电力电子并网变流器非线性行为机理与安全运行边界研究综述

在电网故障、功率波动等扰动工况下,并网变流器大幅偏离其设计工作点,威胁设备自身和电力系统安全。针对以上稳定运行问题,综述了电网同步、功率传输和开关调制环节的非线性行为机理,给出了常用的研究方法和结论。在此基础上,提出了并网变流器层次化安全边界,梳理了当前安全边界研究结果和应用方法,分析了各层边界的嵌套影响关系。最后对未来并网变流器的设计运行技术进行了展望。     

基于自适应锁相环的并网变流器暂态稳定提升策略研究

在弱电网发生故障下,并网变流器的锁相环容易与电网失去同步.因此,文中基于暂态能量函数模型提出一种自适应锁相环的控制策略,以提升变流器在弱电网下的暂态稳定性.首先,通过首次积分法建立了并网变流器的暂态能量函数模型,分析了变流器的暂态稳定性,并发现了由负阻尼带来的不利影响;然后,基于暂态稳定判据提出一种自适应锁相环控制策略,通过改变阻尼分布,从而扩大变流器的稳定域,实现提升变流器暂态稳定性的目的;最后,在MATLAB/Simulink不同工况下的仿真验证了所提暂态稳定性分析方法的正确性和所提改进锁相环的有效性.     

电网频率扰动下并网变换器系统暂态稳定性分析

在弱电网条件下,锁相环固有的非线性特性会对电网扰动条件下并网变换器系统的暂态稳定性产生影响.针对并网逆变器系统中电网频率扰动工况,建立了锁相环输出相角的二阶微分方程.基于非线性动力学多尺度法对模型进行了时域解析求解,并量化分析了电网扰动对锁相环输出相角的影响,进一步给出了暂态稳定边界.针对电网频率、电流以及电网阻抗扰动工况,将所建模型的解析解与其数值解、仿真结果进行了对比,并与传统相图分析方法进行了比较,验证了所提出的锁相环暂态解析模型与解析方法的正确性.通过实验进一步验证了暂态稳定边界的有效性.     

功率同步控制的构网型变流器多机交互分析与稳定控制研究综述

构网型变流器由于其具有同步电压源运行特性，在新能源直流送出、弱电网并网、微电网组网等场景中得到广泛关注。功率同步控制是构网型变流器的典型同步方式之一。然而，由于电力电子功率变换非线性和多环控制特性，功率同步控制作用下的构网型变流器多机交互作用及其引发的稳定问题不可忽视。该文对功率同步控制的构网型变流器多机交互分析和稳定控制两方面技术进行梳理和总结。首先，将构网型变流器多机系统稳定问题表征划分为有功功率振荡和暂态同步失稳，分别综述了所对应的模型和分析方法；其次，针对以上两类稳定问题，从机组控制和系统控制两个层面梳理了现有致稳控制技术；最后，总结了现有研究的主要结果和局限性，并对未来研究方向进行展望。