不对称故障下考虑电压跌落程度的新能源逆变器控制策略

电网发生不对称故障会影响新能源并网系统可靠运行,严重情况下还会存在切机风险。针对上述问题,提出一种不对称故障下考虑电压跌落程度的电压支撑策略。首先根据逆变器在不对称故障下的输出特性,分析了对公共连接点(point of common coupling, PCC)电压的支撑原理。然后推导了任意不对称故障下PCC电压幅值的通式,进而分析了改变无功电流注入方式的临界点。最后在上述基础上,以逆变器输出电流峰值和已利用容量为约束条件,分别对3种典型的不对称故障进行了分析。确定了每种故障在不同电压跌落阶段的最优无功电流,并推导了各电压跌落阶段的电流参考值计算公式。仿真验证了所提控制策略的有效性与优越性。     

不平衡电压跌落下新能源场站的主动电压支撑控制

电网电压跌落时,静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)和逆变型新能源都能够主动支撑电网电压,但存在支撑能力不足、电流越限等运行风险.根据新能源场站的实际无功配置情况,提出了一种基于静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)与新能源发电单元的无功协调控制策略,提高了新能...     

新能源发电系统并网逆变器的高电压穿越控制策略

电网电压的骤升会带来新能源发电系统并网逆变器(grid-connected inverter,GCI)控制裕度的下降,如若失控则会导致能量由电网倒灌进入逆变器进而引发直流侧过压或过流。为改善电网电压骤升对GCI所造成的暂态冲击,确保其安全并网运行,该文提出一种GCI高电压穿越(high voltage ride-through,HVRT)控制策略。首先分析容量限制条件下GCI的电流控制能力,讨论不同电网电压骤升幅度情况下GCI的可控区。在此基础上,设计基于电网电压和发电侧负载电流信息的直流母线电压参考值自适应调节算法,以确保电网电压骤升期间GCI的可控性。最后,结合感性无功电流控制,给出GCI的HVRT方案。仿真和实验结果验证了GCI控制能力分析的正确性和所提出控制策略的有效性。     

不对称电压跌落下虚拟同步机改进低电压穿越控制策略

虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator, VSG)是提高以新能源为主体的新型电力系统稳定性的有效途径。应用于逆变型新能源(Inverter-Interfaced Renewable Generation, IIRG)并网的虚拟同步机在不对称电压跌落情况下可能丧失VSG特性,并因低压穿越能力不足或电压电流越限而导致切机,危害电力系统安全稳定运行。对此,提出了一种新型VSG控制策略。该方法在不对称电压跌落情况下,既能持续提供系统惯性和阻尼,又能提供主动电压支撑,有效提高VSG低压穿越能力,并保证扰动下的系统稳定性。首先,分析了传统VSG在不平衡电压跌落情况下的响应特性。然后,提出了一种基于平衡电流的改进VSG控制结构,将传统VSG单电流环控制改为双电流环控制,维持VSG在电压跌落条件下的惯性阻尼特性,并实现对正负序分量的精准控制。接着,基于改进的双电流环控制拓扑,在逆变器安全运行条件下,对正负序参考电流整定方法进行优化,以实现VSG主动电压支撑和电流限幅。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台,验证了所提控制策略在多种系统运行条件下的响应特性及有效性。     

不对称故障下光伏逆变器的最优电压支撑策略

电网不对称接地故障下,充分利用逆变器容量,最大化支撑电网电压有助于提升光伏逆变器的低电压穿越能力,减少其大面积切机风险,保障电网的可靠运行。针对该问题,提出电网不对称接地故障下光伏逆变器的最优电压支撑策略。介绍了逆变器对并网点电压的支撑原理;以正序电压支撑最大化为首要控制目标,正序电流为约束条件,构建拉格朗日函数,推导正序有功电流与无功电流的最佳分配关系;以负序电压最优抑制为次要控制目标,逆变器最大允许电流为约束条件,构建拉格朗日函数,推导负序有功电流与无功电流的最佳分配关系;在此基础上,综合考虑有功功率波动与并网点相电压幅值约束,整定了正负序有功电流与无功电流的参考值。仿真与实验结果验证了所提控制方法的正确性与有效性。     

光伏并网逆变器电压跌落模型电流预测控制方法研究

针对传统光伏逆变器低电压穿越技术存在的不足,提出一种基于模型电流预测控制的低电压穿越控制方法,能够有效提高光伏逆变器的输出特性及响应速度。该策略通过逆变器预测模型得到预测电流,将有功、无功电流分量预测电流与给定电流误差之和作为价值函数进行最佳电压矢量的选取。针对系统不同运行状态自动平滑切换优先有功和优先无功两种控制模式,提出一种低压穿越输出电流控制方法,有效提高了光伏逆变器低压穿越能力。最后,通过Matlab/Simulink仿真及实验,验证了所提控制策略的正确性及有效性。     

三相电压不对称跌落光伏并网逆变器控制方法

为了满足光伏并网逆变器在三相电网电压不对称跌落情况下的低电压穿越能力的要求,提出了一种电流正负序同步旋转坐标独立控制的方法,以抑制负序电流和并网电流谐波,使得光伏并网逆变器在三相电网电压不平衡跌落过程中能够正常运行,且不影响电网电能质量。特别地,对电网电压正负序分量的检测进行了详细研究,分析了两种不同的电网正负序分量检测方法的优缺点,优选一种方法进行了实验验证。所提出的低电压穿越控制方法通过了国家电网的零电压穿越认证,证明了该技术方案的有效性。     

适用于并网系统低电压穿越的电压检测算法

随着新能源并网发电系统大规模的接入,电网从运行安全的角度制定了严格的并网标准。其中,低电压穿越标准要求新能源发电系统具备低电压穿越能力,从而能够在电网故障情况下对其提供支撑。提出了一种适用于新能源并网发电系统低电压穿越的快速电压检测方法,该方法由基于同步参考系锁相环与2个并列运行的检测模块组成,快速检测模块根据追踪的电压最大值点与过零点可在短时间内快速检测出电网电压跌落,准确检测模块则可以在复杂电网情况下得出精确的电压跌落幅度,为并网系统准确、快速响应电网需求提供了有力支撑。仿真与实验结果验证了该方法的有效性与准确性。     

不对称故障下考虑光储出力的最优电压支撑策略研究

电网发生不对称故障会导致公共连接点(point of common coupling, PCC)电压下降,严重情况下还存在切机风险。而传统电压支撑策略易受到机组出力影响,不能灵活支撑PCC电压。针对上述问题,提出了一种不对称故障下考虑光储出力的最优电压支撑策略。首先分析了不对称故障下的电压支撑原理,推导了电压支撑方程。然后基于上述方程,以并网标准对PCC电压的运行要求为目标,考虑电流峰值和有功功率波动幅值为约束条件,得出了理想的电压支撑方案。进一步根据光储实际出力和理想的有功功率参考值,对光储出力场景进行分类。当理想的电流参考值无法满足最优解时,联立电压支撑方程和相应约束方程,建立关于电流各分量的非线性方程组,可解得最优电流参考值。最后通过仿真验证了所提策略的有效性和灵活性。     

电网电压不对称跌落发生装置的研究

根据电网运行准则中对风电机组和光伏电站低电压穿越(LVRT)能力的要求,提出了一种模拟电网不对称故障的发生装置.通过不对称跌落的理论计算,提出了不对称发生装置的数学模型.结合PWM变流器工作原理,提出发生三相不对称跌落的控制策略,进而完成了发生装置平台的设计,该装置具有结构简洁、算法简单、控制方便等特点.最后,搭建了实验平台,验证了算法和控制策略的正确性和有效性,为今后检测变流器LVRT能力创造了条件.     

基于电网电压前馈补偿的光伏并网逆变器零电压穿越控制

根据相关国家标准要求,大型光伏并网逆变器需具备零电压穿越(ZVRT)能力以防止其发生低压自动脱网,从而影响电力系统正常稳定运行。在分析光伏并网逆变器ZVRT标准的基础上,详细讨论了逆变器实现ZVRT的各项关键技术,包括电网电压正负序分离及锁相、逆变器有功和无功电流控制、电网电压不平衡时系统控制等。在此基础上,进一步提出向系统电流环引入电网电压前馈分量相位超前补偿环节,以改善逆变器故障穿越瞬间并网电流过冲现象。最后,利用RTDS和一台500 k W样机的实验结果验证了所述光伏并网逆变器ZVRT控制策略的正确性和有效性。     

一种具有电压支撑功能的改进无功注入策略

电压跌落是输配电系统面临的最严重的问题之一。随着分布式光伏电源在电力系统中的渗透率越来越高,国内外最新标准要求光伏逆变器必须具备低电压穿越能力。为了消除有功功率振荡,在传统的正/负序控制基础上提出了一种改进的有功/无功注入策略;针对现有电压支撑方法缺乏电压抬升范围控制,将三相电压幅值作为控制目标,详细推导了适用于不同电压跌落情况下的数学模型,得出为保证各相电压均保持在安全运行范围之内所需注入无功功率参考值。仿真结果验证了所提策略的正确性和有效性。     

基于故障后稳态电压安全约束的新能源并网系统电压支撑强度量化分析方法EI北大核心CSCD

新能源并网系统电压支撑强度低,故障清除后易发生稳态电压安全问题,新能源机组反复进入低电压穿越,严重时脱网,影响系统的安全运行。该文计及新能源并网系统各馈入支路之间存在的相互作用,采用短路比(short-circuit ratio,SCR)表征新能源并网系统电压支撑强度,建立故障后稳态电压安全约束下的电压支撑强度量化分析模型。首先,通过分析并网点电压与新能源规模、系统短路容量之间的关系,提出单馈入系统的故障后低电压数学分析模型,在此基础上计及各支路之间的相互影响,建立多馈入系统数学分析模型,提高了分析模型的实用性;然后,采用短路比表征电压支撑强度,量化分析新能源并网系统的电压支撑强度对故障后稳态电压安全问题的影响程度,系统短路容量越小,新能源规模越大,电压支撑强度越低,故障后稳态电压安全问题越严重;进一步,以0.9pu作为故障后稳态电压安全约束,提出满足该约束时系统最小短路容量以及新能源最大并网规模的计算方法;最后,通过算例对故障后稳态电压安全数学分析模型、系统最小短路容量,以及新能源最大并网规模量化方法的准确性进行验证,为提高新能源并网系统运行的安全性提供参考。     

补偿约束下动态电压恢复器不对称电压暂降补偿方法

针对补偿电压注入约束下的不对称电压暂降补偿,提出一种新的动态电压恢复器补偿策略。首先以A相为参考相,以各相电压端点为圆心作补偿极限圆,通过旋转B、C相极限圆得到有效补偿域;然后根据有效补偿域与参考电压圆的交角来确定完全补偿弧;最后沿此弧旋转负荷电压,在弧内求取最小能量注入解。该方法简单直观,适用于补偿三相负荷完全对称时由各种故障类型引起的电压暂降。由于此方法无需先抵偿负序和零序分量,通过在有效补偿域内对源电压进行直接计算,最大故障范围内实现负荷电压的对称补偿,且求解过程无循环搜索,响应速度快,满足实际工程应用的需求。     

基于暂态过电压约束的新能源并网系统电压支撑强度量化分析方法EI北大核心CSCD

在新能源并网系统中,具有动态无功支撑能力的新能源机组是引发工频暂态过电压的重要无功源,新能源并网系统电压支撑强度对暂态过电压水平有着重要影响。该文计及新能源并网系统多馈入支路之间的相互影响,采用短路比指征电压支撑强度,建立量化电压支撑强度对暂态过电压影响程度的数学关系模型。首先,针对单馈入系统,分析暂态过电压发生时刻并网点电压与无功功率、短路容量之间的关系,建立单馈入系统暂态过电压数学分析模型。然后,采用电压相量法分析多馈入系统中各支路之间的相互作用对暂态过电压的影响,建立多馈入系统的暂态过电压数学分析模型;以短路比作为电压支撑强度的表征指标,依据该模型量化分析电压支撑强度与暂态过电压之间的关系,系统短路容量越小,无功盈余越多,暂态过电压越严重。其次,以1.3pu作为暂态过电压问题的安全约束,提出满足该约束下交流系统最小短路容量以及新能源并网系统最大无功规模的计算方法。最后,分别建立多个场景的算例,验证暂态过电压数学分析模型的准确性以及系统最小短路容量及最大无功规模计算方法的有效性,为新能源并网规划与运行提供参考。     

计及光伏LVRT的改进电压暂降源定位方法

电压暂降是发生频次多、影响最为严重的电能质量问题,其扰动源定位对解决电压暂降导致的供用电双方经济纠纷等起到重要作用.针对光伏电源低电压穿越时的电流和阻抗特性,本文提出了改进的距离阻抗继电器暂降源定位法,给出修正判据,改善含DG复杂配电网的电压暂降源定位可靠性.仿真实验结果表明,该修正定位方法能更可靠地定位出含光伏配电网...     

逆变器零电压穿越能力检测技术研究

针对国内光伏并网逆变器相关标注变化的情况,对新版标准规定的逆变器零电压穿越能力进行了详细的介绍,从而可以为相关技术人员在逆变器安规设计上提供参考,为逆变器检测机构提供指导。     

不对称电压暂降情况下光伏逆变器输出电流峰值的控制策略

不对称电压暂降在电网实际运行中时有发生,此时电压负序分量的出现将导致光伏逆变器输出功率波动和三相电流畸变;同时电压暂降情况下电压幅值的降低使得输出电流峰值的增大,进而给光伏系统运行带来安全隐患。为此,需进行不对称电压暂降情况下光伏逆变器输出电流峰值控制策略的研究。对目前研究较为广泛的不对称电压暂降情况下光伏逆变器控制方法进行了分析,着重研究了光伏逆变器的三相输出电流,给出了三相电流峰值和可能出现的最大电流峰值的计算方法,进而提出了限制电流峰值的方法,能够保证不对称电压暂降情况下光伏逆变器输出电流不会超出最大电流限值。仿真分析验证了所提方法的有效性。     

不对称电网电压条件下三相并网型逆变器的控制

介绍了一种用于三相并网型逆变器的新型电流控制器,即比例谐振电流调节器(PR)。不平衡电网电压条件下,该电流调节器可直接在两相静止坐标中对输出电流进行调节,无需进行正、负序分解便可直接对输出电流的正、负序分量控制。在一台容量为1.5kVA的并网逆变器实验样机上,分别对传统单个PI调节器、双dq、PI调节器和PR调节器进行了对比验证,实验结果证明了所提PR电流控制方案可改善三相并网逆变器系统的动态性能,提高系统的不对称故障穿越能力。     

并网逆变器电压支撑的参考电流值

为了使新能源并网逆变器在电网故障时,安然度过电压暂降,并通过注入无功功率以支撑电网电压,提出了实现三相电压均衡、提升或消除有功功率波动为控制目标的并网参考电流值的设置方案。首先分析了电网电压不平衡下,αβ静止坐标系中电压正负序分量、电网电流与功率的关系,引入参数k控制无功电流中正序与负序分量间的关系,推导出电网参考电流的表达式,以及消除有功功率振荡的k取值范围。再对最大并网电流进行了限制,以穿越电网故障,使并网逆变器不脱网。最后通过采用αβ静止坐标系中比例谐振电流环控制,三相并网逆变器在不同参考电流下实现了电网电压提升、均衡或者抑制有功功率振荡的功能。