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基于自抗扰控制的双馈风电场分层无功功率支撑策略

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智慧电力 2024年第6期52卷 77-83页

作者：顾邵华杨德健王普宇桑顺现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室吉林吉林132012 南京理工大学自动化学院江苏南京210094 南通大学电气工程学院江苏南通226019

随着风力发电的规模化联网,电力系统电压问题愈发突出。为提高双馈风电场在电网故障下的暂态响应特性,提出1种基于自抗扰控制(ADRC)的双馈风电场分层无功功率支撑策略。首先,描述了双馈异步风力发电机(DFIG)的无功功率边界;其次,设计双... 详细信息

随着风力发电的规模化联网,电力系统电压问题愈发突出。为提高双馈风电场在电网故障下的暂态响应特性,提出1种基于自抗扰控制(ADRC)的双馈风电场分层无功功率支撑策略。首先,描述了双馈异步风力发电机(DFIG)的无功功率边界;其次,设计双馈风电场的分层无功功率支撑策略,在场站控制器中利用自抗扰控制器产生电压控制信号,在机组控制器中采用变增益系数辅助调整电压;最后,使用Washout滤波器抑制暂态过电压,搭建基于EMTP-RV的双馈风电场仿真模型。仿真分析表明,所提控制策略在电网电压跌落时具有良好的支撑效果。

关键词：双馈风电场电压控制自抗扰控制无功功率支撑过电压抑制

预防双馈风机调频期间失速的功率轨迹预设策略

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智慧电力 2024年第2期52卷 108-114页

作者：韩砚海张浩松杨德健王鑫桑顺现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林吉林132012 南通大学电气工程学院江苏南通226019

为解决双馈风机阶跃惯性控制过程中易导致频率二次跌落和分机失速的问题,在斜坡形阶跃惯性控制方法基础上考虑风机有效旋转动能,建立转速减速阶段增发功率、加速阶段降低功率与线性下降阶段时间的数学关系,计算风机有功功率线性下降阶... 详细信息

为解决双馈风机阶跃惯性控制过程中易导致频率二次跌落和分机失速的问题,在斜坡形阶跃惯性控制方法基础上考虑风机有效旋转动能,建立转速减速阶段增发功率、加速阶段降低功率与线性下降阶段时间的数学关系,计算风机有功功率线性下降阶段不引起风机失速的最大持续时间,对功率轨迹线性下降阶段时间加以约束,使风机具有与斜坡形阶跃惯性控制相同频率支撑效果,同时防止风机失速、减少二次频率跌落。利用EMTP-RV平台对不同扰动大小、渗透率、风速情形进行仿真,验证了所提方法的有效性。

关键词：风电调频阶跃惯性控制风机失速旋转动能

基于惯量同步的构网型永磁直驱风电机组频率支撑及转速恢复策略

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智慧电力 2024年第7期52卷 72-79页

作者：胡同宇杨德健钱敏慧严干贵杨修宇桑顺东北电力大学现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室吉林吉林132012 可再生能源并网全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京100192 南通大学电气工程学院江苏南通226019

针对风电机组频率响应后有功支撑与转速恢复切换易诱发二次频率跌落的问题,提出了一种考虑转速恢复的构网型风电机组频率支撑策略。首先阐述了构网型风电机组的“惯量同步”原理;其次,基于转子运动方程,分析了构网型风电机组调频及转速... 详细信息

针对风电机组频率响应后有功支撑与转速恢复切换易诱发二次频率跌落的问题,提出了一种考虑转速恢复的构网型风电机组频率支撑策略。首先阐述了构网型风电机组的“惯量同步”原理;其次,基于转子运动方程,分析了构网型风电机组调频及转速恢复策略对频率最低点及二次频率跌落的影响机理;最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,构建基于惯量同步的构网型风电并网系统,并在不同扰动下验证所提控制策略的有效性。

关键词：构网型风电机组惯量同步转速恢复频率支撑频率二次跌落

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可提高检测精度的电力标识牌智能检测方法

电气自动化 2024年第1期46卷 101-103页

作者：朱建宝桑顺马青山俞鑫春张斌国网江苏省电力有限公司南通供电分公司江苏南通226006 上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240 江苏奥威信息系统工程有限公司江苏南通226007

电力安全标识牌检测是智能电力安全作业管控系统的重要组成部分。为提高复杂电力场景下安全标识牌的检测精度,提出了一种基于改进YOLO的电力安全标识牌检测方法。在YOLO的基础上,通过增加预测层分辨率提升网络对小目标的预测能力。此外... 详细信息

电力安全标识牌检测是智能电力安全作业管控系统的重要组成部分。为提高复杂电力场景下安全标识牌的检测精度,提出了一种基于改进YOLO的电力安全标识牌检测方法。在YOLO的基础上,通过增加预测层分辨率提升网络对小目标的预测能力。此外,引入索引池化机制,利用池化掩码限制无用信息的引入,提高了网络分类识别的精确度。试验结果表明,改进后的检测网络在电力标识牌测试集上的平均精度均值达到了75.2%,比常规方法提高了3.2%。所提智能检测方法能够提升电力标识牌的检测识别能力,有利于保障电力生产安全。

关键词：电力标识牌深度学习目标检测索引池化网络识别

计及内、外部交互模态的电压源型风电场-电网稳定性量化分析

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高电压技术 2022年第7期48卷 2840-2853页

作者：桑顺张琛蔡旭宗皓翔茅靖峰南通大学电气工程学院南通226019 上海交通大学电力传输与功率变换控制教育部重点实验室上海200240

目前关于电压源控制的研究大多面向单台风电机组,忽略了机组之间的交互作用。为此,探讨了电压源型风电机组的多机交互稳定性问题,给出了电压源型风电场–弱电网系统小信号稳定性分析与稳定裕度的量化评估方法。同时,考虑风电场与电网及... 详细信息

目前关于电压源控制的研究大多面向单台风电机组,忽略了机组之间的交互作用。为此,探讨了电压源型风电机组的多机交互稳定性问题,给出了电压源型风电场–弱电网系统小信号稳定性分析与稳定裕度的量化评估方法。同时,考虑风电场与电网及风电场内部机组之间两种交互模态,克服了常规多机稳定性分析不考虑机组之间交互模态的缺陷,提高了多机稳定性分析的精度。此外,该稳定性分析方法能够根据稳定裕度量化指标判断多台机组间的交互模态,并对风电场中稳定性较薄弱的机组进行定位,从而有针对性地优化薄弱机组的控制参数,提高风电场的稳定性。研究结果表明,经过稳定性分析与致稳控制,电压源型风电场能够在短路比接近1的弱电网下稳定运行。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果,验证了理论分析的正确性。

关键词：风电场稳定性弱电网稳定裕度交互模态阻抗建模频域模态分析电压源型控制

惯性同步构网型变换器定量感知电网频率的机理及抗干扰控制策略

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电网技术 2023年第4期47卷 1395-1406页

作者：桑顺徐婷齐琛黄杰杰薛晓岑新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192 南通大学电气工程学院江苏省南通市226019

基于惯性同步的构网型控制可使变换器自主感知电网频率波动,在高压直流输电系统上应用具有极大的优势。然而,这种构网型控制策略在感知电网频率的过程中易受到电网电压波动等因素的干扰。针对上述问题,建立构网型变换器的小信号数学模型... 详细信息

基于惯性同步的构网型控制可使变换器自主感知电网频率波动,在高压直流输电系统上应用具有极大的优势。然而,这种构网型控制策略在感知电网频率的过程中易受到电网电压波动等因素的干扰。针对上述问题,建立构网型变换器的小信号数学模型,从阻尼特性的角度揭示构网型变换器直流电压与电网频率、电网电压、输入原动力之间的动态耦合机制。接下来,分别提出应对高、低频扰动的高频抗扰控制器及低频抗扰控制器,实现变换器直流电压定量感知电网频率、不受电网电压波动等因素的干扰。最后,给出所提高频、低频抗扰控制器的参数设计方法,分析了抗扰控制器对构网型变换器与电网交互稳定性的影响。在PSCAD/EMTDC平台上,验证了理论分析的正确性以及所提控制方法的可行性。

关键词：风力发电与并网惯量支撑自主感知频率抗干扰控制策略稳定性分析

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永磁直驱风电机组的构网型控制与黑启动

电网技术 2022年第8期46卷 3168-3180页

作者：桑顺齐琛张新松黄杰杰茅靖峰顾菊平南通大学电气工程学院江苏省南通市226019 新能源与储能运行控制国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司) 北京市海淀区100192

当前,孤岛微电网的常规构网型控制适用于具有稳定功率输入的分布式电源,且孤岛微电网的常规黑启动方案多依赖大容量储能,经济性较差。面向对等运行模式下的孤岛微电网,提出了以永磁直驱风电机组为主电源的新型构网控制策略。在网侧变换... 详细信息

当前,孤岛微电网的常规构网型控制适用于具有稳定功率输入的分布式电源,且孤岛微电网的常规黑启动方案多依赖大容量储能,经济性较差。面向对等运行模式下的孤岛微电网,提出了以永磁直驱风电机组为主电源的新型构网控制策略。在网侧变换器上建立其直流电压与孤岛微电网母线频率的实时联动机制,开发机侧变换器输出功率关于直流电压的下垂控制结构,使多台风电机组之间按照下垂系数之比自动分配负荷容量。根据所接负荷容量自动调节孤岛微电网的母线频率,实现了风电机组参与微电网的一次调频功能。通过变桨控制,实现了风速波动条件下孤岛微电网的稳定运行。提出了一种以直驱风电机组为主电源的孤岛微电网的黑启动控制策略,相较现有黑启动方案,无需附加大容量储能装置,从而降低了系统成本。最后,在PSCAD/EMTDC平台上,验证了理论分析的正确性与所提控制方法的可行性。

关键词：永磁直驱风电机组孤岛运行模式构网型控制自动负荷分配黑启动

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电池储能变换器弱电网运行控制与稳定性研究

中国电机工程学报 2017年第1期37卷 54-63页

作者：桑顺高宁蔡旭李睿风力发电研究中心(上海交通大学电子信息与电气工程学院) 上海市闵行区200240

分布式电池储能变换器一般采用电流型控制算法,变换器低频段等效容性输出阻抗导致其弱电网运行稳定性较差,多机并列运行时易引发谐振。该文针对储能变换器弱电网运行稳定性问题,研究储能变换器电压型控制算法,建立了基于电压型控制算法... 详细信息

分布式电池储能变换器一般采用电流型控制算法,变换器低频段等效容性输出阻抗导致其弱电网运行稳定性较差,多机并列运行时易引发谐振。该文针对储能变换器弱电网运行稳定性问题,研究储能变换器电压型控制算法,建立了基于电压型控制算法的变换器阻抗模型并分析其稳定性。模型的阻抗分析结果表明,采用电压型控制的储能变换器对电网呈现感性输出阻抗的非理想电压源特性,不易与持续增大的电网阻抗发生谐振,具备更佳的电网适应性。通过仿真分析与实验验证,证明了理论分析与建模过程的正确性,以及电压型控制算法的可行性。

关键词：电压型控制电流型控制储能变换器弱电网运行阻抗分析

功率–电压控制型并网逆变器及其弱电网适应性研究

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中国电机工程学报 2017年第8期37卷 2339-2350页

作者：桑顺高宁蔡旭李睿上海交通大学风力发电研究中心上海市闵行区200240

采用传统功率–电流双环控制策略的并网逆变器,在弱电网环境中运行存在谐波振荡等交互稳定问题。为解决该问题,提出一种基于LCL滤波电容电压反馈的逆变器功率–电压双环控制策略。在计及主电路、锁相环、调节器参数等因素影响的基础上,... 详细信息

采用传统功率–电流双环控制策略的并网逆变器,在弱电网环境中运行存在谐波振荡等交互稳定问题。为解决该问题,提出一种基于LCL滤波电容电压反馈的逆变器功率–电压双环控制策略。在计及主电路、锁相环、调节器参数等因素影响的基础上,推导并建立了旋转dq坐标系下逆变器的输出阻抗模型。基于广义奈奎斯特判据,对比研究了功率–电流、功率–电压两种控制策略的稳定裕度与电网强度的关系。阻抗分析结果表明,基于功率–电压控制的逆变器接入弱电网环境仍可稳定运行,且其稳定裕度不受锁相环带宽的影响,具备更佳的电网适应性。通过仿真和实验,验证了理论分析的正确性以及所提控制策略的可行性。

关键词：三相并网逆变器弱电网阻抗建模功率–电流控制功率–电压控制