双馈风电机组的虚拟联轴控制与暂态能量传递

若虚拟同步机的振荡能量转移效率能够得到显著提升,风电机组抑制电网功率振荡将更具潜力。该文首先基于虚拟同步机模型,分析风电机组与同步发电机组间装配虚拟联轴器后的功角耦合关系,并建立含虚拟轴系的系统状态空间,利用根轨迹评估虚拟联轴器参数对系统稳定性的影响。其次,基于哈密顿原理,对比分析虚拟同步机及引入虚拟联轴刚度后,风电机组的振荡能量传递过程,获得风机与同步机之间能量完全传递的必要条件,并提出适于双馈风电机组的虚拟联轴控制策略。最后,通过含风电的两区互联系统验证风电机组经所提虚拟联轴器并入系统后,可以更高效的转移振荡能量,显著提升其阻尼功率振荡的能力。     

虚拟同步双馈风电机组的非线性联轴功率振荡抑制方法EI北大核心CSCD

虚拟同步机须面对复杂的振荡类型,具备宽频带抑振性能会使其更适于融入新型电力系统。该文首先分析传统虚拟同步控制时变速风电机组与同步发电机组间的线性轴系刚度耦合关系。其次,利用机组间的非线性功率耦合,引入轴系立方刚度,建立双馈风电并网系统的虚拟同步非线性联轴运动模型。结合最优带宽理论,分析风电并网系统处于线性和非线性联轴耦合时的功率振荡抑制带宽特性,提出双馈风电机组的非线性虚拟联轴控制方法,并完成控制器参数设计。最后,搭建风电高比例电网仿真系统,验证所提控制策略可有效拓展风机抑振带宽,避免谐振风险,提升其抑制功率振荡和频率变化的并网主动支撑性能。     

同步耦合双馈风机的虚拟惯量优化控制技术

双馈风电机组在同步并网时虚拟出的可控惯性将显著影响电网的动态特性,仍须通过优化控制减少其附加运行风险,充分发挥其控制潜力。该文首先建立引入虚拟同步控制后的双馈风电机组的动态模型,并分析双馈风机与同步发电机之间建立的虚拟同步耦合关系。在此基础上,构建双馈风机同步并网系统的能量函数,基于同步并网耦合关系提出双馈风电机组的变惯量优化控制策略,并借助控制参数对系统稳定性的影响分析,设置虚拟惯量参数范围。最后,搭建双馈风机同步并网系统进行仿真验证,双馈风机的虚拟惯量需要在合理范围内通过变惯量优化才能为并网系统提供可靠的动态稳定支撑。     

基于功率耦合的双馈风机并网系统同步控制技术

双馈风机处于虚拟同步运行时与同步发电机的功率耦合关系是合理设计控制参数、降低附加运行风险的关键。建立双馈风机并网系统的动态模型,分析处于虚拟同步运行时的双馈风机与同步发电机之间的功率耦合关系。分析风机同步并网耦合关系及控制参数对稳定性的影响,并引入耦合系数。基于此,提出基于功率耦合的双馈风机同步并网优化控制策略,通过动态调整风机虚拟惯量使双馈风机同步并网系统处于稳定运行区域,从而降低运行风险。最后,通过搭建双馈风机同步并网仿真系统验证了风电机组能够根据系统运行状态的动态变化提供虚拟惯量响应,从而为并网系统提供可靠的动态稳定支撑。     

风电场中STATCOM抑制系统功率振荡

含虚拟惯量控制的风电场给系统的小干扰稳定带来了新的影响,在此背景下,研究利用风电场配置的静止同步补偿器(STATCOM)附加阻尼控制对电力系统低频振荡的抑制。利用阻尼转矩法分析了虚拟惯量控制对风电并网系统阻尼特性的影响,提出利用风电场中配置的STATCOM增强系统动态稳定的控制策略。基于自抗扰理论设计了STATCOM附加阻尼控制器,以改善系统阻尼特性。基于DIg SILENT平台搭建典型的4机2区域系统进行仿真,仿真结果验证了具有附加自抗扰阻尼控制作用的STATCOM能有效地阻尼系统功率振荡。     

双馈风电机组系统功率响应特性建模方法

为分析双馈风电机组并网特性,建立其并网点处功率响应特性的准确模型极为重要.文中提出一种建模方法以解决双馈风电机组并网点处功率响应特性的建模问题.首先,针对双馈风电机组的矢量控制与虚拟同步机控制,分别进行功率响应特性建模及分析.然后,基于对双馈风电机组施加功率指令扰动得到的并网点处功率响应数据,提出阻尼最小二乘法中阻尼因...     

基于一致性算法的并联虚拟同步机系统小信号模型分析

虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)控制技术使低惯性的电力电子逆变器模拟同步发电机转子的工作过程,在改善系统的动态特性的同时,不可避免地引入有功功率振荡的问题,特别是在多个VSG并联的情形下,VSGs之间较低的互阻尼将使振荡更加严峻。对于这一问题,该文提出一种基于一致性算法的二次调频控制策略,有效抑制并联VSGs系统的功率振荡。然后,使用小信号建模的方法,分别从线路和控制2个层面建立4-VSGs系统的局部模型,分析功率源之间的交互机理以及线路结构与控制结构的相关参数对功率振荡的灵敏度。最后,通过仿真结果验证了小信号分析的结论,揭示了并联VSGs功率振荡的产生机理,给出了控制器参数的设置建议。     

双馈风电场并网次同步振荡分析与抑制方法研究

针对风电场引发的次同步振荡问题,研究了产生机理,并提出了抑制方法.建立了双馈风电场经串补线路并网的小信号模型,基于特征值分析法和相关因子对振荡模态和机理进行分析.结果表明,线路串补度过高是引起次同步振荡的主要原因.提出采用避开谐振点、提高电气阻尼的方法抑制次同步振荡.     

基于功率解耦控制的虚拟同步发电机功率振荡抑制策略

针对并网模式下虚拟同步发电机（VSG）因阻感性线路造成功率耦合加剧功率振荡的问题,提出一种基于功率解耦控制的虚拟同步发电机功率振荡抑制策略。首先分析了功率耦合及加剧振荡的机理,其次提出可抵消物理线路功率耦合特性的前馈功率解耦策略,该控制策略可独立调节有功和无功功率,减弱因其交互影响而加剧功率振荡的问题,摆脱了依赖“功率角为零”假设才实现的近似解耦方法。最后,搭建仿真模型验证所提控制策略的有效性及合理性。     

双馈风电机组参与次同步振荡分析及抑制技术

近年来,随着风电机组装机容量不断扩大,风电机组的振荡问题也日益凸显。这里针对双馈风电机组(DFIG)参与系统次同步振荡进行了理论分析,双馈风机的次同步振荡类型为双馈电机并网控制参与的感应发电机效应。借鉴了常规同步机组的电力系统稳定器以及抑制高频谐振的有源阻尼策略提出了次同步虚拟电阻策略,以华北某大规模风电汇集区域发生双馈-串补次同步振荡为原型,搭建了风电机组并网等值仿真模型,在此基础上分别进行了电磁暂态时域仿真及半实物测试,测试结果表明,该策略可将次同步成分衰减为振荡时的10%以内,同时不会对机组的低电压穿越、电能质量、电网适应性等功能造成影响。     

基于自适应虚拟阻抗的虚拟同步机功率解耦控制策略

伴随着分布式能源渗透率的提高,电力系统中同步发电机的装机比例逐渐减小,电力系统的稳定性日益受到挑战,其稳定性分析方法与提高措施均亟待研究。虚拟同步机(VSG)能够在一定程度上为系统提供惯性和阻尼,被视为提高系统稳定性的重要措施。然而,VSG通常接入中低压配电网,不仅呈阻感特性的线路阻抗会造成功率耦合,而且功角过大也会造成功率解耦控制困难。文中分析了线路阻抗及功角所造成的功率耦合机理,并通过建立VSG并网时功率与频率的响应模型,发现有功功率的大幅度增加或电网频率下降都会造成功角变大、无功功率控制出现显著偏离的情况,为此提出了基于自适应虚拟阻抗的VSG功率解耦控制策略。最后,利用PSCAD/EMTDC搭建VSG并网模型,验证了所提出解耦控制策略的正确性与有效性。     

多机系统中可控串补(TCSC)抑制功率振荡的研究

以实际多机系统为对象，深入研究了可控串补抑制功率振荡的规律。在互联系统中，可控串补应该按照区间主振荡模式控制，当等效惯性中心间转速差为正时容抗值为最大值，转速差为负时容抗值为最小值，这样可以在最小时间内阻尼功率振荡。在长距离输电系统中，抑制功率振荡应该按照主振荡模式控制。     

双馈风电场抑制系统次同步振荡分析及控制策略

为挖掘大容量风电场参与系统次同步振荡的抑制能力,提出双馈风电场抑制系统次同步振荡的机理研究及其附加阻尼控制策略对比分析。首先,建立汽轮发电机轴系多质量块的数学模型,引入风场输出功率与汽轮发电机转速之间的传递函数,推导了双馈风电场有功功率和无功功率调节对系统阻尼系数的表达式,并分析提供正阻尼的范围。其次,基于汽轮发电机转速信号以及系统正阻尼条件,对比例积分微分相位补偿控制环节及其参数进行优化,分别研究基于双馈风电场有功功率或无功功率环的附加阻尼优化控制策略。最后,以含双馈风电场的IEEE第一标准测试系统为例,对基于有功功率和无功功率附加阻尼优化控制策略的次同步振荡效果进行比较。理论分析和时域仿真结果表明,推导的基于风电场有功功率和无功功率的阻尼系数表达式可有效分析双馈风电场对系统次同步振荡的作用机理,且基于风电场的有功功率或无功功率附加阻尼优化控制策略都能在全次同步频段内提供有效正阻尼。     

多机电力系统强迫功率振荡稳态响应特性分析

采用复模态叠加方法推导了多机电力系统强迫功率振荡的稳态响应,分析了多机电力系统强迫功率振荡发生共振的条件及其振荡大小的主要影响因素.通过讨论多机弱阻尼系统共振情况下强迫功率振荡稳态响应与传统的负阻尼低频振荡响应的相似和不同之处,阐述了对多机系统强迫功率振荡稳态响应特性的一些基本认识,有助于更好地理解强迫功率振荡理论及其振荡分布特性.分别通过2区4机系统和新英格兰10机39节点系统的仿真分析对这些特性进行了验证.     

考虑双馈风电机组变流器控制参数的风电场内机组振荡分析

在风电场内,风电机组变流器控制参数设置不当可能会引发该机组及其他机组的功率振荡,威胁电力系统的正常运行.为了研究变流器控制参数对风电场内机组振荡的影响,以双馈风电机组为例,首先考虑变流器控制参数推导机组的能量函数.然后,分析变流器控制参数对机组能流功率和能量消耗的影响.接着,针对风电场内机组变流器控制参数的不同,研究风...     

混合串补抑制双馈风电场次同步振荡研究

随着串联电容补偿输电在风电并网工程中的推广应用,国内外部分双馈风电场(doubly fed induction generator,DFIG)面临着严峻的次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)问题。为抑制DFIG风电场所面临的SSO问题,文中利用由静态同步串联补偿器(static synchronous series compensatory,SSSC)和固定电容器组成的混合串联补偿装置来实现风电场的并网,并提出了一种混合串补装置换流器附加控制抑制风电场SSO的方法;最后,采用时域仿真的方法验证了混合串补装置附加控制抑制DFIG风电场SSO的有效性,仿真结果同时表明,所设计的附加控制器不会对混合串补装置的运行产生不利影响。文中研究可为DFIG风电场并网系统的设计及SSO抑制提供参考。     

多轴同步系统模糊补偿虚拟主轴偏差耦合控制

在多轴同步系统中,同步控制的目标包括降低同步误差,减小跟踪误差。针对普通偏差耦合控制在实际应用中的问题,对其结构进行改进。该结构通过引入虚拟主轴,虚拟主轴在参考各轴反馈转速的同时,同步完成各轴转速给定补偿,优化了同步控制性能,简化了转速补偿结构。然后,通过结合模糊补偿,可自适应修正控制参数。最后,通过机构运动进行了试验验证,试验结果表明该控制方法相对传统偏差耦合控制结构,在简化系统结构的同时,可进一步提高同步控制性能,在存在负载扰动的运行工况下,可有效降低跟踪误差。该方法也为相关领域的同步控制提供了参考。