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一种高压变频器电网电压故障控制方法及其在天然气长输管线中的应用

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电气技术 2021年第11期22卷 84-87页

作者：袁献忠吉敏卓麟谭保罗国家管网集团川气东送天然气管道有限公司武汉430000

针对单元串联型高压变频器,本文提出一种应对电网电压短时跌落甚至中断等故障的控制方法。该控制方法可以避免高压变频器在电网电压短时跌落甚至中断时报输出过电流和单元欠电压等故障,并且在电网电压恢复时可以自动恢复至电网故障前状... 详细信息

针对单元串联型高压变频器,本文提出一种应对电网电压短时跌落甚至中断等故障的控制方法。该控制方法可以避免高压变频器在电网电压短时跌落甚至中断时报输出过电流和单元欠电压等故障,并且在电网电压恢复时可以自动恢复至电网故障前状态。最后介绍了该控制方法在天然气长输管线电驱压气站中的应用情况。

关键词：高压变频器电网电压故障天然气长输管线

基于无锁相环直接功率控制的双馈风电并网运行控制技术研究

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基于无锁相环直接功率控制的双馈风电并网运行控制技术研究

作者：童豪浙江大学

学位级别：硕士

在“碳达峰”、“碳中和”战略目标驱动下,新能源发电得到了快速的发展。基于双馈感应发电机（doubly fed induction generator,DFIG）的风电系统因其变流器容量小、功率灵活可调等优点,在电力系统中所占比例越来越大。由于我国风电并... 详细信息

在“碳达峰”、“碳中和”战略目标驱动下,新能源发电得到了快速的发展。基于双馈感应发电机（doubly fed induction generator,DFIG）的风电系统因其变流器容量小、功率灵活可调等优点,在电力系统中所占比例越来越大。由于我国风电并网点通常远离主网,需要远距离交流传输或者通过高压直流输送,一方面并网点电压容易发生各类暂态故障,其中对称故障将会导致双馈风电系统暂态过电流,并使输出功率和转矩中出现振荡,而不对称故障还会造成DFIG系统各电磁量中出现负序分量,给双馈风电系统安全运行带来了危害,降低了系统运行性能,另一方面风电接入的电网呈现低短路比的弱电网特征或者电力电子特征,而双馈风电系统因其控制和并网均采用电力电子变流器,给双馈风电系统引入了负阻特性,使其与电网之间的交互作用面临宽频带的振荡问题。因此,提升双馈风电系统在故障电网下的运行适应性以及并网的稳定性对于系统的安全稳定运行至关重要。基于无锁相环直接功率控制的DFIG系统既能避免非理想电网电压下锁相环无法快速、精准跟踪电网电压同步信号,进而影响DFIG系统控制性能的问题,又能改善DFIG系统基频附近的相位特性,提升低频段DFIG系统并网的稳定性,降低了传统锁相环引起的DFIG系统低频振荡风险,对于非理想电网具有良好的适应性。以此为背景,本文针对基于无锁相环直接功率控制的双馈风电并网控制展开研究,完成了以下工作:1)针对电网电压对称暂态故障造成的转子暂态过电流以及电磁暂态分量振荡问题,研究了双馈风电机组无锁相环直接功率控制改进方法。提出了虚拟同步坐标系下基于转子电流前馈的虚拟阻抗方法减小转子过电流峰值,同时研究了基于转子电流直接谐振控制的暂态电流控制方法加快定子暂态磁链的衰减,提升了电网电压对称故障下基于无锁相环直接功率控制的DFIG系统低电压穿越能力。针对电网电压不对称暂态故障下电能质量下降问题,研究了双馈风电机组无锁相环直接功率控制不平衡电压灵活补偿方法。在无锁相环直接功率控制的基础上提出基于直接谐振和混合虚拟阻抗的电网不平衡电压补偿方法,可以连续、灵活地调节DFIG系统负序输出阻抗,进而实现对电网不平衡电压的灵活补偿。2)针对电网电压故障持续期间工作点变化发生的振荡失稳问题,研究了故障持续期间无锁相环直接功率控制双馈风电机组功率配置方案。建立了故障持续期间无锁相环直接功率控制的双馈风电机组小信号阻抗模型,分析了不同电压跌落深度和不同输出功率/电流对稳定性的影响规律,研究了基于无锁相环直接功率控制的双馈风电机组在故障持续期间能稳定运行的功率区间,实现故障持续期间无锁相环直接功率控制双馈风电机组小信号稳定的功率配置。3)针对基于无锁相环直接功率控制的双馈风电接入柔性直流输电系统的高频振荡问题,研究了风电柔直互联系统高频振荡抑制方法。建立了基于交流电压控制的柔直送端换流站交流端口高频输出阻抗模型以及无锁相环直接功率控制双馈风电高频简化阻抗模型,分析控制延时和频率耦合特性对高频阻抗的影响规律,并基于等效单输入单输出阻抗模型揭示风电柔直互联系统高频振荡发生机理,进一步提出了基于频率耦合消除的阻抗重塑方法实现高频振荡的抑制,提升风电接入柔直系统的高频稳定性。

关键词：双馈感应发电机无锁相环直接功率控制电网电压故障并网稳定性柔性直流输电

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多工况下能源路由器的稳压协调控制策略研究

多工况下能源路由器的稳压协调控制策略研究

作者：陈建宏重庆理工大学

学位级别：硕士

我国能源体系逐渐由化石能源转变至绿色清洁可再生能源,但各类分布式能源直接接入配电网会导致电网电压波动频繁,严重会造成电力系统崩溃。为应对和解决上述问题,本文研究了一种多端口能源路由器,通过对其拓扑结构、端口控制策略以及能... 详细信息

我国能源体系逐渐由化石能源转变至绿色清洁可再生能源,但各类分布式能源直接接入配电网会导致电网电压波动频繁,严重会造成电力系统崩溃。为应对和解决上述问题,本文研究了一种多端口能源路由器,通过对其拓扑结构、端口控制策略以及能量协调管理的设计,以实现分布式能源与电网间的友好连接,降低对配电网的冲击。首先本文选取以直流母线架构的多端口能源路由器,其中包含交流接口,光伏接口,储能接口,柴油发电机接口和直流负载接口。针对交流接口选取三相桥式变换器,以实现电网和能源路由器内部接口的能量流通。直流接口则采用BUCKBOOST半桥变换器,来实现各类直流接口与直流母线间的能量流通。分别对其工作原理和数学建模进行了分析和推导,并给出了相应的控制策略。针对能源路由器的交流接口采用虚拟同步发电机控制(VSG)。首先通过推导和分析传统同步发电机的数学模型,将同步发电机的外特性引入到变换器控制结构中,然后根据所推导的VSG传递函数进行零极点分析,得出VSG中关键参数对于变换器动态性能的影响。又考虑在电网故障下,负序分量会使传统VSG无法稳定运行,通过推导变换器的瞬时功率分离负序分量,提出一种改进型的VSG,通过Matlab/Simulink仿真平台,分别设置电网电压单和三相故障的工作条件,通过有功输出功率波动和输出电流的波形畸变率,得出改进型VSG有一定的适用性。针对直流侧的光/柴/储接口,采用虚拟直流电机控制(VDCM)来增加直流母线的转动,使直流母线注入惯性和阻尼。首先分析了光伏接口、柴油接口、储能接口的工作特性和数学模型。针对光伏接口给出最大功率跟踪控制(MPPT)以及恒压控制两种模式。然后通过分析直流电机的数学模型,将阻尼和惯性引入储能接口控制中。根据所推导出的VDCM的动态传递函数,进行BODE图分析,得出VDCM中关键参数对系统的动态影响。最后通过Matlab/Simulink仿真平台进行了仿真实验,设置光照强度突变、负载突变、应急模式,与下垂控制进行对比验证,得出VDCM相比下垂控制更适合储能系统。最后根据能源路由器的工作状态,以及电压波动和储能电池的荷电状态(SOC)进行工作模式分解,划分出13种工作模式,通过Matlab/Simulink仿真平台进行仿真验证。最后通过实验样机完成了实验验证。

关键词：能源路由器虚拟交流电机控制虚拟直流电机控制协调控制电网电压故障

风电机组传动链柔性建模及电网故障响应特性研究

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太阳能学报 2015年第3期36卷 727-733页

作者：秦世耀李少林王瑞明陈晨孙勇中国电力科学研究院北京100192

针对风电机组动态特性研究中传动链模型过于简化及对电网故障动态响应特性不足或缺失的问题。综合考虑风电机组传动链各部分的惯量、旋转阻尼、刚度特性等,采用弹簧阻尼质量建模方法,建立风电机组柔性传动链模型,分析说明柔性传动链的... 详细信息

针对风电机组动态特性研究中传动链模型过于简化及对电网故障动态响应特性不足或缺失的问题。综合考虑风电机组传动链各部分的惯量、旋转阻尼、刚度特性等,采用弹簧阻尼质量建模方法,建立风电机组柔性传动链模型,分析说明柔性传动链的二阶欠阻尼系统本质及在电网故障过程中可能存在的扭矩振荡问题。首次考虑传动链柔性特性进行风电机组电网故障动态响应特性系统仿真研究,仿真结果验证理论分析的正确性。并在1.5 MW大容量风电机组上进行现场试验研究,试验结果有力支持了理论分析和仿真结果。

关键词：双馈风电机组电网电压故障柔性传动链扭矩振荡阻尼与刚度

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无刷双馈电机故障穿越策略

电机与控制学报 2021年第2期25卷 28-36页

作者：王一丁苏建徽汪海宁于鸿儒合肥工业大学光伏系统教育部工程研究中心合肥230000

电网电压故障会对电机定、转子的电压电流造成冲击,对电网安全造成影响。为研究无刷双馈发电机在电网故障期间的特性并设计对应的控制策略,本文分析了无刷双馈电机定子控制绕组的等效模型和阻尼特性,提出在电流内环控制器引入虚拟电阻... 详细信息

电网电压故障会对电机定、转子的电压电流造成冲击,对电网安全造成影响。为研究无刷双馈发电机在电网故障期间的特性并设计对应的控制策略,本文分析了无刷双馈电机定子控制绕组的等效模型和阻尼特性,提出在电流内环控制器引入虚拟电阻的控制策略,该方法能有效抑制控制绕组电压电流瞬态响应的振荡,加快响应时间;对不平衡故障,本文分析了故障时各分量的影响,引入正负序旋转坐标系进行分离控制,消除控制目标中的负序分量,保障机组在故障期间不间断运行。仿真和实验表明,无需撬棒电路即可实现无刷双馈电机在电网对称故障和不平衡故障下的穿越。

关键词：无刷双馈电机电网电压故障阻尼特性虚拟电阻正负序旋转坐标系故障穿越

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电网电压骤升时双馈发电机电磁暂态特性分析

华北科技学院学报 2018年第2期15卷 62-69页

作者：邢志刚国华能源投资有限公司河北分公司河北张家口075000

双馈感应发电机在电网电压跌落时的电磁暂态特性已经过大量的理论研究,并提出了多种控制策略,而电网电压骤升下双馈发电机的电磁暂态特性研究却较少。为研究电网电压骤升对双馈发电机的电磁暂态的影响及相应的控制策略,文章对比分析了... 详细信息

双馈感应发电机在电网电压跌落时的电磁暂态特性已经过大量的理论研究,并提出了多种控制策略,而电网电压骤升下双馈发电机的电磁暂态特性研究却较少。为研究电网电压骤升对双馈发电机的电磁暂态的影响及相应的控制策略,文章对比分析了电网电压骤升和跌落时,双馈发电机的定子磁链、转子感应电动势和转子电流的稳态分量和暂态分量的变化规律。在MATLAB/Simulink中建立1.5 MW双馈风电机组高电压穿越仿真模型,验证了理论分析的结果。提出电网电压骤升时,双馈发电机不易出现转子过流,因而可不需Crowbar电路的保护。并且相对电网电压跌落故障,电网电压骤升时,电网电压幅值变化较小,转子侧变换器不易出现过调制。

关键词：风力发电双馈感应发电机电网电压故障电磁暂态