计及直流电网潮流优化的新型虚拟同步控制策略

维持直流电压稳定和实现站间功率协调是柔性直流电网控制的基本要求。针对柔性直流电网,提出了具备潮流优化能力的新型虚拟同步(Virtual Synchronous Generator, VSG)控制策略。引入下垂裕度调节的输出值作为VSG的机械转矩,直流电网定电压站超出调节裕度后,新型VSG控制换流站具备后备定电压能力,响应故障后电压变化,加快恢复过程;当故障引起潮流变化时,通过优化算法配置新型VSG有功功率及电压指令,实现潮流优化。最后在PSCAD/EMTDC中进行仿真分析,验证了该控制策略提高直流电网动态响应能力及故障恢复速度的有效性。     

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.     

基于改进虚拟同步发电机的预同步并网控制研究

针对虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)技术在动态过程中易引起功率振荡和频率波动甚至越界的情况，提出一种改进的VSG控制策略，在有功-频率控制器中加入一个微分环节，增大了系统阻尼，有效解决了功率超调的问题。并对所提出改进VSG控制离/并网的预同步控制策略进行研究，在VSG输出端和电网端中间加入一个虚拟阻抗，通过控制实现VSG输出电压和电网电压频率、电压幅值和相位的同步，实现VSG系统从离网到并网的切换，加快了同步速度。通过MATLAB/Simulink搭建了基于改进VSG控制的离/并网模型，仿真所得结果证明了所提控制方法的正确性和有效性。     

电网电压不平衡跌落下两级式光伏并网系统直压控制策略

两级式光伏并网系统将光伏电能汇集至低压直流母线,通过并网逆变器送入交流电网,低压直流母线能满足本地负载需求,实现光伏就地消纳,而且相比传统分散逆变、就地并网的方案具有更高的发电能效。两级式光伏并网系统在交流电网电压发生不平衡跌落时,存在低压直流母线电压上升以及母线电压二倍频波动问题。电压上升可能导致光伏脱网,不满足光伏并网的低电压穿越要求;电压上升及二倍频波动也不利于直流负载的稳定工作。为了稳定电网电压不平衡跌落下直流母线电压,针对前级DC/DC(direct current to direct current)变换器采用了最大功率点跟踪与定低压直流母线电压控制模式切换策略,并在此基础上增加了比例谐振控制,解决了低压直流母线电压上升及二倍频波动问题,保证了电压的稳定,提高了电能质量。以电网电压发生单相跌落为例,进行了仿真和试验验证,结果证明了该控制策略的有效性。     

直驱风电系统低电压运行特性研究

针对永磁直驱风电系统,分析了机侧和网侧变流器的控制策略。为增强风电系统低电压穿越的能力,提出一种网侧变流器运行于无功优先输出模式的控制策略。在电网电压跌落时,风电机组可依据国网公司并网技术规范要求的电网的无功电流需求以及电网电压的跌落深度迅速向电网提供无功支撑,提升电网电压。仿真结果表明该控制策略可有效提高永磁直驱风电系统的低电压穿越能力。     

典型电网故障下双馈风力发电系统仿真与分析

基于双PWM变频器,建立了双馈风力发电系统的数学模型,给出了转子侧变频器和网侧变频器的电压前馈控制策略,实现了双馈发电机的解耦控制和并网.利用MATLAB SIMULINK建立了仿真模型并对双馈风力发电系统在网侧单相接地、相间短路、电压跌落、电压不平衡等典型故障下进行了仿真.仿真结果验证了该模型的合理性及控制策略的正确...     

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.     

基于径向基神经网络的参数协同自适应VSG控制策略

采用虚拟同步发电机（VSG）控制策略的并网逆变器可为分布式能源提供必要的惯性阻尼特性，以支撑电网频率。VSG的动态响应特性与惯量和阻尼的设定密切相关。首先，建立VSG控制模型，分析惯量和阻尼对系统动态响应指标的影响，并给出了VSG参数的计算方法。其次，结合径向基神经网络提出了一种参数协同自适应VSG控制策略，自适应调节惯量和阻尼参数来应对系统功率变化、负荷扰动及频率偏移。最后，通过MATLAB/Simulink仿真，验证所提策略的有效性和优越性。     

孤岛运行光储微电网控制策略研究

光储微电网孤岛运行时存在电能质量差、系统稳定性差等问题。系统的控制策略多为基于PI控制的双闭环控制算法,导致动态响应速度慢。针对这一问题,提出了一种考虑新能源波动的多步预测有限集模型预测控制（FCS-MPC）策略。首先,对DC-DC变换器采用稳压控制,为逆变器提供稳定的直流电压提高系统的稳定性;然后,对光伏逆变器采用恒功率控制策略维持稳定的功率输出,对储能逆变器采用基于多步长改进模型预测控制（MPC）的下垂控制,以实现对参考电压的快速跟踪及负荷功率的合理分配,而且多步长改进MPC可降低传统MPC的预测误差,提高系统的稳定性;最后,利用MATLAB搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于PR控制器的改进型虚拟同步发电机技术

电压控制型虚拟同步发电机技术(VSG)和电流控制型虚拟同步发电机技术是目前较主流的2种虚拟同步发电机技术。针对原有VSG技术对有功功率和无功功率的跟踪特性较差问题,提出一种改进型VSG技术。通过嵌入PR控制器,一方面可对有功功率和无功功率进行前馈补偿,以改善原有VSG的功率跟踪特性,使其能更好地适应并网,另一方面能实现在特殊情况下由改进的VSG平滑切换到原有VSG,以适应频率、电压快速变化的电网。在RT-LAB半实物仿真平台的实验验证了所提控制策略的正确性和可行性。     

基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器控制策略

针对采用常规恒功率控制方式下的光伏并网逆变器缺乏电压和频率动态调节能力的问题,提出一种基于虚拟同步发电机(VSG)的光伏并网逆变器控制策略.根据同步发电机的原理,建立同步发电机的并网等效电路和矢量关系表达式,设计了有功频率控制算法和无功电压控制算法,搭建了虚拟同步发电机控制策略下的光伏发电系统.在Matlab/simulink环境中建立了10 k W的光伏并网系统.仿真结果表明,基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器具有与同步发电机相似的调频调压特性,能够较好地适应电网运行要求.     

虚拟同步发电机与同步发电机动态特性的比较分析

针对虚拟同步发电机(VSG)与同步发电机并联混合供电配合困难问题,需明确VSG与同步发电机动态性能上的差异。首先介绍了VSG控制原理,并建立数学模型,同时在数学推导的基础上,从惯量功率和频率动态响应两方面对逆变器与同步发电机动态性能进行分析。针对动态特性的不同,根据频率响应时间及功率震荡程度重新整定VSG控制参数,以减少两者动态特性差异。最后通过仿真分析指出,VSG在不同运行工况下所需要的转动惯量不同,通过调整控制参数使VSG控制的逆变器动态特性更加接近同步发电机的,甚至优于同步发电机的。     

基于相位补偿和交叉前馈补偿的VSG功率振荡抑制策略

针对虚拟同步发电机（VSG）潜在的同步频率处功率振荡问题,建立二阶VSG的小信号动态模型,分析VSG输出功率与虚拟电动势、功角的关系,指出较小的线路阻抗比R/X使控制系统在同步频率处存在谐振点,且引入的180°的滞后相位降低了系统稳定性,促进了功率振荡的产生.通过建立VSG控制环的频域模型,分析小线路阻抗比时功率控制参数对功率振荡的影响,给出功率耦合与稳定性的关系.根据功率振荡的产生机理及模型分析,引入相位补偿和交叉前馈补偿的2种补偿策略来抑制同步频率处的功率振荡.通过搭建的仿真模型,验证VSG存在的功率振荡现象以及2种补偿抑制策略的有效性.     

基于STATCOM的自励异步发电机不对称负载控制

针对独立自励异步发电机(SEIG)加载后电压和频率聚降的问题,提出了一种带储能装置的静止同步补偿器(STATCOM)对其进行并联补偿,以维持负载后机端电压和频率的稳定.基于自然坐标系的控制策略,实现STATCOM有功和无功的解耦控制,达到稳压稳频的目的.为了减小不对称负载电流对发电系统造成的危害,在三相参考电流中注入定子电流负序分量加以抑制.该控制策略在d SPACE+Quanser8实验平台上进行验证,结果表明,所采用的控制策略能有效提高异步发电机的负载能力和电能质量.     

直驱永磁风电机组低电压穿越的一种控制策略

为提高并网直驱永磁风电机组低电压穿越运行能力,提出一种适用于双PWM变换器并网的永磁直驱风电机组低电压穿越运行的电机侧及电网侧变换器协调控制策略。电网电压跌落时,根据输入电网的电磁功率的变化控制电机侧变换器来限制发电机的电磁功率以平衡输入直流侧电容的功率,稳定直流侧电压;根据电网电压跌落深度控制电网侧变换器,提供一定的无功电流,有利于电网电压稳定与恢复,提高风电机组的低电压穿越能力。仿真结果表明,所提控制方案无需硬件装置,能有效实现永磁直驱风电机组的低电压穿越运行。     

考虑电网支撑能力约束的煤电退役与调相机配置协调策略

为了尽可能减少煤电机组退役和大规模非同步电源馈入对受端电网安全稳定运行的影响,本文在兼顾电网支撑能力约束的基础上提出了煤电退役与调相机配置协调策略。首先,构建了煤电机组对直流落点的无功支撑系数指标,并综合考虑机组役龄、污染物排放量、煤耗率等常规因素确定受端电网煤电机组的退役优先级顺序。进而,基于预想故障下系统的最大频率变化率和极值频率偏差约束得到煤电机组可退役的最大容量,形成相应的煤电机组退役策略。然后,提出了基于二分法的同步调相机配置策略,该策略可以对投建调相机的容量和选址进行决策,通过在煤电退役路径中协调配置调相机,确保受端电网的电压支撑能力满足要求。最后,在受端电网配置调相机后,对煤电机组可退役的最大容量进行同步更新,并对煤电机组退役策略进行相应的调整,实现煤电机组退役和调相机配置的相互协调。基于改进的IEEE 39节点系统和河南电网规划系统开展了仿真分析,根据多馈入短路比和预想故障下的暂态仿真结果可知,在煤电机组退役容量相同的情况下,与传统的煤电机组退役策略相比,本文所提策略确定的煤电机组退役顺序可以有效降低机组退役对受端电网静态电压稳定性的影响,并且可以降低大扰动故障下对受端电网暂态电压稳定性的影响。     

考虑储能SOC的RBF自适应VSG控制策略

采用虚拟同步发电机(VSG)控制策略的并网逆变器可为分布式能源提供必要的惯性阻尼特性,以支撑电网频率。VSG的惯量和阻尼特性均受储能荷电状态(SOC)约束,因此有必要维持储能SOC水平,避免储能VSG失去惯量阻尼特性。设计了基于SOC的储能充放电系数,结合径向基函数(RBF)神经网络控制,提出了一种储能VSG参数自适应控制策略,并通过MATLAB/Simulink仿真,验证了所提策略的有效性和优越性。     

电网电压对称跌落下Z源永磁直驱风电系统的 运行与控制研究

在Z源风力发电系统中,当电网电压发生对称跌落时,会导致Z源网络电容电压上升和交流侧过电流,严重威胁风电机组和变流器的安全,破坏系统的稳定运行。针对这一问题,提出一种适用于Z源永磁直驱发电系统在电网电压对称跌落情况下的故障穿越策略。详细分析了Z源永磁直驱系统的工作原理,建立了Z源逆变器的数学模型。在电网电压正常情况下,运用Z源电容电压外环控制和电流内环控制的双闭环控制策略,实现Z源风力发电系统的单位功率因数并网运行;在电网电压发生三相对称跌落的情况下,分析功率流动情况,将耗能crowbar电路并联在Z源网络输入端,以实现系统的低电压穿越,从而保持恒定的Z源电容电压和稳定的交流侧电流。最后,在Matlab/Simulink中搭建模型进行系统仿真,仿真结果验证了所提方法的有效性。