基于混合仿真的逆变器并网测试平台设计与实现

提出基于混合仿真的逆变器并网测试平台,它由数字仿真器(RTDS)和功率接口装置及被测设备组成。在并网点处模拟电压暂降、不平衡运行及谐波扰动等电网故障,测试并网逆变器的并网性能,测试结果验证了混合仿真平台的正确性与可靠性。该平台的建立有利于对新能源设备及逆变器的建模和仿真,为研究与测试并网逆变器的并网特性,暂态特性与控制提供实时的仿真基础。     

含制氢储能的混合传动风电系统建模与运行特性分析

带有发电机前端调速装置的混合传动风电系统可以在没有电力电子变频设备的情况下与电网友好连接,有望解决现有主流变速恒频并网风电机组存在的无功损耗大、低电压穿越能力弱、输出电能质量和动态稳定性不高等问题。为了进一步提高风电机组的并网运行性能,提出一种含制氢储能的混合传动风电系统的基本架构,并对所提系统的能量传输机理与数值建模方法进行详细研究。搭建1.5 MW含制氢储能的混合传动风电系统的仿真模型,并利用物理试验对仿真模型进行原理验证。在随机变化风速输入和电网电压故障下,对所提系统的运行特性展开深入研究,结果表明含制氢储能的混合传动风电系统不仅可以有效平抑输出功率的波动,还可以提高系统的故障穿越能力和持续运行稳定性。     

集成嵌入式储能的双馈风力发电系统功率控制

风能输出功率的波动性和间歇性源于原动力风的自然特性,其接入系统会给电网稳定性和电能质量带来不利的影响.结合双馈发电系统采用背靠背变流器且具有直流母线的特点,提出一种基于嵌入式能量存储系统抑制风电出力波动的控制方法.该储能系统不仅电气上可嵌入双馈系统直流侧,而且物理上也可嵌入实际系统,其灵活的功率吞吐能力可依据风速变化补偿双馈发电系统输入电网的功率波动.设计了相应的控制策略,通过经典风力四分量模型和电网电压降落的仿真算例,对集成嵌入式能量存储的双馈发电系统的运行特性进行了仿真.仿真结果表明,所提出的拓扑结构和功率控制策略能够很好地改善并网风力发电系统的电能质量和稳定性.     

±800kV直流系统数字物理实验平台构建

特高压直流输电系统含有大规模的电力电子器件,传统数字仿真无法真实模拟实际工程的多类型工况,必须使用物理实验的方式对相关拓扑、算法进行验证。此处提出了一种特高压直流输电数字物理混合实验平台的构建方案,在数字系统构建如风电场的交流系统仿真模型,在物理侧搭建特高压直流输电系统物理样机平台,并提出了新型功率接口算法以连接数字侧及物理侧。该平台可以有效模拟实际工程的动态特性,能够为相关设备及理论提供良好的工程适用性验证环境。     

风电场VSC-HVDC并网不平衡运行改善控制策略

风电场柔性高压直流输电(VSC-HVDC)系统交流不平衡运行时,并网输出功率存在二倍电网频率波动,并网电压、电流波形畸变,恶化风电场并网的电能质量。为改善风电柔性高压直流输电系统在交流不平衡状况下的并网性能,针对双馈风电场侧交流不平衡运行状况提出了一种改善控制策略。该改善控制策略在计及相关平波电抗器、变压器等值阻抗影响的基础上,建立了风电场VSC-HVDC系统不平衡运行数学模型,并提出基于正负序双dq解耦轴系下的正负序控制给定电流策略。最后,通过Matlab/Simulink仿真平台对比仿真引入改善控制策略前后的系统运行性能,对比结果表明所提改善控制策略可以有效抑制风电场并网功率波动,改善系统并网电压、电流波形。     

含风电场的电力系统频率特性动态仿真分析

针对风电接入电力系统后对其稳定性的影响问题,阐述了含风电的电力系统动态仿真模型(风电机组模型包括恒速异步风电机组和双馈变速风电机组),仿真分析了电网侧发生扰动及风电场侧发生扰动情况下风电系统的频率响应过程,以及风电并网运行对系统频率的时空分布特性的影响。仿真结果表明,电网侧发生扰动及风电场侧发生扰动情况下,两种不同风电机组对系统频率的作用及影响不同,风电并网运行对频率的时空分布特性产生了重要影响。     

大型分布式电源建模分析与并网特性研究

详细分析了大中型光伏电站并网原理,确立了光伏逆变器的数学模型和电网分布参数模型,从而进一步分析其并网特性。研究了大型光伏发电系统和薄弱电网并列运行的特性,着重分析了大中型光伏电站在薄弱电网环境下输出电压、电流谐波等电能质量特性。根据采用传统控制算法的三相光伏逆变器仿真结果和实际运行数据,提出基于空间矢量理论的三相光伏逆变器控制算法,可有效降低光伏并网输出电压、电流谐波,增强光伏并网可靠性。理论分析和部分运行结果证明了并网特性的正确性。     

基于RTDS的光伏逆变器接入薄弱电网仿真测试及研究

采用物理试验平台对光伏逆变器进行功能验证,存在测试工况少而无法反映各种极端工况的问题.采用数字物理混合的半实物仿真方法,能够便捷提供准确的实验条件且风险可控,试验成本低.通过研究薄弱电网的电气特性,基于实时数字仿真(RTDS)系统搭建薄弱电网下的光伏并网系统硬件在环仿真平台,并基于该平台开展低电压穿越及高电压穿越测试....     

基于RT-LAB的风电并网混合仿真系统

本文设计了一个风电并网混合仿真的实验系统,该实验系统结合实际的风力发电物理设备,以及RT-LAB实时电力仿真平台,通过实际系统与数字仿真系统中并网点电压、电流的耦合,将实际风电系统嵌入到电力仿真系统中,完成了风电并网数/模混合仿真的研究。通过观测该实验系统中并网点电压、电流等参数的变化可以研究风力发电系统接入电网后整个电力系统的动态特性,以及两者之间的相互影响和相互作用。本文以双馈感应风力发电机组并网控制为例构建了混合仿真系统,通过实验验证了所设计方案的可行性与有效性。     

光伏和储能并网物理数字混合仿真实验系统方案

分析了物理数字混合仿真的原理,介绍了一种由光伏阵列、储能电池和RTDS实时数字仿真系统等设备共同组成的仿真实验平台。将实际的光伏电站特征信息接入数字仿真系统,研究光伏电站接入电网后系统稳定特性的变化。对混合仿真系统中物理数字接口进行了详细说明,提出了混合仿真实验的流程,通过实例验证了方案的正确性。     

配电网电能质量测试系统的设计与仿真

针对目前几种电能质量干扰发生装置的模型存在的不足之处,提出了一种基于电力电子技术的电能质量干扰源设计方案。采用DSP控制器、三相PWM有源可控整流和可控逆变控制技术,结合不对称与高谐波条件下的MRF补偿算法,以15 kVA 容量为例对加入干扰源的配电网动模系统进行了仿真分析。仿真结果表明,加入干扰源的动模系统可以模拟多种电能质量干扰环境,并且可用于大功率场合,运行经济,效益较好,较好地满足了对电能质量控制治理设备测试的有效性和实用性要求。     

不对称故障条件下并网光伏逆变器峰值电流抑制策略

不对称故障在电网实际运行过程中时有发生,其导致的输出电流峰值较大的问题严重影响了光伏发电系统的可靠运行。首先对不对称故障条件下并网光伏逆变器输出电流峰值过大的机理进行了分析,进而提出了一种考虑输出电流峰值的参考电流算法,在已有参考电流算法中加入多个调节参数,能够对输出电流峰值和功率波动进行调节。在所提出改进参考电流算法基础上,提出了一种有功无功协调控制策略,有效解决了不对称故障条件下并网光伏逆变器的过流问题,拓展了光伏系统的有功输出能力。通过在PSCAD/EMTDC中建立仿真模型验证了所提出控制策略的正确性。     

基于VSC-HVDC并网的光伏电站启动控制及优化方法的研究

随着近年来能源危机的日益加重以及部分地区供电紧张、能源分布不合理问题,光伏电站经VSC-HVDC(voltage source converter-high voltage direct current)并网已经成为一种迫切的需求。首先研究得出并网系统的整个启动控制过程,并提出了定交流母线电压控制与定直流电压-功率斜率控制相结合的启动控制策略,缓解并网系统启动时电流电压的大幅度波动对自身和电网带来的冲击。仿真结果显示,该启动控制过程与控制策略的结合能够实现系统无冲击启动并正常进入额定工况稳定运行。随后根据光照强度随机性的特点,提出混合粒子群算法对并网系统的控制器进行优化,平抑光伏电站并网时的功率波动。仿真结果显示,该算法优于单一的粒子群算法,平抑光伏电站输出功率波动的效果更加显著。     

针对电网阻抗的大型光伏并网系统稳定性分析与提高策略

大型光伏并网系统中,一般采用多逆变器并联结构来提高总的光伏并网系统的容量。由于光伏电站的结构特点,随着并网容量的增加,电网阻抗值相对于某一个光伏发电单元而言将会被等效放大,从而导致逆变器控制策略失效且并网失败。文中在光伏并网系统开关平均模型的基础上,详细分析了电网阻抗对于逆变器输出电压和电流的影响,并针对电网阻抗导致的光伏并网系统的不稳定现象,采用虚拟阻抗思想,通过输出电流反馈,实现指令电流与输出电流的协调配合,等效消除电网阻抗对并网电压稳定性和并网电能质量的影响,从而保证系统的稳定运行。最后,通过仿真分析和试验验证了理论分析的正确性。     

光伏电站低电压穿越技术研究

针对大规模光伏电站在电网故障或扰动时突然脱网造成的严重后果,提出了一种光伏电站低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)控制策略,详细分析了基于正负序同步旋转坐标系的并网逆变器控制策略以及LVRT有功电流和无功电流协调控制的实现方法。以单相电压跌落故障为例,进行了仿真和实验研究,结果表明所提出的控制策略不仅能保证并网逆变器在电压跌落期间输出不过流,而且能够向电网发出一定的无功功率以支撑并网点电压的恢复,实现低电压穿越。     

基于暂态阻尼增强的改进VSG控制策略

针对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)并网运行时在有功指令和电网频率扰动下存在输出有功暂态振荡问题,提出了一种基于暂态阻尼增强的改进VSG控制策略。首先,基于状态反馈理论,分析了所提控制方法的物理意义,即该策略是通过在常规VSG有功控制环中加入角频率和电磁功率的高频分量来增强系统暂态阻尼。然后,基于所提的控制方法,建立了系统的有功控制环闭环小信号模型,并通过对系统特征根的根轨迹进行分析揭示了所提控制方法对VSG有功功率振荡抑制的影响。并给出了各状态反馈参数的设计准则,指导了反馈系数的设计。所提控制策略能有效抑制有功指令突变和电网频率突变时VSG输出有功功率振荡,并且不会影响系统的稳态特性。最后,通过仿真和实验对比分析,表明所提控制方法具有更好的有功功率振荡抑制效果,并且能消除稳态偏差,且适用于不同电网强度。     

电能质量设备实验方法及实验平台

针对电能质量设备的特点和难以仿真、实验等问题,提出了一种基于智能机器人思想的电能质量设备试验方法及综合实验平台.综合实验平台采用大功率电力电子装置取代传统的功率放大器,在提高接口电气参数的同时,实现大容量功率吞吐,解决了数字-物理混合仿真中功率放大器的性能限制问题;将平台视为智能机器人,按照机器人的感知、规划、执行3个部分对平台结构和功能进行划分,平台机器人根据感知到的系统信息,规划下一步的运行,通过执行单元付诸实现;利用实验过程的可重复性及平台机器人的自学能力,通过多次实验逐步逼近的方法,使实验过程最终到达所要求的运行条件,平台根据符合实验要求的参数,分析电能质量设备的性能,完成实验过程.     

基于DIgSILENT的并网光伏发电系统的建模与仿真

基于DIgSILENT仿真平台搭建了适用于动态仿真的并网光伏发电系统的工程用数学模型,包含了光伏阵列、逆变器及其控制系统模型。该系统采用电压外环电流内环的双闭环控制方法,直流电压外环用于实现光伏电池最大功率点跟踪,交流电压外环用于控制输出的无功功率。最后,结合算例,研究了实际光照强度变化、电网有功调度及电网电压跌落时光伏系统的输出特性。仿真结果表明,采用的仿真分析方法切实有效,模型输出与实际输出基本相似。该模型能够很好地实现最大功率跟踪、快速地响应电网调度指令,电网电压跌落时还可提供一定的无功功率,可用于实际光伏发电系统的并网分析,为实际工程研究奠定了基础。     

大容量岸电系统接入电网的影响及优化策略研究

针对大容量岸电系统并网给电网运行带来的负荷波动大、电能质量差等一系列问题,提出了一种经济高效的补偿方案,旨在提高电网运行的稳定性和安全性。通过研究大容量岸电接入后电网的稳定性,包括岸电功率的波动性,对电网无功功率分布的影响以及系统电压、网损、潮流分布的影响等,建立了大容量岸电的出力模型,对船舶负荷接入的配电网运行状态进行了仿真。仿真结果表明,该方案可提高岸电接入系统的安全稳定性和电能质量,为促进岸电的快速发展和绿色港口的建设提供参考。