特高压混合三端直流输电系统定功率MMC交流故障穿越策略

送端采用电网换相换流器(LCC),受端采用模块化多电平换流器(MMC)的特高压混合直流输电系统是直流输电技术重要的发展方向之一。在该系统中,各换流站每极均由高、低两个阀组直流侧串联而成。当其受端MMC发生网侧故障时,现有穿越策略或将引起定有功功率MMC阀间均压环节失效,从而导致子模块电容过压的问题。针对该现象,首先梳理了系统在故障工况下面临的主要问题和矛盾;接着,重点针对阀间均压环节失效的内部机理进行了研究,并提出了一种基于有功功率限幅值的站间协调穿越策略,此外,为使其能够较好地适用于不对称故障,采用了一种零序电压注入的方法,以平衡不对称故障下相单元间的桥臂电流直流分量;最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了相关模型,通过仿真对比,验证了本文策略能够兼顾不同受端站的桥臂过流和子模块过压风险,实现交流故障的可靠穿越,并尽可能地提升了故障期间的功率传输能力。     

电网电压不平衡时双馈感应发电机的运行特性

分析了电网电压不平衡理论,建立了电网电压不平衡时双馈感应发电机在正、负序参考坐标系下的数学模型,在此基础上,推导出了电网电压不平衡时双馈电机输出功率、电磁转矩以及网侧变频器电压和电流方程,研究了电网电压不平衡时双馈感应发电机的运行特性.研究表明,当电网电压存在负序分量时会导致双馈电机的电磁转矩存在2倍频波动,定子输出有功功率中有偶数次频率的波动,交直交变频器的网侧变频器的交流侧产生奇数次谐波,而直流侧电容电压产生偶数次纹波分量.仿真结果证明了理论分析的正确性.     

电网电压平衡下模块化多电平换流器的环流稳态分析

模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)内部环流的存在增大了桥臂电流的有效值和峰值,增加了子模块电容电压的波动幅度,影响电力电子器件的安全运行,因此,有必要对MMC内部环流特性进行分析.通过子模块电容电压变化的研究,从时域的角度建立描述环流特征的二阶微分方程.在稳态情况下通过近似处理方法求得微分方程的特解并忽略微分方程的通解,该特解主要是由直流分量和二次分量构成,可以有效地描述电网电压平衡下的环流稳态特性,并在PSCAD中搭建了5电平的MMC模型,仿真结果验证了理论分析的有效性与正确性.     

基于负序电流的配电网单相接地故障选线方法的研究

利用故障后系统中的负序电流进行单相接地故障选线的方法相对于基于故障后零序电流的选线方法有其优越性。提出用微分和积分移相提取负序电流,比较用移点法、微分法、积分法移相提取负序电流的优缺点,并利用提取得到的负序电流实时曲线进行故障选线。利用实时曲线故障后波形与故障前波形对应相减可以减小不平衡电流的影响,利用此差值电流中的暂态分量和工频分量,可以达到选取故障线路的目的。仿真分析结果表明,该方法在系统中存在不平衡电流等情况下都能可靠选出故障线路。     

基于细分迭代法的负序电压责任分摊计算

国标中以负序电压不平衡度评估公共连接点三相电压不平衡,仅是考察整个母线电压的不平衡情况,不能确定系统和用户侧分别引起电压不平衡的责任大小。为量化系统和用户单独在母线引起的电压不平衡责任中的负序电压责任,定义了系统侧、用户侧及各个用户的负序电压责任指标,基于正负零序分量解耦条件,分别针对单一不平衡源和多不平衡源情况建立复数域部分线性回归模型,并提出细分迭代法对模型进行求解,进而可实现系统和用户负序电压责任指标分摊计算。以仅含有一个不平衡源、同一位置两个不平衡源和不同位置的两个不平衡源,并考虑供电侧是否对称的情况仿真算例,验证了研究问题所提方法的准确性和可行性。     

不平衡电压下双馈发电机陷波滤波改进型矢量控制

通过建立双馈风力发电机在电网电压不平衡条件下的数学模型,对电压不平衡时双馈电机的功率、转子及网侧变频器电流瞬时值进行了分析,得出发电机在不平衡电压下定、转子及网侧电流会出现脉动,且风力发电机电流谐波分量较大,传统的矢量控制方法无法有效地抑制这些脉动和谐波.在风力发电机普遍不具备负序控制能力的前提下,提出了陷波滤波改进型矢量控制策略,并进行了仿真验证.结果表明,该陷波滤波改进型矢量控制策略能有效抑制电网电压不平衡引起的直流母线电压与转子电流的脉动,且有效降低了双馈风力发电机在不平衡电压下的谐波含量,提高了双馈风力机在系统电压不平衡时的稳定运行能力.     

电网电压不平衡条件下MMC控制策略的仿真比较研究

当电网电压不平衡时,交流侧的电流会出现不对称,有功功率和无功功率在模块化多电平变流器(MMC)外部出现二次波动,严重影响系统的稳定性和电源质量。因此,在电网电压不平衡条件下控制MMC是非常必要的。针对电网电压不平衡状态下的MMC交流侧三相电流不对称、有功功率二次脉动、无功功率二次脉动问题,对这3种控制目标下的参考电流分别进行了求解,并制定了传统PI控制、滑模控制、无源控制等控制策略。最后,在MATLAB/Simulink平台上仿真并比较3种控制策略的优缺点。     

电网不平衡下模块化多电平整流器控制策略

为解决目前电网不平衡下模块化多电平整流器存在负序电流以及电压二次谐波影响系统稳定性的问题,在传统单一正序电流内环控制方法存在有功功率扰动大、整流器直流侧电压存在二次谐波问题的基础上,提出了一种基于信号延时法和双电流内环控制结合的控制策略。该策略以电流指令算法为基础,对电流的正、负序分量进行分离并计算,采用PI调节器,实现对正、负序电流的无静差控制,也可以有效降低有功功率p(ωt)的扰动,有效抑制整流器直流侧电压的二次谐波。仿真实验结果表明,该控制策略具有较好的抑制效果。     

电网不平衡条件下PWM整流器正负序分量新计算方法

分析了传统的电网不平衡条件下电压型PWM整流器(VSR)控制系统正、负序分量的计算方法,针对所存在的问题提出了一种正、负序分量的计算方法——延迟法,并把它应用到三相无中线的PWM整流器控制系统中.该计算方法利用了正序和负序的特性来计算正、负序分量,通过实验证明该方法能缩短计算时间和有效降低VSR交流侧电流的不平衡度.     

同步发电机定子绕组匝间短路故障诊断研究

在对同步发电机定子绕组匝间短路故障负序电流分量产生机理进行分析的基础上,提出了以负序电流作为故障特征量,对同步发电机定子内部短路故障进行监测和诊断的方法。基于电路与电磁场有限元理论,建立同步发电机场路耦合数学模型,对半载运行下的同步发电机发生定子绕组匝间短路故障进行仿真,计算出故障发生前后三相电流相角差与幅值以及负序电流分量,并通过一台功率为24 kW的同步发电机实验数据验证了模型的精度与理论分析的合理性。同时,仿真分析了同一支路短路故障与不同支路短路故障等情况下对负序电流大小的影响,该结果对同步发电机定子绕组匝间短路故障的监测与诊断具有理论意义。