附加电流前馈的虚拟直流电机控制技术

针对直流微电网中惯性、阻尼支撑不足导致的电压质量变差的问题,该文提出了一种附加电流前馈的虚拟直流机控制（VDMC）策略。在该策略中,通过模拟直流电机的运行性能,建立适用于双向DC-DC换流器的控制结构,以提高对直流电压的惯性和阻尼支持能力。为消除负荷扰动初期的电压波动,设计电流前馈补偿回路提升VDMC抑制电压突变的能力。根据阻抗比稳定性判据,分析附加回路对直流微电网稳定性的影响。最后,在直流微电网半实物仿真平台上进行了实验验证。结果表明,附加电流前馈的虚拟直流电机控制策略,改善了惯性支持功能和电压阻尼,从而进一步提高了直流微电网的动态稳定性。     

基于虚拟惯性频率调节的VSC-MTDC系统自适应下垂控制策略

在传统附加频率控制策略下,多端柔性直流（VSC-MTDC）系统调节交流侧频率易引起较大的直流电压波动。文章提出一种基于虚拟惯性频率调节的VSC-MTDC系统自适应下垂控制策略。首先,通过虚拟惯性频率调节控制,建立直流侧电压与交流侧频率的联系,使VSC-MTDC系统为交流电网频率提供惯性响应,提高系统频率稳定性。其次,考虑换流器的调节裕度,并引入直流电压影响因子,使下垂系数随着直流电压偏差实时变化,由此建立有功功率、直流电压和交流侧频率三者之间的耦合关系,实现VSC-MTDC系统对频率提供惯性支撑,同时保障直流电压稳定。最后,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台建立四端VSC-MTDC输电系统,并选取交流电网负荷减少、负荷增加和发生瞬时短路故障3种工况,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

直驱永磁风电机组的改进附加惯性控制方法

摘要： 风电并网容量的增加将导致系统惯性降低,不利于电网安全稳定运行。针对附加惯性控制与最大功率跟踪控制之间存在相互影响的问题,提出改进附加惯性控制方法。该控制方法不仅可以利用附加惯性控制的辅助功率对系统频率提供支撑,还可以根据系统频率变化调节转速,补偿最大功率跟踪控制的有功参考,从而避免了2种控制在动态调节过程中的相互影响,使得机组的输出功率更好地响应系统频率的变化。仿真分析验证了在改进的控制方法下,直驱永磁风电机组不仅减小了负荷扰动初期的频率变化率,还缩短了系统频率调节时间,调频效果得到改善。     

基于VSG的永磁直驱风电机组惯量支撑控制策略

风电并网容量比重不断加大,减弱了系统的调频能力与惯量支撑能力,电网失稳日益严重。针对这些问题提出了基于虚拟同步机（VSG）的永磁直驱风电机组的控制方案。模仿同步机的功频控制特点,使系统具有惯量响应能力。风电机组经PWM变流器并网,在机侧变流器利用直流电压外环和电流内环控制,维持直流母线电压稳定,VSG从网侧变流器接入,通过设计有功频率和无功电压控制方案,对系统进行调频、调压。使用Matlab软件搭建模型,调整仿真参数,仿真结果表明,该控制方案使系统可以模拟同步发电机的惯量响应特性,能够有效地解决由于风速或者电网负荷改变引起的频率震荡问题。     

交直流混合微电网接口变换器改进型双向下垂控制策略

针对交直流混合微电网双向接口变换器(bidirectional interface converter, BIC)采用双向下垂控制存在惯性小、阻尼低等问题,提出一种适用于BIC的改进型双向下垂控制策略。通过改进有功环,引入惯性环节和限幅系数不仅能够给系统提供惯性,减小负荷波动对交流母线频率和直流母线电压的影响,改善交、直流子网间功率传输的动态响应,还能提高交直流混合微电网的抗干扰特性和动态响应特性。通过在电流环引入非线性干扰观测器,可以抑制负荷功率的瞬态波动,抑制外部功率扰动下母线电压的波动幅度。分析了关键参数对系统稳定性的影响,采用PSCAD/EMTDC仿真验证了所提控制策略的正确性和有效性,并针对不同控制策略下负载变化时交流频率和直流电压的动态响应以及功率传输的动态响应进行了对比分析,得出了所提控制策略的优越性。     

基于VSG的风电机组虚拟惯量控制策略

针对永磁同步风电机组通过全功率变流器并网导致机组功率和电力系统频率解耦,机组不具备惯量响应特性的问题,综合考虑风轮、发电机、变流器特性构建"原动机-直流发电机-网侧变流器"的新型永磁同步风电系统控制模型,提出一种基于虚拟同步发电(VSG)的风电机组功率控制策略以实现机组惯量响应,提高机组电网频率支撑能力。网侧变流器基于VSG模拟传统同步发电机惯量响应特性,将系统频率变化转化为直流母线电压变化,机侧变流器利用机组风轮惯性通过发电机转矩控制实现直流母线电压的稳定。在PSCAD中基于1.5 MW永磁同步风电机组的仿真结果表明,基于VSG虚拟惯量控制策略能有效抑制电力系统频率变化,从而有效提高大规模风电场接入后系统的频率稳定性。     

不平衡电压下交、直流混合微电网直流纹波抑制策略北大核心CSCD

交、直流混合微电网中,由于交流子网不平衡,使直流子网存在2倍频的直流纹波,文章提出一种直流电压纹波抑制策略。首先,在换流器控制层面,使用负序分量补偿控制,抑制交流子网不平衡对直流侧造成的2倍频脉动;其次,在交、直流混合微电网直流侧,使用基于准比例谐振控制器(Quasi Proportional Resonant Controller,QPR)改进的直流有源滤波器(Active Power Filter,DC-APF)来精准地跟踪直流侧2倍频脉动,以直流电压稳定为控制目标,交、直流协同控制;最后,Matlab/Simulink仿真结果表明,所提控制策略的直流电压纹波含量比传统控制方法低4倍左右,可以有效地抑制交、直流混合微电网直流侧母线电压二次纹波和有功功率波动。     

考虑直流侧电容存储能量的风电机组虚拟惯性控制策略

文章在传统转子动能虚拟惯性控制策略基础上,提出了一种考虑直流侧电容存储能量的风电机组虚拟惯性控制策略。该策略在建立转子动能和系统频率偏差关系的基础上,建立了风电变流器直流侧电容电压和系统频率偏差的函数关系,在频率事件下能够充分利用电容所存储的能量来增强电网的惯性,提高电网的频率调节能力。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提控制策略的有效性。     

直流微网DC/DC变换器的虚拟直流电机控制策略研究

直流微网是小惯性系统,负荷频繁投切和新能源出力波动等因素都会影响母线电压的稳定。在直流微网系统中,往往通过储能单元维持系统功率平衡和母线电压稳定。针对储能端口双向DC/DC变换器,提出一种简化的虚拟直流电机控制方法,以增强系统的惯性和阻尼;建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析控制策略的稳定性和动态特性;对于动态响应初期母线电压的冲击性变化,提出输出电流前馈的小信号模型补偿方法,进一步平滑母线电压的动态过程;最后通过仿真分析验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

海上风电经柔直送出系统受端交流故障联合穿越控制策略北大核心CSCD

针对传统故障穿越控制存在的风电场减载响应慢、直流耗能装置成本高等问题,文章提出一种风电场快速降压减载和直流耗能装置配合的受端交流故障联合穿越控制策略。通过阐明受端电网故障时的直流过电压机理,分析送端系统交流电压与风场侧电流、直流侧电压的耦合关系,提出了基于前馈直流电压补偿的送端换流站降压法;根据风电并网导则确定风电场稳定运行域,基于风电场减载裕度优化直流耗能装置容量,提出了受端交流故障时风电场降压减载和直流耗能装置联合的穿越控制动作时序;基于PSCAD软件搭建某海上风电柔直工程的电磁暂态模型。不同工况的仿真结果表明,文章所提出的联合穿越控制方法能够减少直流耗能装置的配置容量,并提升海上风电柔直送出系统的故障穿越能力。