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混合微网中基于互联变换器的谐波补偿控制

电网与清洁能源 2023年第5期39卷 113-119,127页

作者：徐万万王斌刘江夏智辉武汉科技大学信息科学与工程学院湖北武汉430081

并网运行的交直流混合微网中,交流侧接入非线性负载会导致公共并网点(point of common coupling,PCC)处电流出现明显畸变。为避免引入额外有源滤波器装置,在基于综合惯量的互联变换器控制基础上,叠加准比例谐振控制器用于谐波补偿控制,... 详细信息

并网运行的交直流混合微网中,交流侧接入非线性负载会导致公共并网点(point of common coupling,PCC)处电流出现明显畸变。为避免引入额外有源滤波器装置,在基于综合惯量的互联变换器控制基础上,叠加准比例谐振控制器用于谐波补偿控制,通过公共并网点处电流反馈信号,实现电流正弦性和交直流侧功率平衡。同时,在谐波补偿环节引入多采率控制,解决了互联变换器低开关频率控制过程中的延时而导致的谐波重构误差问题,改善谐波补偿效果,并给出准比例谐振控制器参数的设计过程。基于Matlab/Sinmulink仿真实验结果表明所提方案稳态特性好,动态响应快,对负荷突变适应性好,控制算法简单可靠。

关键词：并网运行交直流混合微网互联变换器谐波补偿多采样率控制准比例谐振

考虑碳排放成本的风光储多能互补系统优化运行研究

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电力系统保护与控制 2019年第10期47卷 127-133页

作者：朱晔兰贞波隗震刘波冯万兴周盛陈轩恕韦古强孙辰军张崧国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司湖北武汉430074 南瑞集团公司(国网电力科学研究院) 江苏南京211000 都城伟业集团有限公司北京100032 国网河北省电力公司河北石家庄050011 哈尔滨供电局有限公司黑龙江哈尔滨150006

为提高风电、光伏等新能源的消纳能力,提升多能互补微网系统运行经济性,提出了一种风光储多能互补微网系统并网日前调度的优化模型。模型的目标函数变量包括储能电池运行成本、系统弃风弃光成本、削负荷成本以及从上级电网购电成本,同... 详细信息

为提高风电、光伏等新能源的消纳能力,提升多能互补微网系统运行经济性,提出了一种风光储多能互补微网系统并网日前调度的优化模型。模型的目标函数变量包括储能电池运行成本、系统弃风弃光成本、削负荷成本以及从上级电网购电成本,同时考虑到系统从上级电网购电将产生碳排放,基于此建立碳排放成本计算模型,并计入目标函数中。约束条件中考虑了储能电池充放电功率和容量、购售电功率平衡以及上级电网交换功率上限等约束。采用粒子群算法对模型进行求解。算例分析结果表明,所建模型能够充分考虑碳排放的环境因素以及系统实际运行特点,通过调节系统与上级电网的交换功率以及储能电池的充放电功率,能在实现系统运行成本最小的同时减少弃风弃光与削负荷情况。

关键词：风光储多能互补并网运行日前调度碳排放粒子群算法

基于电压电流协同控制的微网运行模式无缝切换策略

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电力系统自动化 2019年第5期43卷 129-135,158,136-139页

作者：张黎明侯梅毅朱国防卢兆楠耿英明刘洋山东大学电气工程学院山东省济南市250061

主从型微网从并网切换到孤岛时,主逆变器由电流控制模式切换到电压控制模式,需改变控制器结构,并且孤岛检测期间电压不可控。针对上述问题,提出一种电压电流协同控制策略,在整个运行过程中用电压控制器对微网内负载的电压进行控制。并... 详细信息

主从型微网从并网切换到孤岛时,主逆变器由电流控制模式切换到电压控制模式,需改变控制器结构,并且孤岛检测期间电压不可控。针对上述问题,提出一种电压电流协同控制策略,在整个运行过程中用电压控制器对微网内负载的电压进行控制。并网时电压控制器经调节后平衡微网内负载功率并达到稳定输出;同时附加上电流控制器控制输出电流,保持微网和电网间功率平衡。孤岛后电流控制器退出运行,电压控制器继续控制微网内负载电压,保证微网内负载功率始终处于平衡状态,控制器输出具有连续性,控制模式也平滑切换到电压控制。根据所述电压电流协同控制策略设计了相应的电压控制器和电流控制器。最后进行Simulink仿真及实验验证,结果证明了协同控制策略能实现微网运行模式的无缝切换。

关键词：微网(微电网) 无缝切换并网运行孤岛运行协同控制

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含储能光伏电站并网运行可靠性评价仿真

计算机仿真 2022年第10期39卷 109-112+165页

作者：朱东垣孙一飞田有文沈阳农业大学信息与电气工程学院

针对由于并网运行时因电压、频率、相位不一致，导致频繁停运问题，提出基于极限概率评估的含储能光伏电站并网运行可靠性方法，预先判定停运现象，减少突发性停运导致的损失。计算光伏电站并网运行时所产生的电流、电压、电容量及输出... 详细信息

针对由于并网运行时因电压、频率、相位不一致，导致频繁停运问题，提出基于极限概率评估的含储能光伏电站并网运行可靠性方法，预先判定停运现象，减少突发性停运导致的损失。计算光伏电站并网运行时所产生的电流、电压、电容量及输出频率等参数，确保参数间的统一性和协调性。建立电站在断电期间、电容量不足期间频率、电压变化的评估指标集，通过标准化处理使得指标数据符合正态分布，作为可靠性分析方程的初始数据，模拟得出电站随电压和频率变化而变化的停运概率，确定电压和频率工作的极限值、各状态下停运概率的最大值和最小值，停运概率越高则可靠性越差。仿真结果证明，所提方法可靠性评价结果与实际情况描述相符，精度较高，说明其具有一定的现实应用价值。

关键词：极限概率评估法并网运行电容量停运概率极限值

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虚拟同步储能变换器的功率环双模式控制

电力系统自动化 2019年第8期43卷 56-64页

作者：温春雪杨春来陈丹胡长斌朴政国周京华北京市电力电子与电气传动工程研究中心北方工业大学北京市100144 国网河北省电力有限公司电力科学研究院河北省石家庄市050021

根据虚拟同步储能变换器功率环主要参数的相互影响进行了小信号建模分析,为功率环参数设计和选取范围提供了参考。据此,针对虚拟储能变换器并网运行时存在的稳态功率偏差和功率限额问题,提出一种适用于并网工况的储能变换器虚拟同步机P... 详细信息

根据虚拟同步储能变换器功率环主要参数的相互影响进行了小信号建模分析,为功率环参数设计和选取范围提供了参考。据此,针对虚拟储能变换器并网运行时存在的稳态功率偏差和功率限额问题,提出一种适用于并网工况的储能变换器虚拟同步机PQ模式控制策略,并在必要时将PQ模式与VSG下垂模式进行切换。虚拟同步发电机(VSG)的PQ模式并网除了能实现稳态时恒功率运行外,暂态过程中还具有一定的惯性和阻尼,并网状态下能够自同步,无需锁相环。仿真和实验结果表明,所提双模式控制策略稳定可靠且切换平滑。

关键词：虚拟同步发电机储能变换器功率环并网运行双模式

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含变速恒频风电机组的电网运行特性仿真

科学技术与工程 2022年第22期22卷 9652-9659页

作者：陆秋瑜杨银国于珍李力张东辉李海波广东电网有限责任公司电力调度控制中心广州510000 清华四川能源互联网研究院成都610000

为了研究含变速恒频风机组的电网在不同条件下的运行特性,通过Simulink模块来搭建风力发电机组各部件系统的仿真模型,并将搭建的风力发电机模型与电网模型进行并网运行仿真。研究了不同风速下风力发电机组并网对电网的影响,以及不同故... 详细信息

为了研究含变速恒频风机组的电网在不同条件下的运行特性,通过Simulink模块来搭建风力发电机组各部件系统的仿真模型,并将搭建的风力发电机模型与电网模型进行并网运行仿真。研究了不同风速下风力发电机组并网对电网的影响,以及不同故障下风力发电机对电网运行稳定性的影响。研究结果表明:当风力发电机组在高风速和低风速下运行时,风力发电机组输出的无功功率、有功功率都远小于在额定风速下的,从而造成功率缺额;故障后对电力系统稳定性影响程度最大的是三相短路故障,其次是发生两相相间短路故障,影响程度最小的是发生单相接地短路故障。

关键词：风力发电变速恒频风电机组并网运行故障分析

并网运行双馈风电机组早期故障及其演化规律研究

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并网运行双馈风电机组早期故障及其演化规律研究

作者：王邵然新疆大学

学位级别：硕士

世界能源结构已迈上向新能源为基础的可持续能源系统转型的道路。我国风电行业已跻身世界竞争行列,然而风电机组的运行环境较为恶劣,而且对电网的干扰冲击十分敏感,严重时极可能导致机组设备发生事故。双馈风力发电机(DFIG)在故障发生... 详细信息

世界能源结构已迈上向新能源为基础的可持续能源系统转型的道路。我国风电行业已跻身世界竞争行列,然而风电机组的运行环境较为恶劣,而且对电网的干扰冲击十分敏感,严重时极可能导致机组设备发生事故。双馈风力发电机(DFIG)在故障发生之前通常会存在匝间短路、气隙磁密畸变等早期故障,会通过微弱的振动、温度、声音信号及工作状态的异常表现出来,具有非平稳特征,但是不影响机组正常运行。为了使风电机组健康稳定运行,需要及时了解早期故障的发展程度。同时,风电机组并网后可能受到电网三相电压不平衡以及机组低压穿越等的影响。电网三相电压不平衡会引起较大的电流不对称以及直流链电压、功率以及转矩的脉动;风电机组的低压穿越过程会危害电机安全,增大定转子的电流谐波,破坏绕组的绝缘,增大振动且产生噪声。基于此,在电网三相不平衡和低压穿越工况下,早期故障可能演变为严重的故障,影响风机正常运行。(1)分析双馈风力发电机的理论基础,并分析其数学模型。使用PSCAD软件搭建了1.5MW双馈感应发电机的并网模型。通过改变接地电阻值模拟单相接地故障,使并网点电压跌落至90%、70%以及50%,得到不同电压跌落程度时的定转子电流波形;模拟三相不平衡度为2%、3.6%、4%、4.5%、5.2%、6.8%、8.4%、16%、44%和57%时的运行情况,得到不同电压不平衡度时的三相线电压波形及定、转子电流波形。(2)分析二维电磁场理论、结合有限元法和真实的双馈电机相关参数,在Ansoft仿真环境建立1.5MW双馈风力发电机的二维有限元模型,并将PSCAD仿真得到的正常工况、低压穿越以及电网电压三相不平衡的定、转子电流作为激励分别输入发电机有限元模型中,进行有限元求解和后处理,得到了正常、不同程度低压穿越和不同三相电压不平衡度工况下电机内部的磁密分布、不同时刻的气隙磁密曲线以及铜耗、铁耗数据。选取电压跌落或三相电压不平衡时间段里前、中、后三个时间点,即0.55s、0.65s和0.75s进行磁密云图、气隙磁密以及铜耗、铁耗的对比分析。得出不同电压跌落程度、不同电压不平衡度在t=0.55s故障刚发生时、t=0.65s故障发生时段中间时间点、t=0.75s故障切除电压恢复时刻的磁密云图、气隙磁密、铜耗和铁耗的变化。研究气隙磁密曲线的畸变情况,铁芯和绕组的生热,并探讨气隙磁隙畸变和绕组绝缘老化早期故障的演化关键点。(3)结合前文得到的电机转矩、损耗和电流数据定义了征兆表现因子和工况影响因子,并计算了电压跌落不同程度及不同三相电压不平衡度工况下电机的能量变化和两种因子,探讨电机磁隙畸变及绝缘老化早期故障的演化规律。

关键词：双馈风力发电机并网运行早期故障演化规律

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虚拟同步发电机并网运行适应性分析及探讨

电力系统自动化 2018年第9期42卷 26-35页

作者：葛俊刘辉江浩王晓声孙大卫国网冀北电力有限公司北京市100054 国网冀北电力科学研究院(华北电力科学研究院有限责任公司) 北京市100045 风光储并网运行技术国家电网公司重点实验室北京市100045

虚拟同步发电机(VSG)技术可使新能源发电设备具有与同步机类似的频率和电压支撑能力,因此得到广泛关注。目前相关研究主要关注VSG本体模型及控制策略,同时工程应用场景主要为微电网。从大容量并网新能源VSG示范工程建设中遇到的难点出发... 详细信息

虚拟同步发电机(VSG)技术可使新能源发电设备具有与同步机类似的频率和电压支撑能力,因此得到广泛关注。目前相关研究主要关注VSG本体模型及控制策略,同时工程应用场景主要为微电网。从大容量并网新能源VSG示范工程建设中遇到的难点出发,结合目前新能源发展中遇到的相关技术问题,将VSG并网后在复杂电网工况下的安全高效运行概括为VSG的并网适应性问题,包括并网稳定、故障穿越和风电VSG转子惯量支撑。对于并网适应性问题,分别总结和梳理了已有研究成果和局限性,针对性地介绍了相关研究进展,并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：虚拟同步发电机并网运行稳定性故障穿越频率支撑

交直流混合微电网并离网平滑切换控制策略研究

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交直流混合微电网并离网平滑切换控制策略研究

作者：王新宇内蒙古工业大学

学位级别：硕士

交直流混合微电网兼具直流微电网和交流微电网的优点,成为微电网研究领域的热点之一。当微电网在并网模式和孤岛模式之间切换时,由于微电网和大电网频率、幅值和相位有所差异,网内微源、储能、互联变换器的工作模式和控制策略有所不同,... 详细信息

交直流混合微电网兼具直流微电网和交流微电网的优点,成为微电网研究领域的热点之一。当微电网在并网模式和孤岛模式之间切换时,由于微电网和大电网频率、幅值和相位有所差异,网内微源、储能、互联变换器的工作模式和控制策略有所不同,常规切换往往会产生较大冲击电流,对微电网和大电网的安全稳定运行产生一定的威胁。本文以村落型交直流混合微电网为研究对象,研究并离网平滑切换控制策略,使微电网在两种模式之间进行平滑切换,优化微电网运行,最后通过仿真验证所提策略的正确性和可行性。本文首先介绍了课题研究的背景和意义,简述了微电网国内外的研究现状,综述了交直流混合微电网平滑切换的研究现状,明确了本文的主要研究内容。其次,给出了交直流混合微电网的拓扑结构,简述了微电网的组成及运行原理,并进行了微电网容量参数设计;论述了直流子网和交流子网中光伏、锂电池、风电的模型、特性、变换器原理及互联变换器的数学模型,并对微网中各DC/DC,DC/AC和AC/DC变换器进行了LC参数设计。再次,采用集中式分层控制结构,给出了微电网并网自由模式、并网调度模式及离网模式下的能量管理协调控制策略,以及三种模式之间的相互切换关系。针对交直流子网中光伏、风电及锂电池并离网平滑切换控制,分别采用电压、转速和电流闭环控制结构,通过MPPT和LPTC给定之间平滑切换及电压电流环延时平滑切换来实现。针对互联变换器并离网平滑切换,并网PQ控制和离网V/f控制切换采用共用内环,外环切换补偿技术,使得切换时刻内环给定不会发生突变;矢量控制参考电压相位采用电压相位跟踪技术,使得切换后电压相位控制在合理范围内,既解决了离网到并网的预同步问题,也解决了并网到离网的电压相位突变问题。综合微电网能量管理协调控制策略及并离网平滑切换控制策略,给出了平滑切换控制流程图,使切换过程更加清晰明朗。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了交直流混合微电网的仿真模型,对微电网并网、离网运行以及平滑切换控制策略进行仿真研究。仿真结果表明,微电网系统能够安全稳定地工作在并网和离网模式,改进的平滑切换控制策略能够有效抑制并离网相互切换过程中的冲击电流,改善微电网的运行性能,从而验证了文中控制策略的正确性和有效性。

关键词：交直流混合微电网并网运行离网运行平滑切换协调控制