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新能源并网逆变器的阻尼互济控制策略

电网技术 2024年第1期48卷 238-246页

作者：鲁清源马俊鹏王顺亮王鹏刘小林刘天琪吴子豪王若谷四川大学电气工程学院四川省成都市610065 国网陕西电力科学研究院陕西省西安市710099

光伏与风电换流站近区并网发电可在一定程度上实现新能源随机波动情况下的电能互补。然而,新能源密集汇入电网易触发宽频振荡风险。目前,常采用逆变器阻抗重塑法抑制电压源逆变器–电网耦合系统宽频振荡现象,但该方法对高频谐振抑制有... 详细信息

光伏与风电换流站近区并网发电可在一定程度上实现新能源随机波动情况下的电能互补。然而,新能源密集汇入电网易触发宽频振荡风险。目前,常采用逆变器阻抗重塑法抑制电压源逆变器–电网耦合系统宽频振荡现象,但该方法对高频谐振抑制有限。对此,提出一种新能源逆变器的阻尼互济控制策略,利用光伏和风电在时间尺度上的互补特征,将光伏和风电逆变器在间歇阶段重塑为阻抗适配装置,在风光能量互补的同时,实现了阻尼互济,综合抑制新能源并网发电引发的宽频振荡现象。最后,基于RT-Box实验平台验证了所提控制策略的有效性。

关键词：弱电网并网逆变器稳定性阻抗适配装置电网阻抗

基于三次谐波注入的桥臂交替换流器子模块电容优化方法

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电力系统自动化 2024年第12期48卷 165-176页

作者：王顺亮廖鑫张芮马俊鹏李金铭刘天琪四川大学电气工程学院四川省成都市610065

桥臂交替换流器(AAC)具有子模块数目少和电容小等优点,在交直流系统功率互联和柔性直流输电中具备广阔应用前景。针对AAC存在的固定调制度运行缺陷和工程应用子模块电容经济性问题,提出了一种基于三次谐波注入的AAC子模块电容优化方法... 详细信息

桥臂交替换流器(AAC)具有子模块数目少和电容小等优点,在交直流系统功率互联和柔性直流输电中具备广阔应用前景。针对AAC存在的固定调制度运行缺陷和工程应用子模块电容经济性问题,提出了一种基于三次谐波注入的AAC子模块电容优化方法和闭环控制策略。文中首先介绍了AAC的拓扑结构和运行原理,根据换流器能量平衡方程给出注入三次谐波后AAC的宽调制度运行条件,并设计了AAC的闭环控制策略;然后,基于子模块电压波动数学模型,建立了AAC的能量波动方程,能够精确生成不同调制度和功率因数角下的能量波动模型,定量分析了注入三次谐波后能够降低的能量波动峰值和子模块电容优化率,所提出的子模块电容优化方法和闭环控制策略在实现AAC宽调制度稳定运行的同时,注入的三次谐波不改变AAC能量平衡条件,最高能够降低AAC子模块电容大小为传统控制方式下的12.1%;最后,在电磁暂态仿真软件和StarSim半实物平台中搭建模型,验证了所提分析方法和控制策略的有效性。

关键词：高压直流输电桥臂交替换流器电容优化能量波动方程能量平衡移相导通

基于复矢量及HSS的MMC交直流侧阻抗建模

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南方电网技术 2024年第3期18卷 119-128页

作者：陶军王立强王顺亮王佳林马俊鹏谢洋焦宁内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院呼和浩特010020 四川大学电气工程学院成都610065

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)具有运行稳定、控制多样化等优点,对其精确建模成为当前研究热点。提出了一种基于复矢量的MMC交直流侧阻抗建模方法。该方法根据复矢量建模的基本原理分析了换流器的正负序转换关... 详细信息

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)具有运行稳定、控制多样化等优点,对其精确建模成为当前研究热点。提出了一种基于复矢量的MMC交直流侧阻抗建模方法。该方法根据复矢量建模的基本原理分析了换流器的正负序转换关系,并在考虑三相耦合的前提下,从差共模角度简述了三相MMC的建模要点,建立了三相系统的完整时域模型。引入谐波状态空间理论(harmonic state space,HSS)对所建模型进行处理来提高建模精度,并利用接口矩阵及阻抗求解的基本原理建立了MMC的交直流侧阻抗模型。最后在仿真平台进行了对比实验,证实了建模方法的可行性。

关键词：模块化多电平换流器交直流侧阻抗建模谐波状态空间复矢量建模高压直流输电

基于谐波状态空间理论的12脉动换流站阻抗建模

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南方电网技术 2024年第6期18卷 1-9页

作者：王顺亮谢洋赵远马俊鹏彭茂兰刘航冯雷黄炟超四川大学电气工程学院成都610065 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州510663

为分析谐波对电网换相型换流器高压直流输电系统(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)稳定性的影响,亟需建立一个考虑谐波耦合效应的LCC-HVDC精确模型。基于谐波状态空间(harmonic state space,HSS)理论,考虑频率耦合效应和控制系统建立了12脉动LCC的阻抗模型,所建交直流谐波阻抗模型能在更宽的频带与扫频结果吻合。最后通过PSCAD电磁暂态仿真结果与HSS阻抗模型计算结果对比,验证了所提出的LCC-HSS阻抗模型的正确性。LCC-HSS阻抗建模方法提高了对LCC换流站进行数学建模的精确性,且可以适应多种模式下LCC换流站阻抗建模,为LCC系统稳定性分析及参数优化提供了较为精确的模型。

关键词：谐波状态空间高压直流输电小信号模型谐波阻抗

考虑换相过程的电网换相换流器小信号阻抗建模

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四川电力技术 2024年第2期47卷 5-10,44页

作者：张纯李小鹏成清儿王顺亮马俊鹏刘天琪国网四川省电力公司电力科学研究院四川成都610041 电力物联网四川省重点实验室四川成都610041 四川大学电气工程学院四川成都610065

建立准确的数学模型对于判断电力系统稳定性具有重要意义,其中阻抗模型凭借简单有效的优势成为判断系统稳定性的常用工具。为完成考虑换相过程的电网换相换流器阻抗建模,在dq坐标系下采用了基于平均化的小信号建模方法。首先,将换相重... 详细信息

建立准确的数学模型对于判断电力系统稳定性具有重要意义,其中阻抗模型凭借简单有效的优势成为判断系统稳定性的常用工具。为完成考虑换相过程的电网换相换流器阻抗建模,在dq坐标系下采用了基于平均化的小信号建模方法。首先,将换相重叠过程中各物理量的非线性变化过程利用小信号法线性化,建立了物理量之间的传递函数;然后,加入了交流电源侧的交流网络简化模型,同时考虑了定电压控制方式和锁相环的建模,得到电网换相换流器直流侧和交流侧的等效阻抗模型;最后,通过对比PSCAD/EMTDC仿真结果和模型计算结果,证明了阻抗模型的准确性。

关键词：电网换相换流器小信号模型换相重叠过程复向量

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基于减载系数变化的风电机组一次调频控制

电力自动化设备 2022年第8期42卷 119-125,139页

作者：曾雪洋张纯王顺亮李小鹏刘天琪国网四川省电力公司电力科学研究院四川成都610041 四川大学电气工程学院四川成都610065

风电机组参与电网一次调频对提高高比例风电并网系统的频率调节能力具有重要意义。分析风电机组传统一次调频控制下超速减载控制的功率跟踪曲线与下垂控制间的交互影响机制,结果表明该交互影响不能充分释放风电机组减载控制储备的备用功... 详细信息

风电机组参与电网一次调频对提高高比例风电并网系统的频率调节能力具有重要意义。分析风电机组传统一次调频控制下超速减载控制的功率跟踪曲线与下垂控制间的交互影响机制,结果表明该交互影响不能充分释放风电机组减载控制储备的备用功率,削弱了风电机组的调频能力;为了消除该交互影响,提出基于减载系数变化的风电机组一次调频控制策略,并给出一次调频参数设置方法。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真算例,结果表明,所提控制策略能够很好地消除该交互影响,其频率改善效果优于传统一次调频控制。

关键词：风电机组减载控制一次调频控制交互影响减载系数变化

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考虑采样过程的换流器混杂宽频导纳模型

中国电机工程学报 2022年第16期42卷 6017-6027页

作者：冯麟马俊鹏王顺亮黄河刘天琪吴子豪王若谷四川大学电气工程学院四川省成都市610065 国网陕西电力科学研究院陕西省西安市710099

并网换流器系统中同时具有控制系统的离散特性和被控对象的连续特性,为典型的混杂系统。传统建模方法并未同时兼顾该混杂系统的离散和连续特性,无法精确描述变流器在奈奎斯特频率附近及以上频段的导纳特性。针对该问题,为保证换流器导... 详细信息

并网换流器系统中同时具有控制系统的离散特性和被控对象的连续特性,为典型的混杂系统。传统建模方法并未同时兼顾该混杂系统的离散和连续特性,无法精确描述变流器在奈奎斯特频率附近及以上频段的导纳特性。针对该问题,为保证换流器导纳模型在奈奎斯特频率附近及以上频段内的准确性,该文首先采用复矢量建模的方法得到描述并网换流器频率耦合效应的导纳模型;然后,考虑换流器控制系统采样过程,引入泊松求和定理,推导考虑采样过程的换流器复矢量模型;相较连续域的复矢量模型,考虑采样过程的换流器混杂复矢量模型同时兼顾控制系统的离散特性和被控对象的连续特性,在奈奎斯特频率以上仍具有较高准确性。最后,通过仿真及半实物实验验证所提建模理论的准确性。

关键词：并网换流器导纳模型复矢量建模采样频率耦合混杂系统

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MMC-HVDC直流侧阻抗模型简化方法

电力自动化设备 2022年第8期42卷 229-234页

作者：毛光亮彭乔舒稷刘天琪王顺亮张敏王腾鑫四川大学电气工程学院四川成都610065 国网山西省电力公司电力科学研究院山西太原030001

目前大多数模块化多电平换流器(MMC)的阻抗模型过于复杂,而已有的模型简化方法大多针对时域状态空间模型,不便于谐振分析。因此,以定有功功率控制和定直流电压控制的MMC为例,提出MMC直流侧阻抗模型简化方法。首先对MMC直流侧阻抗进行详... 详细信息

目前大多数模块化多电平换流器(MMC)的阻抗模型过于复杂,而已有的模型简化方法大多针对时域状态空间模型,不便于谐振分析。因此,以定有功功率控制和定直流电压控制的MMC为例,提出MMC直流侧阻抗模型简化方法。首先对MMC直流侧阻抗进行详细建模,根据分析得到的等效电容在高频段的旁路特性,保留低频段下的阻抗详细模型,忽略对整体阻抗特性几乎没有影响的部分,实现阻抗模型的简化,并基于简化模型提取阻抗特性的关键影响参数进行稳定性分析。最后基于PSCAD/EMTDC平台进行仿真验证,仿真结果验证了所提简化阻抗模型的准确性,以及关键参数对系统稳定性影响的分析结果。

关键词：模块化多电平换流器直流侧阻抗模型模型简化稳定性分析控制方式

电网不平衡下基于SOGI的MMC环流抑制策略

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工程科学与技术 2023年第1期55卷 59-69页

作者：周诗丁王顺亮张英敏马俊鹏冯麟单鹏四川大学电气工程学院四川成都610065

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的设计和分析通常是在电网平衡下进行,但在实际运行中交流电网是不平衡。电网不平衡将导致MMC桥臂环流的直流分量不再相等,含有2倍频的正序、负序和零序分量,使系统损耗增加,影响... 详细信息

模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的设计和分析通常是在电网平衡下进行,但在实际运行中交流电网是不平衡。电网不平衡将导致MMC桥臂环流的直流分量不再相等,含有2倍频的正序、负序和零序分量,使系统损耗增加,影响系统性能。首先,本文根据MMC的数学模型和相单元的瞬时功率分析环流的产生机理,得到电网不平衡时环流各分量的等效电路。然后,提出一种电网不平衡下基于二阶广义积分器(second order generalized integrator,SOGI)的环流抑制策略,该策略将三相环流中2次谐波分量与不相等的直流分量分离后单独抑制,采用比例积分(proportional integral,PI)控制经SOGI提取桥臂环流的正序、负序2倍频分量,采用准比例谐振(proportional resonant,PR)控制环流的零序2倍频分量。最后,在PSCAD/EMTDC平台中搭建217电平的MMC系统模型,将本文所提环流抑制策略与传统环流抑制策略、采用准比例谐振器控制环流抑制策略和采用比例积分谐振(proportional integral resonant,PIR)控制环流抑制策略进行仿真实验对比。实验结果表明:在单相非金属接地故障时,与其他3种环流抑制策略作对比,本文策略能将环流的2倍频分量抑制到0.000 6 kA,将谐波畸变率降低到0.03%,表明所提策略的优越性;同时在两相非金属接地故障时,本文策略能将环流的2倍频分量抑制到0.003 9 kA,谐波畸变率降低到0.22%。仿真实验结果验证了本文方法的有效性。

关键词：电网不平衡模块化多电平换流器二阶广义积分器环流抑制策略