研究

动态电压恢复器(DVR)作为一种电力电子设备,是调节电网电压暂降的重要方法之一,通过向电网补偿适当的电压值,使负荷侧的电压恢复到跌落以前的正常值,维持负荷侧电压稳定,保证敏感负荷供电的连续性。本文在利用SVPWM技术控制DVR逆变单元三相电压源转换器进行直流/交流变换的同时,采用锁相环技术闭环控制负荷侧电压的方法。经过Matlab/Simulink软件进行的仿真和实验验证了所采用方法在对系统发生单相和三相电压暂降进行补偿时的有效性。     

动态电压恢复器电压补偿策略的研究

动态电压恢复器(DVR)在保证敏感负荷电压质量的同时与系统间存在能量交换,为了减少DVR的有功输出,提高DVR的补偿极限,文中针对不平衡电压跌落的特点,在考虑不同性质负荷对电压幅值和相移有一定容许范围的基础上,提出了新的最小能量补偿策略。通过对不对称三相电压相量的旋转和对称分量法来确定DVR的最优输出电压。仿真结果证明了该方法比其他电压控制方法更能有效地减少DVR的有功输出,加大了DVR的补偿范围。