并网型光伏系统无功电压稳定性控制策略研究

针对目前光伏电站接入电网所涉及的电压稳定性问题,在对光伏逆变器无功输出能力与控制点无功电压影响特性研究的基础上,提出一种综合考虑电网静态扰动和暂态故障下的无功电压控制策略。将电压分为静态和暂态控制区,根据光伏单元有功出力和控制点电压所处区域采取对应的无功优化方案,实现了无功在光伏电站与无功补偿装置之间及光伏电站内各逆变器之间协调分配。对采用该策略前后光照强度引起的静态电压波动及电网三相故障引起的暂态电压跌落情况进行仿真。仿真结果表明:采用该控制策略后系统在静态或暂态下均能提供较好的电压支撑作用,有效地抑制电压波动与故障脱网,验证了该电压控制策略具有有效性与经济性。。     

基于虚拟同步发电机控制策略的风光并网技术

以风电、光伏为代表的分布式能源需要依靠并网逆变器接入电网。随着分布式新能源在电网中的渗透率不断攀升,逆变器低惯量和欠阻尼等缺陷愈发明显,稳定性问题愈发严重。虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)技术借鉴了同步发电机运行机制,将其融合到电力电子逆变器控制策略中,提高了电力系统的稳定性。借助虚拟同步机技术,介绍了风力虚拟同步机(Wind Power VSG,WP-VSG)和光伏虚拟同步机(Photovoltaic VSG,PV-VSG)结构及其动态性能。在MATLAB/Simulink仿真软件中的仿真试验验证了PV-VSG结构及相应控制策略,证明了在光伏出力波动时能为微电网提供频率支撑。     

基于虚拟同步发电机并网逆变器的控制方法研究

针对电力电子逆变接口的分布式电源不具备保证系统稳定运行的旋转惯性和阻尼分量的问题,本文以分布式电源系统建模及控制策略分析为基础,提出了一种工作在并网模式下的虚拟同步发电机控制策略。依据同步发电机的原理,设计了有功频率控制算法和无功电压控制算法,在Matlab/simulink环境中搭建了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。     

含逆变器无功的光伏电站无功控制研究

大中型并网光伏电站逆变器参与电网无功调节,不但可提高本站电压质量,还可增强光伏集中接入地区无功控制能力。以发挥逆变器无功调节能力为目标,考虑逆变器和站内动态无功补偿装置配合,提出针对并网型光伏电站的无功控制策略。该策略考虑了恒无功/恒电压等不同控制模式下无功出力分配方式,设计了逆变器暂态响应控制模式,通过场站自动电压控制(AVC)系统改造,实现1座50 MWp光伏电站逆变器调相运行,实测结果表明所提控制策略及实现方式可有效利用光伏电站逆变器无功调节能力,提升无功电压控制水平。     

分布式光伏逆变器虚拟惯性与阻尼综合控制

目前广泛应用的光伏并网逆变器不具备有利于维持电力系统稳定的惯性与阻尼,所以基于电力系统机电暂态理论对光伏逆变器虚拟惯性与阻尼综合控制策略进行研究具有重大意义。利用同步发电机二阶数学模型构建虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)本体模型,根据同步发电机有功功率平衡与频率调整控制理论以及无功功率平衡与电压调整控制理论分别设计了VSG功频控制器与励磁控制器。在MATLAB/Simulink仿真平台建立分布式光伏逆变器的VSG控制系统仿真模型,仿真结果表明,当负载发生变化时,基于VSG控制的分布式光伏逆变器具有良好的动态调节特性与稳定性。     

基于虚拟同步发电机控制的T型三电平并网逆变器研究

微电网作为可再生能源接入电网的有效途径越来越受到人们的关注。微电网中的分布式电源大多需要通过逆变器实现并网,然而传统的控制算法只考虑响应速度和响应精度,并没有考虑类似同步发电机的惯性特征,因而会对电网带来较大冲击。为增加基于逆变器接口的新能源对保持电力系统稳定所需的惯性,本文借鉴同步发电机的转子运动方程、调频特性及无功调节特性,提出基于虚拟同步发电机的T型三电平并网逆变器控制策略;最后利用Matlab/Simulink仿真平台,验证了所提控制策略的有效性。     

新型虚拟同步发电机分布式主动支撑控制策略

面向新能源分布式发电变流器主动支撑控制,提出了一种新型虚拟同步发电机控制策略,来实现有功-频率和无功-电压动态支撑,能够为电网的稳定提供必要的惯量和阻尼,并具备更好的多变流器协同工作能力和对电网的接入能力。首先建立同步发电机的电磁模型,提出虚拟定子绕组概念来调整变流器输出阻抗以满足微网功率解耦条件并实现多变流器间负荷分配,从而设计励磁器来实现无功-电压动态调整。同时结合转子运动方程设计调频器来实现有功-频率动态调整,并提出了虚拟励磁补偿和二次调频策略以消除电压和频率调整静差。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真结果以及实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

含储能环节的光伏电站虚拟同步发电机控制策略与分析

针对高渗透率光伏发电接入电网带来的电压/频率稳定问题,虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)策略作为一种能使光伏电站主动参与电网调频、调压的控制技术,受到了广泛地关注。以含储能的光伏电站作为研究对象,提出了含储能环节的光伏电站虚拟同步发电机控制策略,推导了光伏虚拟同步发电机的有功-频率控制、无功-电压控制的数学模型,并对其控制器及参数进行了分析。在PSCAD/EMTDC环境中建立光伏虚拟同步发电机仿真模型,对该虚拟同步发电机有功频率、无功电压特性的动态过程进行了模拟,仿真结果验证了文中理论分析的正确性以及所提控制策略的有效性。     

光伏逆变器无功调节能力分析与控制策略研究

通过建立光伏逆变器接入配电网稳态分析模型,以接入点运行电压、最大运行电流和SPWM调制控制条件为约束,分析了不同工况下逆变器的无功调节能力。构建接入配电网运行时面向电网电压调整的无功功率控制策略,该策略以控制接入点电压为目标,逆变器通过补偿系统需求的无功对电压进行支撑。构建分布式光伏接入配电网应对配电网负荷变化和光伏注入功率变化引起的电压无功调整仿真实验,验证了该策略的有效性。     

考虑调相机饱和参数的分阶段励磁控制优化策略

针对常规励磁控制在故障期间未能充分发挥调相机暂态无功输出能力和难以准确有效地支撑电网电压的问题,提出考虑调相机饱和状态下电机参数的分阶段励磁控制优化策略。首先,推导调相机暂态无功输出表达式,分析不同运行工况下饱和参数对调相机暂态无功特性的影响。其次,基于调相机参数与输出无功的数学关系引入考虑饱和参数的无功增量,分阶段优化励磁环节中内环电压参考值与外环PI控制。最后,建立锡盟-泰州特高压直流输电系统的无功控制模型,通过仿真验证励磁控制策略优化效果。研究成果为调相机的优化设计提供技术支撑,也对提高调相机的电网电压故障支撑能力和提升我国高压直流电网的电压稳定水平具有重要作用。     

新能源场站无功电压调相运行技术研究

对新能源场站无功电压调相运行能力进行分析,提出基于风电场、光伏电站的无功电压控制策略,并经现场验证无功电压控制系统在稳态和暂态下对电网具有较好的电压支撑作用,且其具有较好的技术与经济应用推广前景。     

低压网络中并网光伏逆变器调压策略

为解决光伏接入电网引起的并网点电压越限问题,增大光伏在电网中的渗透率,可充分利用并网光伏逆变器的无功调压能力向电网提供无功支撑。为此,从电网电压降落角度研究光伏发电接入电网前后并网点电压的变化,并深入分析了德国电气工程师协会(Verband Deutscher Elektrotechniker)提出的无功功率控制策略,在此基础上,提出一种基于并网点电压幅值与光伏有功出力的Q(U,P)无功功率控制策略。该控制策略继承了德国电气工程师协会提出的策略的优点,在此控制策略下,光伏系统所有逆变器参与电网电压调节,在维持电网电压在要求范围的前提下,无功吸收总量最低,电网有功、无功损耗最小。算例结果验证了该策略的有效性。     

利用光伏发电优化功率控制提高电网暂态稳定

随着光伏发电装机容量的逐步提高,光伏高渗透率的区域电网的稳定性面临挑战。因此进行了光伏电站的功率控制研究,在故障暂态过程中,合理减少光伏系统有功输出,保证光伏直流侧稳定,提高光伏逆变器的无功输出能力,以实现电网电压稳定和网内机组功角特性的改善。以美国西部联合电力系统(WSCC)3机9节点系统接入光伏电站为例,验证了所提控制策略能有效提高电网内机组的暂态稳定能力,有利于光伏发电的安全并网,并改善了输出性能。     

青南新能源集中送出地区动态无功补偿方案对比研究

为解决青南高比例新能源集中送出面临的暂态过电压等问题,提出了新型分布式调相机动态无功补偿方案.通过对比分析直流典型故障期间不同动态无功补偿设备及接入方式对新能源场站母线过电压抑制能力和低电压支撑能力,筛选出最好的动态无功补偿方案.研究表明,在新能源场站35 kV母线或110 kV汇集站通过三绕组变压器接入分布式调相机的...     

并网型光伏电站无功电压控制

为解决大规模光伏电站接入电网引起的并网点电压越限问题,增大光伏在电网中的渗透率,光伏电站应具备较灵活的无功调压能力向电网提供无功支撑。为此,本文建立大规模光伏电站等效聚合模型,在光伏电站未配置无功补偿装置且逆变器无功输出为零的前提下,分析由于线路及变压器阻抗的存在,光伏接入降低电网电压稳定性的问题。基于上述原因,本文从无功补偿装置与并网逆变器相互配合的角度,提出一种光伏电站三层无功功率控制策略。该策略协调无功补偿装置与光伏发电单元之间及单个光伏发电单元逆变器之间的无功输出。在该控制策略下,光伏电站能更有效地调节电网电压,在维持电网电压在要求范围的前提下,电网有功、无功损耗最小。结合光伏阵列降功率运行策略,在光伏电站无功输出能力一定的前提下,确保电网的稳定运行。最后,通过算例验证该策略的正确性和有效性。     

大型光储联合虚拟同步发电机技术综述

随着间歇性可再生能源占比的逐年增加,电网安全稳定经济运行的压力也逐年增加。虚拟同步发电机技术模拟同步发电机组的机电暂态特性,具有同步发电机的惯量、阻尼、频率和电压调整等运行外特性。本文阐述大型光伏逆变器虚拟同步发电机的数学模型及有功频率调整、无功电压控制,分析其在光伏并网应用的优势及存在的问题,展望其在可再生能源并网的应用前景。     

大型调相机励磁与无功电压协调控制策略探讨

特高压直流站装设的大型调相机本质上是一台挂网运行且不带机械负荷的同步电动机,其励磁控制与无功电压综合控制的目的是为换流站交流母线提供快速、大额的动态和暂态无功电压支撑。在此分析了大型调相机与常规发电机励磁主环和辅环控制方面的差异,提出了励磁系统调差和低励限制等的配置方法、参数整定原则。针对调相机定位于快速动态和暂态无功电压支撑而不承担换流站无功基荷的特点,提出了一种基于励磁AVR的调相机综合无功电压控制方法,既可以保证调相机在AVR模式下具有快速响应能力,又能保证其长期稳态运行在设定无功目标。此处提出的励磁控制策略和无功电压综合控制策略可供换流站大型调相机励磁系统设计参考。     

光伏虚拟同步发电机控制策略

为了提升新能源发电并网友好性,此处提出基于虚拟同步发电机(VSG)算法的光伏并网逆变器整体系统架构及控制策略,所提出的光伏VSG(PV-VSG)在兼顾最大功率点跟踪(MPPT)控制的同时,具备了自主参与电网调频/调压、惯量阻尼等一系列同步发电机外特性,有效提高了新能源光伏发电系统的并网友好性,促进新能源消纳。系统仿真及现场示范运行实验结果充分表明了所提出的基于VSG算法的光伏并网逆变器系统整体控制策略的有效性和正确性。     

基于功率指令切换的双级式构网型光伏故障穿越控制策略

在新型电力系统构建中,构网型光伏将发挥巨大作用。但受限于电力电子器件过流能力,目前针对构网型光伏的故障穿越控制策略还需进一步完善。综合考虑逆变器稳态和暂态过流抑制,提出了一种基于功率指令切换和虚拟阻抗的双级式构网型光伏发电故障穿越控制策略,该策略计及光伏直流侧动态响应,能够实现满足电流限幅约束的前提下向并网电压提供无功支撑,同时保持故障期间构网型光伏对系统惯性的支撑特性,提升大扰动下光伏换流器暂态功角稳定性。仿真结果表明,在电网发生严重电压跌落的情况下,所提控制策略可在保持逆变器直流侧电压稳定的同时实现故障穿越功能。     

基于VSG的储能系统并网逆变器建模与参数整定方法

从并网逆变器主电路和同步发电机等效电路的对应关系出发,提出模拟同步发电机转子的运动方程、有功-频率下垂特性与无功-电压下垂特性的虚拟同步发电机(VSG)外环控制策略。引入虚拟阻抗模拟同步发电机定子电气方程的电压环,和基于准比例谐振控制器的电流环共同构成应用于储能系统并网逆变器的VSG控制策略。建立应用于储能系统并网逆变器的VSG动态小信号模型,分析其参与电网需求响应的机理。推导得出VSG参与电网调压/调频需求响应的动态模型,为研究电网电压/频率波动时VSG无功/有功输出特性提供依据;进而在保证有功环、无功环的稳定性与调压/调频动态性能的条件下,总结得到VSG关键参数的整定方法。最后通过仿真与实验验证了所提VSG参与电网调压/调频动态模型的正确性与参数整定方法的有效性。