基于参数自适应FastICA的风电场谐波发射水平评估

风机滤波器及无功补偿设备可能导致风电场侧的谐波阻抗并非远大于系统侧谐波阻抗,因此在评估谐波发射水平时,不能忽略风电场侧阻抗的影响。基于此,提出一种基于参数自适应FastICA的系统侧谐波阻抗估计方法。根据PCC点两侧谐波源波动量的独立性,利用参数自适应FastICA方法提取独立分量,采用最小二乘法求解混合矩阵,进而求得系统侧谐波阻抗。通过风电场元件参数,计算风电场侧谐波阻抗的近似值,并考虑风电场侧谐波阻抗的影响,评估谐波发射水平。仿真及实测分析验证了此方法的有效性。研究成果可为类似风电场谐波发射水平的评估提供参考。     

考虑风机输出功率变化时的风电场并网谐振分析

风机输出功率的间歇性与波动性使得风电场并网系统潮流不断变化,并网点(PCC)处消纳功率随之改变,从而影响PCC处负荷等效阻抗并造成复杂并网谐振现象。首先建立电感-电容-电感型(LCL)逆变器并网等效诺顿模型,分析风机输出功率变化时PCC处的负荷等效阻抗特性并利用CIGRE模型计算负荷谐波阻抗,基于已建模型,采用结合元件特征值敏感度的模态分析法分析风电场并网谐振现象,给出各节点谐振参与因子与元件特征值敏感度值等谐振信息。最后,利用PSCAD平台搭建实例仿真模型,在验证所提方法可行性的同时,深入研究了风机输出功率变化时的风电场并网谐振现象。     

基于实测的三相不对称电力系统谐波阻抗估计

通过分析星形和三角形连接下的三相不对称电力系统,推导建立了三相不对称电力系统谐波阻抗的矩阵估计模型。模型基于大量系统和负荷公共联接点处的实测数据,采用多元线性回归法,对系统侧的谐波阻抗矩阵各元素值进行估计。仿真实验及误差分析表明,所得模型是准确有效的。提出的方法数据获取简单、线性回归模型计算速度快,可用作实时估计。该研究结果可作为三相不对称情况下估计非线性负荷的谐波发射水平和配置谐波滤波器的基础工作。     

弱电网条件下LCL型三相光伏并网逆变器研究

针对常规并网逆变器在弱电网环境下易出现不稳定情况,在考虑电网阻抗变化条件下设计LCL型滤波器网侧电流及电容电压双闭环控制策略。基于LCL型光伏并网逆变器拓扑结构,在dq同步旋转坐标系下建立数学模型,进行解耦及控制器设计。分析电网阻抗变化对LCL型滤波器的影响,给出一种考虑不同电网阻抗条件下锁相环扰动的系统参数设计方法。最后通过仿真验证理论推导的正确性和可行性,以及三相光伏并网逆变系统的稳定性和鲁棒性。     

储能双向变流器主电路参数设计及控制策略研究

设计了一种适用于电化学储能系统的双向变流器,采用一级变换主电路拓扑结构,交流侧采用LCL滤波器,减少注入电网的谐波,直流侧采用CL滤波器,降低电池侧纹波;介绍了储能双向变流器的工作原理,给出了交流侧LCL滤波器与直流侧CL滤波器设计原则,推导出基于LCL滤波器主电路数学模型,并设计了闭环控制系统。通过仿真和试验表明,该双向变流器主电路参数设计合理,电流谐波小,直流侧纹波小,可满足大容量储能系统的工作要求。     

基于偏差补偿最小二乘的谐波发射水平估计方法

摘要： 为了克服电压和电流信号中的有色噪声的影响,提出了一种基于偏差补偿最小二乘的系统谐波阻抗及用户谐波发射水平的估计方法。利用公共连接点测量得到的谐波电压和谐波电流信号,通过偏差补偿最小二乘算法求解回归系数;提取对因变量解释性最强的综合变量,辨识系统中的信息和噪声,更好地克服变量相关性在系统建模中的影响。由回归系数映射出系统谐波阻抗,进而计算出用户的谐波发射水平。通过实验电路仿真分析验证了该方法的有效性。     

电网畸变条件下基于LCL型滤波的STATCOM电流控制策略研究

在节约总电感用量的前提下,为了提高系统的滤波性能,选择LCL型滤波器作为配电网STATCOM(D-STATCOM)的输出滤波器。LCL型滤波器是一个三阶系统,采用直接入网电流控制时谐振峰的存在会影响系统的稳定性。为此,提出一种基于状态反馈的虚拟阻抗法用于抑制LCL型滤波器的谐振峰,从而避免无源阻尼法增大系统的损耗。由于电网电压中含有谐波含量会造成补偿电流畸变,从而不能准确跟踪其指令值,针对这一问题,提出一种多谐振比例谐振(PR)控制器,用于增大特定频率处电网电压对入网电流的输入阻抗,从而抑制电网谐波电压的扰动,优化补偿电流波形,提高电流追踪性能。仿真和实验结果证实了控制策略的有效性。     

并网逆变器LCL滤波器参数的优化与设计研究

针对LCL型滤波器的参数设计复杂,不仅需要考虑滤波器对高频谐波电流的抑制效果,还需要考虑对控制器性能的影响。从LCL滤波器的数学模型入手,综合考虑滤波器的各个参数的限制条件,通过理论推导,直观地将滤波器各个参数对系统的影响用曲线表现在同一个平面中。通过图解分析,得到一种LCL滤波器的参数设计和优化方法。最后给出一个单相并网逆变器的设计实例,并通过仿真验证该设计方法的正确性和有效性。     

地磁感应电流在直流输电系统引发的谐波不稳定分析

高压直流（HVDC）输电换流器两侧的谐波阻抗对确定地磁感应电流（GIc）引发的谐波有重要意义。对比了有外部激发和无外部激发2种情况下HVDC换流变的直流偏磁机理,并根据三端口网络模型计算、等效出的谐波阻抗,研究了在GIC作用下换流变偏磁后的谐波水平。PSCAD／EMTDC仿真表明,GIC激发的谐波取决于系统的谐波阻抗。当直流输电系统对某次谐波存在谐振点或呈现高阻抗时。可导致系统谐波明显放大,严重时会引起直流输电工程闭锁。     

大型山地风电场电网谐振抑制策略的应用分析

为进一步提高大型山地风电场风电机组的电网系统谐振的适应能力,在建立风电场多机组电网系统阻抗和LCL滤波器的数学模型的基础上,文章详细研究了大型山地风电场的电网谐振及其抑制策略。因为风电场机组数量的增加会改变机组电网系统阻抗,利用准确的数学模型计算出机组谐振频率,再采用有源阻尼的控制策略设计控制器,有效地解决了机组电网谐振问题。通过对大型山地风电场的MATlab仿真和实际应用,验证了电网谐振抑制策略的有效性和优点。     

风电场中电力无源滤波器设计与优化

研究风电场并网给电网带来的谐波,分析风电场产生谐波的原理和危害,介绍含风电场的电网谐波分析方法。主要研究风电场中电力无源滤波器的设计和优化方法,基于MATLAB优化工具箱设计并优化滤波器参数。对算例进行谐波分析,初步设计、选择无源滤波器参数,优化初选参数,对比加装滤波器前、加装初选滤波器和加装优化滤波器三种情况下的谐波。结果显示谐波相关指标均得到改善,且滤波效果较好。     

Characterizing future large,rapid changes in aggregated wind power using Numerical Weather Prediction spatial fields

A critical limiting factor to the successful deployment of a large proportion of wind power in power systems is its predictability. Power system operators play a vital role in maintaining system security, and this task is greatly aided by useful characterizations of future system operations. A wind farm power forecast generally relies on the forecast output from a Numerical Weather Prediction (NWP) model, typically at a single grid point in the model to represent the wind farm's physical location. A key limitation of this approach is the spatial misplacement of weather features often found in NWP forecasts. This paper presents a methodology to display wind forecast information from multiple grid points at hub height around the wind farm location. If the raw forecast wind speeds at hub height at multiple grid points were to be displayed directly, they would be misleading as the NWP outputs take account of the estimated local surface roughness and terrain at each grid point. Hence, the methodology includes a transformation of the wind speed at each grid point to an equivalent value that represents the surface roughness and terrain at the chosen single grid point for the wind farm site. The chosen‐grid‐point‐equivalent wind speeds for the wind farm can then be transformed to available wind farm power. The result is a visually‐based decision support tool which can help the forecast user to assess the possibilities of large, rapid changes in available wind power from wind farms. A number of methods for displaying the field for multiple wind farms are discussed. The chosen‐grid‐point‐equivalent transformation also has other potential applications in wind power forecasting such as assessing deterministic forecast uncertainty and improving downscaling results. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于风电机组无功裕度预测的风电场无功分层控制策略

针对风电电压波动的问题,文章基于风电机组无功裕度预测,提出了一种风电场无功分层控制策略。该策略首先以并网点电压偏差和线路有功损耗最小为目标,使用二次规划算法在线实时求解最优并网电压,进而求解风电场无功参考值;其次,采用EWT-LSSVM预测算法进行风电功率预测,并提出预测功率校正方法实时修正预测功率,精确求解风电机组的无功裕度预测值;最后,以风电机组的出口电压波动最小和预测无功裕度最大为无功分配依据,实现风电场的无功电压闭环控制。仿真结果表明,所提控制策略能够提高风电功率预测的精确性和时效性,降低了风电机组出口电压波动性,同时为风电场预留出充足的无功裕度。     

陕西靖边鲁能风电并网对电网的影响

风力发电机组由于风速的易变性和不可控性,给风电场的并网运行带来电能质量低、谐波污染严重、系统不稳定等问题。结合陕西靖边鲁能风电接入系统工程,提出了风电场接入系统方案:采用无功补偿措施和软并网方式。为抑制风电场带来的电压波动和闪变,一方面应尽可能将大型风电场接入与系统紧密联系的变电站,另一方面应增大风电场接入点的短路容量。     

逆变器并联系统死区的环流效应及其抑制方法

针对大功率逆变器易发生的因死区效应引起的并联系统谐波环流问题,提出一种结合谐波电导法的恒定参考电流控制策略,以含LCL型滤波器的逆变器为例,建立其输出阻抗模型,将逆变器死区效应带来的偏差电压影响视为一种同时包含基波和谐波分量的控制扰动量,分析多逆变器并联系统的环流产生机理并给出影响逆变器环流产生的两大因素,引入谐波电导为逆变器谐波电流提供一条回路,同时采用恒定参考电流控制策略来达到抑制谐波环流的目的。最后,在PSIM 9.0平台上搭建仿真模型并进行相关试验共同验证了所提控制策略的可行性。     

LCL filter design and robust converter side current feedback control for grid-connected Proton Exchange Membrane Fuel Cell system

Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) systems are environment-friendly systems that can be used as distributed power generation (DPG) system. As DPG units are usually utilized in weak power distribution systems, the grid inductance variations should be investigated during the control design stage of the grid-tied fuel cell systems. In recent years, LCL filter is broadly utilized to grid connection of DPG units, and the proper design of this filter is an important issue. In this paper, converter side current feedback (CSCF) method has been applied due to its innate damping feature to integrate PEMFC fuel cell system through LCL filter into weak power distribution system. The impact of delay should be considered as it limits the stability region of the resonance frequency of the CSCF control method especially, in the presence of wide variations of the grid inductance. Precise-tuned LCL filter design and consequently, the proper choice of the resonance frequency can remarkably affect the performance of the CSCF control. An adequate-tuned design procedure for LCL filter parameters has been proposed in this paper. Step-by-step tuning of the PR controller parameters has also been included to enhance the power quality. The grid-tied fuel cell system with modified-Y-Source inverter and LCL filter as an interface between inverter and grid has been simulated to analyze the quality of the injected power. Simulation results in MATLAB/Simulink environment verify the suitable performance of the proposed power conditioning system as well as its stable operation versus wide variation of weak grid inductance.     

基于分数阶LCL滤波器的风力发电网侧控制研究

为提高并网电能质量,提出采用分数阶PI（PI^λ）控制器来实现网侧控制、采用分数阶LCL（FOLCL）滤波器进行滤波的方案。首先通过理论推导得出FOLCL滤波器能从根本上避免谐振的特性,然后建立网侧逆变系统分数阶数学模型,并推导分数阶双闭环控制结构,最后在网侧引入PI^λ控制器并对其参数进行设计。仿真实验结果表明：FOLCL滤波器可从根本上避免谐振;所设计的FOLCL滤波器效果明显优于传统的整数阶LCL（IOLCL）滤波器;所建全分数阶逆变并网系统各项指标均明显优于传统方案。