基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)系统因其固有的链路延时特点,可能导致系统出现高频振荡现象。针对此问题,建立了含链路延时的MMC小信号模型,利用特征值分...基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)系统因其固有的链路延时特点,可能导致系统出现高频振荡现象。针对此问题,建立了含链路延时的MMC小信号模型,利用特征值分析法对高频振荡模式进行分析,揭示了高频振荡的发生机理。进而提出了一种基于二阶带阻滤波器的高频振荡抑制策略,以确保高频段有足够的正阻尼。并与采用低通滤波器和非线性滤波器的抑制策略进行对比,探讨了不同策略的抑制效果以及对MMC动态性能和故障穿越能力的影响。最后,根据PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真模型验证了理论分析的正确性以及抑制措施的有效性。展开更多
光伏直流升压汇集系统中,DC/DC换流器内部LC电路与开关电路因阻抗匹配而产生谐振问题,从而导致系统稳定性变差甚至崩溃。针对换流器因阻抗匹配产生的谐振问题,提出了有源和无源阻尼协同控制以消除谐振的方法。首先,建立了在不同工况下...光伏直流升压汇集系统中,DC/DC换流器内部LC电路与开关电路因阻抗匹配而产生谐振问题,从而导致系统稳定性变差甚至崩溃。针对换流器因阻抗匹配产生的谐振问题,提出了有源和无源阻尼协同控制以消除谐振的方法。首先,建立了在不同工况下的换流器运行小信号阻抗模型。其次,利用阻抗比判据对比分析系统稳定性差异,并讨论了不同虚拟电阻对系统稳定性的影响。最后,通过将产生谐振峰值处的角频率点与其相邻正常角频率点的等效阻抗幅值之比限定为[0.95,1.15],将阻尼电阻值在最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)控制下换流器的闭环输出阻抗幅值提高了约1.5倍。研究结果表明,相比仅采用有源或无源阻尼法,所提协同控制策略使得产生谐振处的幅值由–15 dB增加到40.5 dB,提高约4倍,且系统具有较大的幅值和相角裕度,可有效提高系统的稳定性。展开更多
虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)在引入同步机二阶转子运动方程,增大电力系统等效惯量的同时,也引入了同步发电机的振荡特性,有功低频振荡等动态稳定性问题也随之而来。引入调速侧电力系统稳定器(governor power sys...虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)在引入同步机二阶转子运动方程,增大电力系统等效惯量的同时,也引入了同步发电机的振荡特性,有功低频振荡等动态稳定性问题也随之而来。引入调速侧电力系统稳定器(governor power system stabilizer,GPSS)能有效抑制VSG的功率低频振荡,但其在超调量及调节时间方面的控制效果仍有待提高。通过建立VSG的小信号模型从极点配置角度分析其稳定性,揭示基于GPSS的VSG控制策略在功率动态响应上存在较高超调和较长调节时间的原因。基于此,参考GPSS控制思想,提出了一种基于超前滞后环节附加前馈阻尼补偿的虚拟同步发电机控制策略。并从理论上分析验证了所提控制策略在不影响系统稳态特性的前提下,能够提供调整自由度更高的正阻尼,在有效地抑制功率超调的同时提高了系统的调节速度,从而更好地抑制了有功功率的低频振荡。最后通过MATLAB/Simulink进行对比仿真,仿真结果与理论分析结果一致,证明了所提控制策略的正确性和有效性。展开更多
柔性直流配电系统中定功率控制的换流器具有恒功率负载特性,会降低系统阻尼,对系统的稳定性产生不利影响。针对该问题,在直流配电系统中加入超导磁储能SMES(superconducting magnetic energy storage)装置来提高系统的稳定性。推导了柔...柔性直流配电系统中定功率控制的换流器具有恒功率负载特性,会降低系统阻尼,对系统的稳定性产生不利影响。针对该问题,在直流配电系统中加入超导磁储能SMES(superconducting magnetic energy storage)装置来提高系统的稳定性。推导了柔性直流配电系统的反馈控制模型,采用频域分析法研究了换流器恒功率负载特性对系统稳定性的影响,并结合数学模型和频域分析,指出SMES装置能够为电网提供正阻尼,增大了系统开环传递函数在剪切频率处的相位裕度,从而改善了系统稳定性。为防止超导磁体两端电压过高,SMES装置与直流配电网连接的DC/DC换流器需具备一定的电压调节性能,因此研究了采用模块化多电平DC/DC换流器DC-MMC(modular multilevel DC/DC converter)的SMES装置,通过调节子模块个数灵活设置换流器电压变比,在实现换流器能量双向流动的同时控制超导磁体两端电压,以保护储能装置。最后通过时域仿真波形验证了采用DC-MMC的SMES装置在提高柔性直流配电系统稳定性方面的可行性和有效性。展开更多
文摘基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)系统因其固有的链路延时特点,可能导致系统出现高频振荡现象。针对此问题,建立了含链路延时的MMC小信号模型,利用特征值分析法对高频振荡模式进行分析,揭示了高频振荡的发生机理。进而提出了一种基于二阶带阻滤波器的高频振荡抑制策略,以确保高频段有足够的正阻尼。并与采用低通滤波器和非线性滤波器的抑制策略进行对比,探讨了不同策略的抑制效果以及对MMC动态性能和故障穿越能力的影响。最后,根据PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真模型验证了理论分析的正确性以及抑制措施的有效性。
文摘光伏直流升压汇集系统中,DC/DC换流器内部LC电路与开关电路因阻抗匹配而产生谐振问题,从而导致系统稳定性变差甚至崩溃。针对换流器因阻抗匹配产生的谐振问题,提出了有源和无源阻尼协同控制以消除谐振的方法。首先,建立了在不同工况下的换流器运行小信号阻抗模型。其次,利用阻抗比判据对比分析系统稳定性差异,并讨论了不同虚拟电阻对系统稳定性的影响。最后,通过将产生谐振峰值处的角频率点与其相邻正常角频率点的等效阻抗幅值之比限定为[0.95,1.15],将阻尼电阻值在最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)控制下换流器的闭环输出阻抗幅值提高了约1.5倍。研究结果表明,相比仅采用有源或无源阻尼法,所提协同控制策略使得产生谐振处的幅值由–15 dB增加到40.5 dB,提高约4倍,且系统具有较大的幅值和相角裕度,可有效提高系统的稳定性。
文摘虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)在引入同步机二阶转子运动方程,增大电力系统等效惯量的同时,也引入了同步发电机的振荡特性,有功低频振荡等动态稳定性问题也随之而来。引入调速侧电力系统稳定器(governor power system stabilizer,GPSS)能有效抑制VSG的功率低频振荡,但其在超调量及调节时间方面的控制效果仍有待提高。通过建立VSG的小信号模型从极点配置角度分析其稳定性,揭示基于GPSS的VSG控制策略在功率动态响应上存在较高超调和较长调节时间的原因。基于此,参考GPSS控制思想,提出了一种基于超前滞后环节附加前馈阻尼补偿的虚拟同步发电机控制策略。并从理论上分析验证了所提控制策略在不影响系统稳态特性的前提下,能够提供调整自由度更高的正阻尼,在有效地抑制功率超调的同时提高了系统的调节速度,从而更好地抑制了有功功率的低频振荡。最后通过MATLAB/Simulink进行对比仿真,仿真结果与理论分析结果一致,证明了所提控制策略的正确性和有效性。
文摘柔性直流配电系统中定功率控制的换流器具有恒功率负载特性,会降低系统阻尼,对系统的稳定性产生不利影响。针对该问题,在直流配电系统中加入超导磁储能SMES(superconducting magnetic energy storage)装置来提高系统的稳定性。推导了柔性直流配电系统的反馈控制模型,采用频域分析法研究了换流器恒功率负载特性对系统稳定性的影响,并结合数学模型和频域分析,指出SMES装置能够为电网提供正阻尼,增大了系统开环传递函数在剪切频率处的相位裕度,从而改善了系统稳定性。为防止超导磁体两端电压过高,SMES装置与直流配电网连接的DC/DC换流器需具备一定的电压调节性能,因此研究了采用模块化多电平DC/DC换流器DC-MMC(modular multilevel DC/DC converter)的SMES装置,通过调节子模块个数灵活设置换流器电压变比,在实现换流器能量双向流动的同时控制超导磁体两端电压,以保护储能装置。最后通过时域仿真波形验证了采用DC-MMC的SMES装置在提高柔性直流配电系统稳定性方面的可行性和有效性。
文摘单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO)开关变换器工作在共享充放时序下存在电感电流纹波大、输出支路间交叉影响严重以及电路参数宽范围变化下控制电路不能正常工作等问题.为此,提出一种独立充放时序电流型变频控制(current-mode variable frequency control,C-VF)技术.首先,具体描述变换器在连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)下的工作原理,并推导主电路开环传递函数;进一步构建闭环小信号模型,推导闭环交叉阻抗,详细分析不同输出电压及负载电流下变换器的交叉影响特性;最后,通过仿真和实验进行验证.研究表明:相较于共享充放时序,独立充放时序C-VF CCM SIDO buck变换器减小了交叉影响,改善了负载瞬态响应性能;当两支路负载电压不等时,减轻某一支路负载可以降低该支路的交叉影响;当两支路输出电压相同但负载不同时,重载支路对轻载支路的交叉影响更小.
