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基于混合同步控制的构网型逆变器并网系统小扰动稳定性分析

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电力自动化设备 2023年第9期43卷 172-178,185页

作者：邱晓燕林号缙周毅闫幸臧天磊邱一苇周步祥四川大学电气工程学院四川成都610065

由于构网型逆变器并网系统的混合同步控制(HSC)中直流电压控制、锁相环(PLL)、功率同步环(PSL)与电网阻抗间存在复杂交互,同步控制参数在不同电网强度下对并网系统小扰动稳定性的影响规律尚不清楚.针对该问题,首先建立了基于HSC的构网... 详细信息

由于构网型逆变器并网系统的混合同步控制(HSC)中直流电压控制、锁相环(PLL)、功率同步环(PSL)与电网阻抗间存在复杂交互,同步控制参数在不同电网强度下对并网系统小扰动稳定性的影响规律尚不清楚.针对该问题,首先建立了基于HSC的构网型逆变器并网系统状态空间模型,并基于根轨迹法分析了不同电网强度混合同步环中同步参数对并网系统小扰动稳定性与失稳模式的影响规律;在此基础上,给出了混合同步环中附加PLL支路参数和PSL参数的协同选取方法,以实现HSC构网型逆变器在宽电网强度下范围稳定运行.基于MATLAB/Simulink的仿真分析验证了理论分析的正确性.

关键词：并网逆变器构网型逆变器混合同步控制控制参数小扰动稳定状态空间模型

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考虑功率解耦的构网型逆变器的低电压穿越控制策略

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电力系统保护与控制 2024年第15期52卷 1-13页

作者：符杨陈禹瑾季亮李世林俞紫琳李振坤米阳海上风电技术教育部工程研究中心(上海电力大学) 上海200090 上海电力大学海上风电研究院上海200090 上海电力大学电气工程学院上海200090

构网型控制是提高新型电力系统稳定性的重要手段。构网型逆变器的功率耦合会导致功率、输出电压和电流波动,从而影响新能源的低电压穿越能力。针对该问题,提出了基于功率解耦的构网型逆变器低电压穿越控制策略。首先,分析构网型控制下... 详细信息

构网型控制是提高新型电力系统稳定性的重要手段。构网型逆变器的功率耦合会导致功率、输出电压和电流波动,从而影响新能源的低电压穿越能力。针对该问题,提出了基于功率解耦的构网型逆变器低电压穿越控制策略。首先,分析构网型控制下的功率耦合机理。通过建立动态功率耦合模型,研究功率耦合对低电压穿越的影响。接着,提出一种基于串联补偿矩阵的功率解耦方法,并基于并网标准提出一种考虑功率解耦的构网型逆变器的低电压穿越控制策略。最后,利用StarSimHiL平台搭建了硬件在环实验平台。通过实验验证了串联补偿解耦控制策略在不同阻抗比下的鲁棒性,以及在不同电压跌落程度下所提控制策略的有效性。

关键词：构网型逆变器功率耦合低电压穿越动态耦合模型串联补偿解耦

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基于稳定流形法的构网型逆变器暂态稳定性分析

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高电压技术 2024年第8期50卷 3705-3714页

作者：白晨曦何汰航李夏岩陈昌松段善旭华中科技大学强电磁技术全国重点实验室武汉430074

具有电流限幅环节的构网型逆变器在实际运行中,会出现类似于同步发电机功角失步的暂态稳定性问题。为了正确地判断构网型逆变器在大扰动故障下是否发生暂态失稳,需要使用准确的暂态稳定边界。因此,针对构网型逆变器单机并网系统,提出了... 详细信息

具有电流限幅环节的构网型逆变器在实际运行中,会出现类似于同步发电机功角失步的暂态稳定性问题。为了正确地判断构网型逆变器在大扰动故障下是否发生暂态失稳,需要使用准确的暂态稳定边界。因此,针对构网型逆变器单机并网系统,提出了一种基于稳定流形法的暂态稳定边界描述方法,建立了包含功角与角频率信息的稳定区域,旨在准确地判断具有电流限幅环节的构网型逆变器在电网电压发生大幅扰动后是否失稳,并将该稳定边界应用于分析系统参数对暂态稳定性的影响,同时给出对应的临界切除时间。最后,通过单级式逆变器实验平台验证了暂态稳定边界的准确性和理论分析的正确性。

关键词：构网型逆变器暂态稳定稳定流形电流限幅临界切除时间

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太阳能船舶光伏系统构网型逆变器并网控制策略

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中国舰船研究 2024年第4期19卷 104-112页

作者：潘鹏程段栋凯赵春华三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 三峡大学新能源微电网湖北省协同创新中心湖北宜昌443002

[目的]旨在解决现有太阳能船舶光伏发电系统采用跟网型控制策略并网,而导致的船舶电力系统整体稳定性下降问题。[方法]结合船舶电力系统特点和运行特性,以跟网型恒功率控制和构网型下垂控制为研究基础,另外选取构网型虚拟同步发电机控... 详细信息

[目的]旨在解决现有太阳能船舶光伏发电系统采用跟网型控制策略并网,而导致的船舶电力系统整体稳定性下降问题。[方法]结合船舶电力系统特点和运行特性,以跟网型恒功率控制和构网型下垂控制为研究基础,另外选取构网型虚拟同步发电机控制和构网型虚拟振荡器控制,共4种逆变器控制方法,分别构建太阳能船舶电力系统光伏并网控制策略。最后通过Matlab/Simulink建立太阳能船舶电力系统仿真模型,验证构网型控制理念和思路的有效性。[结果]研究结果表明,与跟网型控制相比,在负荷投切工况下,采用构网型控制策略可使频率波动极值平均减小26.86%、电压调节时间平均减小37.85%。在光伏输出功率切换工况下,频率波动极值平均减小39.95%。[结论]采用构网型控制策略能有效抑制光伏系统并网后所导致的船舶电力系统稳定性下降的问题。能够使光伏系统在完成供能的同时,主动维持船舶电力系统电力参数稳定,显著提高船舶电力系统稳定性。

关键词：太阳能船舶构网型逆变器光伏并网控制策略

构网型逆变器与SVG并联系统无功功率协调控制策略

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湖南电力 2024年第2期44卷 112-121页

作者：陈燕东裴欣欣符有泽李旭阳张明宇周可慧唐海国国家电能变换与控制工程技术研究中心湖南长沙410082 湖南大学湖南长沙410082 国网湖南省电力有限公司电力科学研究院湖南长沙410208

以静止无功发生器(static var generator,SVG)为例,针对构网型逆变器和SVG并联系统的电压稳定性问题,提出构网型逆变器与SVG并联系统无功功率协调控制策略。将并联系统的运行状态总结为四种工况,通过工况识别、无功补偿量计算、无功功... 详细信息

以静止无功发生器(static var generator,SVG)为例,针对构网型逆变器和SVG并联系统的电压稳定性问题,提出构网型逆变器与SVG并联系统无功功率协调控制策略。将并联系统的运行状态总结为四种工况,通过工况识别、无功补偿量计算、无功功率分配策略、工况切换,来协调不同工况下构网型逆变器与SVG注入公共耦合点的无功功率,使并联系统在各种情况下均可稳定可靠工作。在MATLAB中搭建模型并进行仿真,结果表明所提控制策略可以实现工况的快速识别与切换、无功补偿量的计算、无功功率的分配,以及对公共耦合点电压的快速支撑。

关键词：构网型逆变器 SVG 无功功率协调控制虚拟同步发电机

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构网型逆变器同步频率谐振抑制研究

东北电力大学学报 2024年第4期44卷 28-37页

作者：谢俊李智曾垂辉桂熙王伟张杰国家电网公司华中分部湖北武汉430077 南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院) 江苏南京211106 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司湖北武汉430074

对于高电力电子渗透率的未来,构网型逆变器在电力系统中的稳定运行至关重要。由于不同于传统同步机本身存在的机械转子和阻尼绕组产生的高惯性高阻尼,构网型逆变器可能由于惯性以及阻尼的不足以及耦合引入的负阻尼导致在并网后输出功率... 详细信息

对于高电力电子渗透率的未来,构网型逆变器在电力系统中的稳定运行至关重要。由于不同于传统同步机本身存在的机械转子和阻尼绕组产生的高惯性高阻尼,构网型逆变器可能由于惯性以及阻尼的不足以及耦合引入的负阻尼导致在并网后输出功率存在较为明显的同步频率谐振问题,不仅影响波形质量,严重时甚至导致暂态不稳定。针对该问题举出四种方法并结合伯德图进行分析,最后通过Matlab/Simulink进行仿真验证。

关键词：构网型逆变器虚拟同步机同步频率谐振稳定性

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基于阻抗匹配的构网型逆变器无功精确控制

电力电子技术 2022年第6期56卷 45-48页

作者：王国栋李海洋国网河南省电力公司电力调度控制中心河南郑州450052

采用虚拟同步机(VSG)控制的构网型逆变器在并联运行时,由于线路阻抗存在差异,逆变器输出无功功率无法实现精确分配。针对该问题,提出了一种基于动态虚拟阻抗的阻抗匹配控制策略。首先,结合构网型逆变器控制方案,对并联运行时功率分配的... 详细信息

采用虚拟同步机(VSG)控制的构网型逆变器在并联运行时,由于线路阻抗存在差异,逆变器输出无功功率无法实现精确分配。针对该问题,提出了一种基于动态虚拟阻抗的阻抗匹配控制策略。首先,结合构网型逆变器控制方案,对并联运行时功率分配的局限性进行分析。其次,引入动态虚拟阻抗控制完成等效输出阻抗的匹配,减少无功分配偏差。最后,通过在无功-电压控制方程中构建积分项与无功反馈项,对传统VSG无功-电压控制环路进行改进,确保了公共连接点(PCC)电压的鲁棒性。搭建了3台构网型逆变器实验平台,实验结果验证了该控制策略的有效性。

关键词：构网型逆变器虚拟同步机动态虚拟阻抗

基于光伏-超级电容的构网型逆变器控制策略研究

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基于光伏-超级电容的构网型逆变器控制策略研究

作者：王鹏哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

为了实现“碳达峰”、“碳中和”的目标,可再生能源发电的占比不断提高,由同步发电机支撑的传统电网逐渐向低惯性的电网转变。构网型控制由于具有独立支撑电网的能力,近年来被研究用于完全由可再生能源发电组成的系统中。在此背景下,本... 详细信息

为了实现“碳达峰”、“碳中和”的目标,可再生能源发电的占比不断提高,由同步发电机支撑的传统电网逐渐向低惯性的电网转变。构网型控制由于具有独立支撑电网的能力,近年来被研究用于完全由可再生能源发电组成的系统中。在此背景下,本文研究了光伏并网系统的整体控制策略,包括光伏、超级电容储能系统、构网型并网逆变器的控制策略,以实现支撑电网以及提高系统惯性的目的。本文首先提出了一种基于模型预测的光伏控制策略,该控制可以根据光伏阵列出力的不同,使光伏运行在MPPT模式或者电压支撑模式,并且实现两种模式之间的平滑切换。所提控制策略可以适应光伏阵列部分阴影遮蔽导致的多峰值情况,可以提高直流链路的电压质量,改善动态性能,从而提高并网的电能质量。为了改善光伏发电系统惯性弱的问题,提高系统的抗干扰能力,本文基于超级电容储能系统研究了虚拟惯量控制策略。通过建立超级电容充放电与同步发电机转子的等效关系,使超级电容在完成储能充放电的同时检测系统频率的变化,为光伏并网系统提供频率支撑。在两级式光伏并网系统中,研究了构网型逆变器的控制策略。建立了有功功率环的数学模型,分析了构网型控制为系统提供电压支撑的机理。进一步,分析了电网电压跌落时构网型逆变器的行为,以及大干扰下的失稳机制。针对电网电压跌落下的过电流问题,分析了传统限流方案存在的不足,结合故障下的功角曲线,提出了一种限制功率的动态限流控制策略。所采用的控制方案可以根据电压跌落程度的不同,对功率外环的参考值进行动态限制,有效抑制传统限流方法外环饱和的问题,不仅能够限制各种电压跌落深度时的电流幅值,还可以有效改善严重电压跌落时系统的动态响应。最后搭建了光伏并网逆变系统的实验平台,模拟了光伏的不同运行模式,对基于模型预测的光伏控制策略进行了实验验证。模拟了不同程度的电网电压跌落故障,验证了所提构网型逆变器动态限流控制的限流能力以及改善故障瞬间动态响应的能力。

关键词：构网型逆变器电压支撑虚拟惯量模型预测动态限流

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跟网型和构网型逆变器的阻抗无源化方法综述

东北电力大学学报 2024年第2期44卷 12-20页

作者：杜夏恒赫玉莹邹文张犁 MANSOUR D A SHARAF H M ZOBAA A M 河海大学电气与动力工程学院江苏南京211100 Department of Electrical Power Engineering Egypt-Japan University of Science and TechnologyAlexandria Egypt 21934 Electrical Power and Machines Engineering Department Tanta UniversityTanta Egypt 31511 Electrical Power Engineering Department Cairo UniversityCairo Egypt 12613

相比传统同步机主导的电力系统,由并网逆变器所主导的新能源并网发电系统动态特性发生了根本性变化。近年,国内外报道了多次新能源并网发电系统振荡事件,振荡现象具有宽频域特征,动态行为具有非线性、时变性和复杂性。并网逆变器的端口... 详细信息

相比传统同步机主导的电力系统,由并网逆变器所主导的新能源并网发电系统动态特性发生了根本性变化。近年,国内外报道了多次新能源并网发电系统振荡事件,振荡现象具有宽频域特征,动态行为具有非线性、时变性和复杂性。并网逆变器的端口阻抗无源性是保证并网发电系统稳定的充分条件,适用于复杂电网下的稳定性优化。文中针对跟网型和构网型逆变器,分别从控制器优化设计、串并联虚拟阻抗和其他无源化方法这三个方面,对两类逆变器的中高频阻抗无源化改善方法进行了总结和梳理,最后探讨了当前研究的不足与现存的挑战。

关键词：跟网型逆变器构网型逆变器阻抗重塑无源化稳定性