基于控制硬件在环测试的风电次/超同步振荡风险评估

风电机组变流器引起的次/超同步振荡是制约风电大规模消纳的重要因素之一。为确保风电系统的安全稳定运行,风电机组并网前需对其进行次/超同步振荡“适网性”分析,以评估系统发生次/超同步振荡的潜在风险。然而,对于控制结构或关键参数未知的风电机组变流器,难以直接建立详尽的数学模型进行次/超同步振荡分析。为解决上述问题,研制了频率耦合阻抗模型测试仪(impedance model testing instrument,IMTI),借助外部激励响应特性辨识风电机组的频域耦合阻抗模型,基于该模型从次/超同步振荡稳定性角度出发评估风电机组的“适网性”;并借助实时数字仿真器(real-time digital simulator,RTDS)构建控制硬件在环(controller hardware in loop,CHIL)测试平台,对某商用风电机组控制器进行次/超同步振荡风险分析。最后,通过电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC验证了硬件在环测试结果的正确性。     

构网型控制改善跟网型变流器次/超同步振荡稳定性的机理和特性分析

构网型(grid-forming,GFM)并网变流器具有良好的弱电网稳定性,同时能够改善跟网型变流器的次/超同步振荡稳定性。为明确GFM控制改善振荡稳定性的机理和特性,首先推导了GFM变流器电路特性与每个控制环节的关系,并分别从变流器自身电路特性、变流器并网系统整体阻抗特性角度揭示了GFM控制改善振荡稳定性的电路机理。然后,基于阻抗模型定量分析了GFM变流器占比提升对系统振荡频率、阻尼的影响。最后,利用电磁暂态仿真进行了验证。结果表明：GFM变流器在无功控制环节、电压外环作用下表现为“正电阻”,能够削弱跟网型变流器控制环节引入的负阻尼特性,进而改善系统次/超同步振荡稳定性;此外,GFM变流器占比提升能够显著改善系统振荡阻尼,但对振荡频率影响较小。     

适用于故障特性分析的锂离子电池储能电磁暂态建模方法

为促进新能源的消纳利用,锂离子电池储能系统(LiBESS)在电网中得到了广泛应用,进一步导致电网故障特征更加复杂。为此,提出一种LiBESS电磁暂态建模方法。在分析故障特征的基础上,建立了功率变流器系统(PCS)模型和兼顾电池外特性、荷电状态的锂离子电池模型。PCS控制策略引入了故障穿越控制环和负序控制环,实现了故障穿越并消除了直流母线电压波动。此外,通过机理分析和仿真验证明确了LiBESS在不同充放电模式下的故障特性差异。最后,基于PSCAD/EMTDC的电磁暂态仿真和基于实时数字仿真器的硬件在环测试验证了所提建模方法的有效性。