针对变换器并联系统在大扰动下的暂态同步稳定性问题,当前的研究因缺乏有效的非线性动力学系统分析方法而面临着巨大挑战。为此,将新能源经柔直外送系统作为研究场景,建立系统的暂态交互模型,构造解析的李雅普诺夫函数,再利用直接法估...针对变换器并联系统在大扰动下的暂态同步稳定性问题,当前的研究因缺乏有效的非线性动力学系统分析方法而面临着巨大挑战。为此,将新能源经柔直外送系统作为研究场景,建立系统的暂态交互模型,构造解析的李雅普诺夫函数,再利用直接法估计系统的稳定域。据此,进一步给出基于临界能量的系统暂态同步稳定判据。根据理论推导,揭示了新能源侧并网变换器和柔直送端变换器之间的耦合关系。从能量的角度分析了控制参数对同步稳定性的影响,以及控制方式对判定结果的影响。最后,在Matlab/Simulink中搭建基于模块化多电平换流器高压直流输电(modular multilevel converter based high voltage direct current transmission,MMC-HVDC)送出的新能源外送系统仿真模型,验证了所提方法的有效性和分析结果的正确性。展开更多
虚拟同步补偿器(virtual synchronous compensator,VSCOM)通过将虚拟同步机控制结合到静止无功发生器(static var generator,SVG)中,能够实现对电网电压的主动支撑,改善SVG的弱电网适应性。然而,基于构网型控制的VSCOM作为无功补偿与采...虚拟同步补偿器(virtual synchronous compensator,VSCOM)通过将虚拟同步机控制结合到静止无功发生器(static var generator,SVG)中,能够实现对电网电压的主动支撑,改善SVG的弱电网适应性。然而,基于构网型控制的VSCOM作为无功补偿与采用跟网型控制的新能源并网变换器(renewable energy grid-connected converter,REGC)的交互特性更为复杂,因此为研究电网大扰动下VSCOM对REGC暂态同步稳定性的影响。首先根据VSCOM的特性提出了VSCOM的恒电压限流控制。其次,基于该控制建立数学模型,分析VSCOM对REGC的静态稳定极限的改善效果。然后,通过构建VSCOM与REGC的暂态模型,考虑短路比、控制参数、无功容量,研究VSCOM对REGC暂态同步稳定性的影响机理。最后,基于MATLAB/Simulink平台搭建电磁暂态仿真模型验证理论分析的正确性。展开更多
风电场站配置一定容量的无功补偿装置(如静止无功发生器(static var generator,SVG))可以提高风电外送能力。同时为了满足风电场站对于惯量和电压支撑的要求,SVG可以在直流侧集成功率型储能元件同时采用构网型控制。然而由于风电场出力...风电场站配置一定容量的无功补偿装置(如静止无功发生器(static var generator,SVG))可以提高风电外送能力。同时为了满足风电场站对于惯量和电压支撑的要求,SVG可以在直流侧集成功率型储能元件同时采用构网型控制。然而由于风电场出力的影响,构网型SVG存在着暂态同步失稳的风险。针对此问题,首先通过对构网型SVG接入风电场站的并网系统进行化简等效,得到构网型SVG的功角曲线。然后,利用等面积法则揭示风电场站中构网型SVG的失稳机理,并给出相应的稳定判据。进一步,提出一种基于惯量和阻尼系数协调自适应的暂态同步稳定性提升方法。在判断SVG发生暂态同步失稳时自适应改变惯量和阻尼系数,强迫SVG回到稳定平衡点。该方法可以提高构网型SVG的暂态同步稳定性,有利于风电外送能力的提升。最后在PSCAD/EMTDC中建立电磁暂态仿真模型,验证了构网型SVG失稳机理的正确性以及暂态同步稳定性提升方法的有效性。展开更多
大扰动下新能源的锁相环可能无法跟踪电网电压,发生暂态同步失稳。现有的新能源并网系统的暂态同步稳定分析通常基于输出电流恒定的假设,忽略了故障期间低电压穿越(low voltage crossing,LVRT)过程电流时变的影响,所得到的暂态稳定性评...大扰动下新能源的锁相环可能无法跟踪电网电压,发生暂态同步失稳。现有的新能源并网系统的暂态同步稳定分析通常基于输出电流恒定的假设,忽略了故障期间低电压穿越(low voltage crossing,LVRT)过程电流时变的影响,所得到的暂态稳定性评估结果不准确。为此,该文建立了计及LVRT期间新能源电流动态的锁相环模型,并将其类比为等效转子,LVRT控制作用下输出电流的变化可被理解为调节等效原动机功率。采用李雅普诺夫法揭示了新能源暂态同步稳定机理,研究了低穿系数、网侧阻抗和网侧电压跌落程度等不同参数对暂态稳定的影响规律。提出了低电压穿越期间的优化控制策略,提升了弱电网下新能源并网系统的暂态稳定性。最后,基于Matlab/Simulink的电磁暂态仿真结果验证了分析结果和所提控制的有效性。展开更多
新能源并网变换器在电网短路故障期间与电网之间的交互作用显著增强,增加了暂态失稳风险。该文首先建立可再生能源并网换流器(renewable energy grid-connected converter,REGC)在低电压穿越(low-voltageride-through,LVRT)期间的简化...新能源并网变换器在电网短路故障期间与电网之间的交互作用显著增强,增加了暂态失稳风险。该文首先建立可再生能源并网换流器(renewable energy grid-connected converter,REGC)在低电压穿越(low-voltageride-through,LVRT)期间的简化等效转子摇摆方程,刻画并分析其同步特征属性。然后,借鉴传统同步发电机的同步稳定理论,推导等效整步转矩系数、等效等面积准则以及阻尼比3个同步特征指数,物理性地揭示不平衡虚拟转矩驱动REGC等效功角运动,甚至引发暂态失步的内在机理,并同时量化衡量REGC的暂态同步稳定性及其在低电压穿越期间的准静态小干扰同步稳定性。最后,提出一种基于自动虚拟变阻器的改进锁相环(phase-lockedloop,PLL)架构,使REGC能够自适应地抵消/补偿线路电阻的压降效应,不仅具备自主平衡能力,而且同时显著增强REGC的暂态同步稳定性及其准静态小干扰同步稳定性。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和所提控制策略的有效性。展开更多
文摘针对变换器并联系统在大扰动下的暂态同步稳定性问题,当前的研究因缺乏有效的非线性动力学系统分析方法而面临着巨大挑战。为此,将新能源经柔直外送系统作为研究场景,建立系统的暂态交互模型,构造解析的李雅普诺夫函数,再利用直接法估计系统的稳定域。据此,进一步给出基于临界能量的系统暂态同步稳定判据。根据理论推导,揭示了新能源侧并网变换器和柔直送端变换器之间的耦合关系。从能量的角度分析了控制参数对同步稳定性的影响,以及控制方式对判定结果的影响。最后,在Matlab/Simulink中搭建基于模块化多电平换流器高压直流输电(modular multilevel converter based high voltage direct current transmission,MMC-HVDC)送出的新能源外送系统仿真模型,验证了所提方法的有效性和分析结果的正确性。
文摘虚拟同步补偿器(virtual synchronous compensator,VSCOM)通过将虚拟同步机控制结合到静止无功发生器(static var generator,SVG)中,能够实现对电网电压的主动支撑,改善SVG的弱电网适应性。然而,基于构网型控制的VSCOM作为无功补偿与采用跟网型控制的新能源并网变换器(renewable energy grid-connected converter,REGC)的交互特性更为复杂,因此为研究电网大扰动下VSCOM对REGC暂态同步稳定性的影响。首先根据VSCOM的特性提出了VSCOM的恒电压限流控制。其次,基于该控制建立数学模型,分析VSCOM对REGC的静态稳定极限的改善效果。然后,通过构建VSCOM与REGC的暂态模型,考虑短路比、控制参数、无功容量,研究VSCOM对REGC暂态同步稳定性的影响机理。最后,基于MATLAB/Simulink平台搭建电磁暂态仿真模型验证理论分析的正确性。
文摘风电场站配置一定容量的无功补偿装置(如静止无功发生器(static var generator,SVG))可以提高风电外送能力。同时为了满足风电场站对于惯量和电压支撑的要求,SVG可以在直流侧集成功率型储能元件同时采用构网型控制。然而由于风电场出力的影响,构网型SVG存在着暂态同步失稳的风险。针对此问题,首先通过对构网型SVG接入风电场站的并网系统进行化简等效,得到构网型SVG的功角曲线。然后,利用等面积法则揭示风电场站中构网型SVG的失稳机理,并给出相应的稳定判据。进一步,提出一种基于惯量和阻尼系数协调自适应的暂态同步稳定性提升方法。在判断SVG发生暂态同步失稳时自适应改变惯量和阻尼系数,强迫SVG回到稳定平衡点。该方法可以提高构网型SVG的暂态同步稳定性,有利于风电外送能力的提升。最后在PSCAD/EMTDC中建立电磁暂态仿真模型,验证了构网型SVG失稳机理的正确性以及暂态同步稳定性提升方法的有效性。
文摘大扰动下新能源的锁相环可能无法跟踪电网电压,发生暂态同步失稳。现有的新能源并网系统的暂态同步稳定分析通常基于输出电流恒定的假设,忽略了故障期间低电压穿越(low voltage crossing,LVRT)过程电流时变的影响,所得到的暂态稳定性评估结果不准确。为此,该文建立了计及LVRT期间新能源电流动态的锁相环模型,并将其类比为等效转子,LVRT控制作用下输出电流的变化可被理解为调节等效原动机功率。采用李雅普诺夫法揭示了新能源暂态同步稳定机理,研究了低穿系数、网侧阻抗和网侧电压跌落程度等不同参数对暂态稳定的影响规律。提出了低电压穿越期间的优化控制策略,提升了弱电网下新能源并网系统的暂态稳定性。最后,基于Matlab/Simulink的电磁暂态仿真结果验证了分析结果和所提控制的有效性。
文摘新能源并网变换器在电网短路故障期间与电网之间的交互作用显著增强,增加了暂态失稳风险。该文首先建立可再生能源并网换流器(renewable energy grid-connected converter,REGC)在低电压穿越(low-voltageride-through,LVRT)期间的简化等效转子摇摆方程,刻画并分析其同步特征属性。然后,借鉴传统同步发电机的同步稳定理论,推导等效整步转矩系数、等效等面积准则以及阻尼比3个同步特征指数,物理性地揭示不平衡虚拟转矩驱动REGC等效功角运动,甚至引发暂态失步的内在机理,并同时量化衡量REGC的暂态同步稳定性及其在低电压穿越期间的准静态小干扰同步稳定性。最后,提出一种基于自动虚拟变阻器的改进锁相环(phase-lockedloop,PLL)架构,使REGC能够自适应地抵消/补偿线路电阻的压降效应,不仅具备自主平衡能力,而且同时显著增强REGC的暂态同步稳定性及其准静态小干扰同步稳定性。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和所提控制策略的有效性。
