國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院、東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院的研究人員徐茂達(dá)、王也、郝文波、劉鋮、陳梟杰,在2019年第9期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出,隨著眾多電壓源型變換器型電力電子設(shè)備接入電力系統(tǒng)的滲透比逐步增加,形成了含多變流器的電力電子化互聯(lián)電網(wǎng)。
本文針對多電壓源型變換器型變流器的無功調(diào)制特點,利用多變流器無功調(diào)制能力設(shè)計廣域阻尼控制策略,為互聯(lián)電網(wǎng)提供阻尼并抑制低頻振蕩。首先,對多電壓源型變換器型變流器控制環(huán)節(jié)構(gòu)成進(jìn)行介紹,研究并構(gòu)建了多電壓源型變換器型變流器通用性模型;其次,分析了多變流器無功調(diào)制阻尼貢獻(xiàn)機(jī)理;后提出多變流器廣域阻尼控制策略,利用多電壓源型變換器型變流器無功環(huán)節(jié)的模糊控制來對互聯(lián)電網(wǎng)功率振蕩進(jìn)行抑制。
通過構(gòu)建多電壓源型變換器型變流器算例仿真,結(jié)果表明,該方法可為系統(tǒng)提供阻尼,有效抑制區(qū)域間振蕩,增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
新能源發(fā)電蓬勃發(fā)展,風(fēng)電、光伏等大量并網(wǎng),多種電壓源型變換器(voltage-source converter, VSC)柔性交流輸電系統(tǒng)(flexible AC transmission system, FACTS)和高壓直流輸電(high-voltage direct current, HVDC)接入電網(wǎng),使電網(wǎng)含有VSC型變流器的比重與容量逐步增加,已逐步形成多變流器的電力電子化互聯(lián)電網(wǎng)。
多變流器電力電子設(shè)備接入滲透比增加使得互聯(lián)電網(wǎng)特性變得更為復(fù)雜,對電力系統(tǒng)功率振蕩分析與抑制帶來挑戰(zhàn),一旦發(fā)生功率振蕩將會對電力系統(tǒng)造成巨大影響。所以,如何改善系統(tǒng)阻尼特性,抑制功率振蕩值得研究。如果能夠利用眾多電力電子設(shè)備為系統(tǒng)提供阻尼并抑制功率振蕩將具有重要意義。
現(xiàn)有阻尼控制措施大多考慮利用單獨設(shè)備元件使其具備阻尼能力,如考慮利用傳統(tǒng)和改進(jìn)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(power system stabilizer, PSS),及利用風(fēng)機(jī)或SVC提供阻尼等,許多學(xué)者已提出了改進(jìn)措施,但效果具有單一性且有一定的適應(yīng)范圍,單個元件阻尼作用程度十分有限。
目前,各種電力電子設(shè)備接入電網(wǎng)的方式,主要通過變流器接口形式接入。其中接口變流器大部分采用VSC,也使電網(wǎng)呈現(xiàn)出多VSC型變流器共存的新形態(tài)。在多VSC變流器型電網(wǎng)中,電力電子化設(shè)備中的可再生能源,如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)接口變流器的控制模式一般為電壓控制模式,在故障期間可提供功率平衡和電壓支撐。電網(wǎng)運行時,VSC型變流器為系統(tǒng)提供無功需求。
當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生功率振蕩時,如果不能有效抑制振蕩將嚴(yán)重影響電網(wǎng)安全運行。所以,如果能夠利用現(xiàn)有系統(tǒng)中的多VSC型變流器為電網(wǎng)功率振蕩提供阻尼控制,將為互聯(lián)電網(wǎng)的功率振蕩提供新的抑制途徑。因此,擾動期間使多VSC型變流器具有阻尼抑制能力變得重要。多VSC型變流器無功調(diào)制阻尼控制可改變傳統(tǒng)單一設(shè)備提供阻尼的改善程度有限、適用范圍有限的不足。且可在其提供無功電壓支撐的同時具有附加阻尼控制能力,能夠為互聯(lián)電網(wǎng)的功率振蕩提供有效抑制。
因此,針對含多VSC型變流器互聯(lián)電網(wǎng)的參數(shù)不確定性和強(qiáng)非線性,本文提出了利用多VSC型變流器的無功模糊調(diào)制阻尼控制方法。首先,建立通用變流器模型;其次,研究多VSC型變流器無功調(diào)制阻尼控制機(jī)理;后,結(jié)合模糊控制原則設(shè)計了多VSC型變流器無功調(diào)制阻尼控制策略。仿真結(jié)果表明,該方法簡單有效,所提出的多變流器阻尼控制具有較強(qiáng)魯棒性,并可有效增強(qiáng)互聯(lián)電網(wǎng)功率振蕩抑制能力。
多VSC型變流器結(jié)構(gòu)阻尼控制策略示意圖
針對含多VSC型電力電子設(shè)備的互聯(lián)電網(wǎng)新特點,本文提出了利用多VSC型變流器的廣域阻尼控制策略。建立了VSC型變流器通用模型,以解釋VSC型變流器無功調(diào)制阻尼作用機(jī)理,設(shè)計了多VSC型變流器無功模糊阻尼控制策略。通過仿真驗證,得到如上結(jié)論








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