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四川电力技术 2024年第4期47卷 71-77页

作者：文曹肖军涂平稳徐韵扬国网四川省电力公司特高压直流中心四川成都610041 国网四川省电力公司自贡供电公司四川自贡643000 国网四川省电力公司电力科学研究院四川成都610041

随着可再生能源在新型电力系统中的比例不断上升,可再生能源的随机性与波动性以及因电力电子器件的大规模接入所造成的电力系统阻尼与惯性缺失,都严重影响着电力系统的安全稳定。传统的调频机组因其启动时间长、频率响应慢等缺点,已无... 详细信息

随着可再生能源在新型电力系统中的比例不断上升,可再生能源的随机性与波动性以及因电力电子器件的大规模接入所造成的电力系统阻尼与惯性缺失,都严重影响着电力系统的安全稳定。传统的调频机组因其启动时间长、频率响应慢等缺点,已无法满足新型电力系统对频率调节的需求。因此,具有频率支撑能力且响应速率快的电池储能系统受到了广泛关注。为了对电池储能系统参与调频辅助服务进行深入研究,首先,分析了现有电池储能系统的并网控制策略和所受限制;然后,浅析了电池储能系统辅助电力系统实现一次频率调节与二次频率调节的研究现状及改进方向。

关键词：储能系统 v/f控制策略 PQ控制策略频率调节

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微电网建模仿真研究及平台开发

微电网建模仿真研究及平台开发

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作者：刘志勇湖南大学

学位级别：硕士

微电网是为整合分布式发电的优势,削弱分布式发电对电网的冲击和负面影响而提出的一种新的分布式能源组织方式和结构。它通过整合分布式发电单元与配电网,在一个局部区域内直接将分布式发电单元、电力网络和终端用户联系在一起,可以方... 详细信息

微电网是为整合分布式发电的优势,削弱分布式发电对电网的冲击和负面影响而提出的一种新的分布式能源组织方式和结构。它通过整合分布式发电单元与配电网,在一个局部区域内直接将分布式发电单元、电力网络和终端用户联系在一起,可以方便地进行结构和配置的优化。结合冷热电联供方案,能够提高能源利用效率,减轻能源动力系统对环境的影响,推动分布式电源上网,促进社会向绿色、环保、节能方向发展。无疑,微电网运行将成为未来大型电网的有力补充和有效支撑,是未来电力系统的发展趋势之一。本文以微电网建模仿真研究及平台开发为主要内容,重点工作主要集中在微电源建模及运行特性分析、微电网仿真平台开发及运行特性分析、微电网运行对电网综合负荷模型的影响三个方面。文章首先详细分析了各微电源的数学模型及其工作特性,利用了Simulink软件构建了简化固体氧化物燃料电池、光伏电池、风力发电机、柴油发电机等微电源的仿真模型。根据各个微电源的不同特性,从不同的侧重点对各微电源进行了仿真分析。仿真结果表明本文所建立的各个微电源能够反应实际微电源的运行情况,能够适应复杂微电网系统的建模需要。其次,分析比较了各种微电网控制策略的优劣势,在此基础上根据仿真平台的需要,考虑了微电网在受到扰动后的电压频率支撑问题,选取了v／f控制作为微电网的控制方式,利用Simulink软件建立了基于电压源型逆变器的v／f控制策略的详细控制器模型,然后与已经构建的各微电源模型一起搭建了微电网的仿真平台。考虑了微电网孤网运行时系统功率不平衡问题,设计了一个二级负载来吸收系统中的不平衡功率,以确保系统在孤网运行时能够快速实现功率平衡;利用了三个典型的仿真算例,模拟了微电网的各种运行状态,仿真结果表明：本文所构建的微电网仿真平台能够承受较强的负荷投切冲击,能够抵御较为严重的三相接地短路故障,能够实现由孤网向并网,由并网向孤网的不同运行模式的平滑切换,并且具有较好的电能质量。最后,文章选取了感应电动机+恒阻抗的综合负荷模型对微电网不同运行情况下得到的故障数据进行了辨识分析。辨识结果表明微电网接入电网后,随着其内部的微电源出力的变化其对电网综合负荷模型的影响有所不同,当微电源出力较大时,传统的综合负荷模型已不能表示其内部的负荷特性,此时需要新的负荷模型来表示其负荷特性。本文能够为微电网研究提供良好的仿真手段。

关键词：微电网微电源 v/f控制策略并网运行孤网运行仿真平台

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发电厂变频器低电压穿越技术研究

发电厂变频器低电压穿越技术研究

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作者：杨洋华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着电网规模不断扩大,电力系统发生故障的概率也在增加,电网事故将导致相邻发电厂厂用电系统出现瞬时低电压跌落情况。另一方面,由于节能效果显著,变频器在发电厂获得广泛应用,而低电压跌落又可能引起发电厂内变频器跳闸,进而导致全厂... 详细信息

随着电网规模不断扩大,电力系统发生故障的概率也在增加,电网事故将导致相邻发电厂厂用电系统出现瞬时低电压跌落情况。另一方面,由于节能效果显著,变频器在发电厂获得广泛应用,而低电压跌落又可能引起发电厂内变频器跳闸,进而导致全厂停电,这类事故已发生多次。因此,如何使发电厂的高压变频器在低电压过渡阶段可靠运行,即研究变频器的低电压穿越技术具有现实意义。国内变频器低电压跳闸问题的解决方法大部分围绕硬件结构展开,而通过改变控制策略实现低电压过渡阶段的研究则鲜有报道。论文以发电厂高电压大容量变频器为主要研究对象,围绕着设计控制策略实现变频器在电压暂降期间能够不跳闸,实现高压变频器的安全运行展开,所做主要工作如下:论文建立了单元级联型多电平高压变频器的主电路拓扑,提出了基于直流电压闭环的v/f低电压穿越控制策略。通过与目前较为成熟的风电低电压穿越技术的对比分析,明确控制目标和技术难点,将任务细化为如何在低电压过渡阶段保持恒定的直流环节电压。进而改进传统v/f控制,加入低电压控制环节,形成直流母线电压闭环控制,在电网故障阶段将电机转子的部分能量反馈送回给变频器,使直流电压维持在恒定的范围内,保证了变频器及电动机的可靠运行。相比于v/f控制优越的性价比,矢量控制有着更为优越的控制性能。进一步提出了基于改进电压型磁链观测器的矢量控制策略。立足无速度传感器技术,以改进电压型转子磁链观测器作为参考,解决了电机低速估计信号失真问题,为应用调速性能较优的矢量控制奠定了基础;同时,在矢量控制系统中融入低电压穿越控制环节和常规控制环节,实现了正常工况时的稳定运行和低电压过渡阶段的低电压穿越。最后,基于MATLAB/Simiulink仿真平台,分别对所提两种应用于高压变频器的低电压穿越控制策略进行仿真验证,仿真结果表明两套控制策略均能独立有效地实现变频器的低电压穿越。

关键词：高压变频器功率单元级联 v/f控制策略低电压穿越改进磁链观测器

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微电网运行特性及其综合控制方法研究

微电网运行特性及其综合控制方法研究

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作者：潘远湖南大学

学位级别：硕士

分布式发电为解决当下集中式发电的缺点以及可再生能源发电联网找到了突破口，但分布式发电接入系统后具有的拟负荷特性会有诸多不足。为了协调大电网与分布式电源之间的矛盾，众多学者提出了微电网的概念。微电网为大规模的分布式电源... 详细信息

分布式发电为解决当下集中式发电的缺点以及可再生能源发电联网找到了突破口，但分布式发电接入系统后具有的拟负荷特性会有诸多不足。为了协调大电网与分布式电源之间的矛盾，众多学者提出了微电网的概念。微电网为大规模的分布式电源接入提供了可能，它运行在联网和孤岛状态，联网时向主网吸收或供应能量，当主网发生故障时，微电网脱离主网进入孤岛运行状态。此时需要对微电源、储能装置之间进行协调控制才能维持微电网的孤岛运行。微电网的核心问题即为控制问题。本文通过微电网的建模与仿真对其综合控制策略进行研究。重点工作集中在微电网的主从控制策略的研究及其运行特性分析，微电网中分布式电源逆变器的控制系统的设计，微电网对大电网的影响等三个方面。首先，本文介绍了微电网的背景意义和国内外的发展现状，详细阐述了微电网中微电源的协调控制理论及其适用性。其次，研究了微电网中涉及逆变器的基本控制理论问题，说明了微电网的逆变器的控制结构和逆变器基本控制策略，并研究了逆变器数学模型和SvPWM技术原理及实现方法。再次，设计了一种基于功率电流双环的PQ控制器并对其运行特性进行了分析。该控制器由功率控制外环和电流控制内环组成。通过算例分析，逆变器输出电压稳定，实现有功和无功的解耦操作，并能够提高输出电流品质和控制平均功率潮流。然后，设计了一种基于改进型下垂特性的v/f控制器并对其运行特性进行了分析。该控制器由基于下垂原理特性的功率控制外环和电压电流控制内环组成。通过仿真算例分析，分布式电源控制器能够自感应微电网内频率和电压的变化实现无通信的自动调节，并且电压电流环具有相应速度快，精度高，改善电能质量等特点。最后，以v/f控制策略作为系统级主控制器，以PQ控制策略作为逆变器元件级从控制器，进而提出了一种无需数据通信环节的各类型分布式电源间的主从控制的微电网协同控制策略，从而大幅度提高了不确定性能源的利用效率，使得微电源能参与到微电网内部的频率调节。通过对微电网在孤岛和联网两个运行模式之间的转换以及孤岛模式下的暂态运行等方式下的电压、频率变化特征进行模拟仿真，验证了该协同控制策略的正确性和有效性。

关键词：微电网分布式发电 v/f控制策略 PQ控制策略主从控制策略孤岛模式频率控制

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