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具有参数自适应特性的并网变流器无交流电压传感器控制方法

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电力自动化设备 2019年第7期39卷 1-6,36页

作者：孟岩峰胡书举许洪华中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

针对当前无交流电压传感器控制技术中存在的电压观测器适用性问题,研究了一种基于参数自适应电压观测器的无交流电压传感器控制方法。阐述了基于二阶广义积分器构造的电压观测器原理,提出利用锁相环在线实时反馈电网频率信号的频率自适... 详细信息

针对当前无交流电压传感器控制技术中存在的电压观测器适用性问题,研究了一种基于参数自适应电压观测器的无交流电压传感器控制方法。阐述了基于二阶广义积分器构造的电压观测器原理,提出利用锁相环在线实时反馈电网频率信号的频率自适应控制方法。在此基础上,利用简化模型分析电感参数偏离实际值情况下的向量关系,提出一种具有电感参数自适应特性的改进电压观测器。应用所提的改进控制方法,可实现频率和电感参数自适应的并网变流器无交流电压传感器控制,提高了并网变流器的电网适应性。

关键词：并网变流器无交流电压传感器交流电压观测器参数自适应特性

并网变流器的频率耦合阻抗模型及其稳定性分析

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电力系统自动化 2019年第3期43卷 138-146页

作者：刘威谢小荣黄金魁张传宇尹聪琦清华大学电机工程与应用电子技术系北京市100084 国网福建省电力有限公司检修分公司福建省福州市350013

可再生能源并网系统中,如光伏、风电以及无功补偿等并网均采用电压源型变流器。变流器与交流电网之间的相互作用会引发新的振荡问题,阻抗模型分析成为研究此类问题的重要方法。多数阻抗模型往往忽略了变流器外环控制和频率耦合的影响,... 详细信息

可再生能源并网系统中,如光伏、风电以及无功补偿等并网均采用电压源型变流器。变流器与交流电网之间的相互作用会引发新的振荡问题,阻抗模型分析成为研究此类问题的重要方法。多数阻抗模型往往忽略了变流器外环控制和频率耦合的影响,适用于变流器高频动态特性研究,但在分析变流器中低频动态(如次同步振荡)方面不够精确。为弥补这一缺陷,文中针对典型电压源型并网变流器提出了一种频率耦合阻抗模型,同时考虑了互补频率耦合效应和外环控制,采用详细电磁模型时域仿真与辨识验证了阻抗模型推导的正确性。进一步构建并网系统的整体阻抗模型,分析变流器并网系统的稳定性,时域仿真结果证实了所提模型在中低频率振荡分析中的有效性。

关键词：并网变流器阻抗模型频率耦合外环控制稳定性分析

弱电网下并网变流器相位裕度的分频段补偿方法

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中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1565-1575,I0026页

作者：唐欣何洋李珍李晓萌长沙理工大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410114

在弱电网条件下,针对并网变流器各控制环节与电网阻抗之间交互作用,容易引发系统振荡而造成失稳问题,文中提出一种分频段相位补偿控制策略。首先,建立dq坐标下的并网变流器输出导纳矩阵模型,针对在低频段由锁相环引起的变流器输出导纳... 详细信息

在弱电网条件下,针对并网变流器各控制环节与电网阻抗之间交互作用,容易引发系统振荡而造成失稳问题,文中提出一种分频段相位补偿控制策略。首先,建立dq坐标下的并网变流器输出导纳矩阵模型,针对在低频段由锁相环引起的变流器输出导纳的负阻尼特性,不改变锁相环动态特性而通过分析锁相环对控制系统的影响路径,加入含积分元素的补偿矩阵抵消锁相环的负阻尼影响,同时简化导纳模型;进而,引入仅含常数元素的补偿矩阵实现超前校正,对电流环带宽外的负阻尼进行相位补偿,使导纳矩阵元素在全频段为正实部,为并网控制系统提供正阻尼,从而增强并网变流器的稳定性。最后,通过仿真和实验在不同短路比条件下对文中提出的补偿方案进行验证,证明所提方案的有效性。

关键词：并网变流器导纳矩阵模型锁相环相位补偿稳定性

面向暂态电压主动支撑的多功能并网变流器多模式柔性切换策略

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电力系统自动化 2023年第21期47卷 156-164页

作者：郭祺贾文慧涂春鸣侯玉超黄泽钧姜飞国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 湖南省长沙市410082 国网山西省电力公司晋中供电公司山西省晋中市030600 长沙理工大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410004

基于并网变流器的电能质量治理装置在谐波电流治理、无功补偿等方面的性能优越,且设备可靠性高,但在解决暂态电压波动问题方面的能力有待进一步提升。基于此,提出一种面向电压主动支撑的多功能并网变流器(MF-GCC)及其多模式柔性切换策... 详细信息

基于并网变流器的电能质量治理装置在谐波电流治理、无功补偿等方面的性能优越,且设备可靠性高,但在解决暂态电压波动问题方面的能力有待进一步提升。基于此,提出一种面向电压主动支撑的多功能并网变流器(MF-GCC)及其多模式柔性切换策略。电网电压正常时,MF-GCC工作于并联补偿模式,实现网侧单位功率因数运行。在电网电压波动时,MF-GCC工作于串联补偿模式,实现电压补偿功能,维持敏感负载侧电压恒定。此外,对MF-GCC的并联与串联补偿模式切换过程进行详细分析,设置了有源功率器件的最优切换时序。仿真与实验结果验证了所提拓扑与控制策略的有效性和可行性。

关键词：电能质量治理装置并网变流器电压支撑无功补偿柔性切换可靠供电

基于变流器并网的新能源外送系统功率传输能力评估

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电网技术 2024年第1期48卷 171-183页

作者：万易王建南东亮张博熊小伏输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学) 重庆市沙坪坝区400044 国网新疆电力有限公司电力科学研究院新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830011

光伏、风电等清洁能源广泛采用并网变流器接入电网,评估变流器并网新能源外送系统的功率传输能力,对于保证电网正常及紧急运行工况下的清洁能源持续、稳定外送具有重要意义。该文首先分析无功补偿前后变流器并网系统的功率传输特性,掌... 详细信息

光伏、风电等清洁能源广泛采用并网变流器接入电网,评估变流器并网新能源外送系统的功率传输能力,对于保证电网正常及紧急运行工况下的清洁能源持续、稳定外送具有重要意义。该文首先分析无功补偿前后变流器并网系统的功率传输特性,掌握变流器并网系统的安全稳定传输边界。接着,对新能源外送通道开展动态热容量评估,挖掘传输通道潜在传输能力以促进清洁能源消纳。然后,统筹考虑保证并网系统及外送通道安全稳定运行的各类型约束,确定新能源最大外送能力。最后,对算例测试系统中的新能源场站开展最大外送能力评估,算例研究表明:配合无功补偿并同时利用设备动态热容量,可以提升新能源外送能力;不同电网连接强度和运行工况下,限制清洁能源外送能力的主导因素不同,需依据主导因素确定外送功率,才能确保电网的安全稳定运行。

关键词：新能源外送并网变流器无功补偿动态热容量功率传输能力

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并网变流器导纳建模及锁相环影响分析

电力电子技术 2022年第8期56卷 27-31页

作者：唐欣何洋李珍李勇长沙理工大学电气与信息工程学院湖南长沙410114

分析并网变流器引起的中高频振荡时,若忽略锁相环(PLL)的影响,可简化变流器模型,从而简化系统稳定性分析。为定量可忽略PLL影响的频段,建立了考虑PLL以及忽略PLL的交流侧输出导纳模型,分析了PLL对变流器交流侧导纳模型的影响。对比分析... 详细信息

分析并网变流器引起的中高频振荡时,若忽略锁相环(PLL)的影响,可简化变流器模型,从而简化系统稳定性分析。为定量可忽略PLL影响的频段,建立了考虑PLL以及忽略PLL的交流侧输出导纳模型,分析了PLL对变流器交流侧导纳模型的影响。对比分析两个导纳模型之间的差异,从控制带宽的视角,提出了在小信号稳定性分析中忽略PLL影响的前提条件,以及忽略PLL影响频段的起始频率点的计算方法,进而实现简化系统的导纳模型。最后,通过仿真和实验分析了考虑PLL以及忽略PLL对系统稳定性分析的影响,验证了理论分析的正确性。

关键词：并网变流器锁相环导纳模型稳定性分析

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基于自抗扰控制的风电并网变流器锁相环设计

太阳能学报 2023年第4期44卷 147-155页

作者：杨天翔程志江杨涵棣田峰可再生能源发电与并网技术教育部工程研究中心(新疆大学) 乌鲁木齐830047

在高比例可再生能源渗透环境下,电力系统呈现低惯性阻尼特性,传统基于PI控制器的同步参考坐标系锁相环更易受到新能源波动性的影响,造成锁相输出结果较差,从而引发跟网型风电变流器的一系列振荡问题。提出基于一阶线性自抗扰控制器的锁... 详细信息

在高比例可再生能源渗透环境下,电力系统呈现低惯性阻尼特性,传统基于PI控制器的同步参考坐标系锁相环更易受到新能源波动性的影响,造成锁相输出结果较差,从而引发跟网型风电变流器的一系列振荡问题。提出基于一阶线性自抗扰控制器的锁相环,通过对比分析一阶线性自抗扰锁相环和传统锁相环的频域特性,说明其抗扰性能的优势。提出一种简易的参数设计方法,简化锁相环参数设计。在相同带宽尺度比较下说明高阶自抗扰控制器应用于并网变流器锁相环的局限性。通过锁相环仿真和基于混合多电平并网变流器的实验结果表明,所提自抗扰锁相环在受扰动环境下具有更准确的锁相结果,更加适用于高比例可再生能源参与的新型电力系统。

关键词：风电并网变流器可再生能源锁相环自抗扰控制

弱电网下三相并网变流系统全线性自抗扰控制及其小干扰稳定性分析

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高电压技术 2022年第1期48卷 199-209页

作者：聂飞徐海亮刘壮壮刘娜王艳松中国石油大学(华东)新能源学院青岛266580

弱电网下,并网变流器与电网阻抗之间的交互作用,极易诱发系统失稳振荡,进而威胁系统运行安全。线性自抗扰控制拥有优良的频率响应特性,具备改善并网变流器系统阻尼的潜在优势。对此,提出了一种全线性自抗扰控制的并网变流器控制策略,实... 详细信息

弱电网下,并网变流器与电网阻抗之间的交互作用,极易诱发系统失稳振荡,进而威胁系统运行安全。线性自抗扰控制拥有优良的频率响应特性,具备改善并网变流器系统阻尼的潜在优势。对此,提出了一种全线性自抗扰控制的并网变流器控制策略,实现了对传统矢量控制中锁相环、电压环、电流环等环节的自抗扰控制替代。进一步,推导获得了计及频率耦合效应的系统阻抗模型,深入分析了全线性自抗扰控制系统在弱电网下的稳定性问题。研究结果表明,相较于传统比例积分控制器,全线性自抗扰控制能够有效抑制并网系统中出现的频率耦合现象,提高系统小干扰稳定性;同时,采用单参数的全线性自抗扰控制,能够实现快速无超调响应,进而改善系统的暂态特性。仿真算例验证了所提控制策略的有效性、可行性。

关键词：弱电网并网变流器频率耦合效应线性自抗扰控制阻抗建模小干扰稳定性

电流矢量定向下基于反推控制的并网变流器改进PQ控制及参数分析

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高电压技术 2022年第4期48卷 1385-1392页

作者：余洋王孟云冯路婧张瑞丰米增强蔡新雷华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室保定071003 华北电力大学河北省分布式储能与微网重点实验室保定071003 广东电网有限责任公司电力调度控制中心广州510600

并网变流器通常采用PQ控制实现有功和无功调节。然而,传统基于PI的PQ控制参数整定困难,且对不确定的模型参数适应性较弱。为此,提出了电流矢量定向下基于反推控制的并网变流器改进PQ控制算法,设计了考虑系统控制性能的反推控制参数确定... 详细信息

并网变流器通常采用PQ控制实现有功和无功调节。然而,传统基于PI的PQ控制参数整定困难,且对不确定的模型参数适应性较弱。为此,提出了电流矢量定向下基于反推控制的并网变流器改进PQ控制算法,设计了考虑系统控制性能的反推控制参数确定方法。首先,构建了并网电流矢量定向坐标系,建立了该坐标系下并网变流器的空间矢量模型,设计了基于反推控制原理的并网电流控制器和功率因数角控制器,并从理论上证明了控制器的稳定性;然后,计及系统模型参数的不确定性,结合控制环节的传递函数及稳态误差,根据控制性能要求确定了反推控制参数,使其在满足系统稳定性的基础上进一步优化了系统控制性能;最后,采用仿真和实验对控制方法进行了验证。结果表明,改进PQ控制方法提升了并网变流器跟踪参考功率指令的速度和精度,设计的反推控制参数受系统模型参数扰动的影响较小,有效改善了并网变流器的运行性能。

关键词：并网变流器 PQ控制反推控制电流定向控制参数参数不确定性