MGP提升光伏发电系统惯性响应和频率调整能力的研究

新能源通过变流器并网,由于采用电网频率定向和最大功率跟踪控制使其不具备惯性响应和频率调整能力,同步电机对(Motor-generator Pair,MGP)成为解决这一问题的可行方案。本文给出了光伏经MGP并网结构和运动方程,针对负荷变化引起的长时间尺度的电网频率变化分析其惯性响应和参与调频的原理。在此基础上,提出了改进直流电压反馈控制方法,通过在控制环节中引入减载率使得调频范围增加。分别搭建了多机的仿真模型和实验平台,通过与传统火电厂和光伏通过逆变器并网的频率响应对比得出,MGP可以有效提升光伏发电单元的惯性响应和频率调整能力。     

光伏减载驱动新能源同步机参与电力系统调频的研究

大规模新能源发电并网降低了系统惯性和一次调频能力。新能源同步机(MGP)可以提供无延时的、真实的旋转惯量。介绍了新能源经MGP并网的系统结构和惯量水平,计算了MGP对初始频率变化率(ROCOF)的抑制作用。然后基于光伏(PV)驱动MGP并网的直流电压反馈控制策略,提出了一种定减载率控制算法,并引入频率反馈环,形成PV调用有功储备驱动MGP参与电力系统调频的综合控制策略。通过3机9节点仿真系统对减载控制算法进行验证,并进一步对比了源、网两端功率波动下PV采用不同方式并网参与系统一次调频的效果。结果表明,在综合控制策略下PV经MGP并网能为系统提供更强的频率支撑。     

新能源同步机并网系统的阻尼特性

针对高比例新能源电网存在的低惯性和弱阻尼问题，提出新能源通过驱动同步电动机—同步发电机(MGP)后并网的新方式；阐述了MGP系统小干扰稳定的建模方法，通过小干扰模型研究了MGP的阻尼特性，推导了质量块相同的MGP和单个发电机阻尼比的定量关系；在5 kW实验系统中设计了质量块相同的MGP和单个发电机两种工作模式，对比了相同负载扰动下MGP和单个发电机的频率响应曲线，通过拟合小扰动后的频率响应曲线，分别确定了相同质量块的MGP和单个发电机的阻尼比，对比二者的关系验证了理论推导的结果，证明了相同质量块的MGP相比单个发电机能提供更大的阻尼，为提高高比例新能源电网的稳定性提供了新的解决方案。     

MGP提高直流送端新能源动态无功补偿能力研究

高压直流输电线路送端常伴随一定比例的新能源电源接入,新能源占比过高会导致电网动态无功补偿能力不足,并降低送端系统电压调节能力和直流线路有功功率传输稳定性。同步电机对系统(motor-generator pair,MGP)具备动态无功补偿能力,能较好满足新能源电场与直流输电线路送端暂态无功需求。本文根据MGP的系统结构和数学模型,分析了MGP提供动态无功补偿的响应过程,得出适当减小Xd″、Xd′、Td0′与励磁调节器励磁增益倍数可以增强MGP无功输出能力的结论。对比了交流系统不同程度电压降落下MGP的动态无功响应能力;在此基础上,还研究了改善MGP系统结构参数后其无功补偿能力的提升表现。仿真结果表明:交流系统电压跌落幅值越大,MGP的动态无功补偿能力越强,更有利于维持直流线路功率传输稳定;改善MGP系统参数后,其动态无功响应能力得以进一步增强。     

MGP系统参与新能源电网调频的实验研究

新能源并网易受电网扰动的影响而发生脱网,同时会导致电网惯性和频率调节能力降低,给电力系统的稳定性带来了严峻的挑战。同步电机对(Motor-Generator Pair,MGP)系统是一种有效的解决方案。本文建立了MGP系统数学模型,分析新能源通过MGP并网的功率传输特性和变流器控制原理。在此基础上,研究了MGP系统参与新能源电网调频的作用机理,并在容量为5kW的MGP实验平台进行了实验验证。实验结果表明,MGP系统在电网频率变化时可以向电力系统提供有效的有功功率支撑,有利于提高电网的稳定性。     

光伏驱动新能源同步机并网的调频能力研究

大规模新能源机组并网降低了电力系统的惯性,新能源同步机（MGP）能为新能源电网提供真实的、无延时的惯性响应。从MGP并网系统结构出发,建立了MGP的电气-机械模型,对比了MGP与虚拟惯量控制的惯性响应原理。通过类比传统机组与新能源同步机在频率响应上的异同点,提出了基于光伏减载运行和下垂控制相结合的有功控制策略。在3机9节点仿真系统中验证了MGP的惯性响应能力和改进控制策略的有效性,进而通过与虚拟惯量和下垂控制策略的对比,验证了所提出策略对于光伏调频能力的提升作用。实验结果表明,改进控制策略能增强光伏经MGP并网的频率响应能力。     

新能源采用同步电机对(MGP)并网暂态稳定性研究

新能源并网给电力系统稳定性带来了新的挑战,新能源采用同步电机对(motor-generator pair,MGP)并网成为一种可行的方案。本文首先给出了新能源采用MGP并网的结构及控制方法。然后建立该系统的数学模型,通过分析其功率传输模型和电磁机械耦合特性,揭示了控制参数、MGP的惯性和阻尼系数对频率和功率响应的影响规律。在PLECS中建立仿真模型并设置电压故障,对比不同参数下系统频率和有功出力的变化,结果表明参数的优选有利于抑制和衰减频率和有功的振荡。最后,在新能源经MGP并网实验平台中分别对比了不同电压升高幅度下的频率和功率响应,以及相同负荷变化下光伏直接并网和经MGP并网的有功频率响应,验证了MGP提升新能源并网暂态稳定性的作用。     

双馈风机磁链暂态特性分析及Crowbar电路的改进

基于双馈感应风力发电机两相静止坐标系下的数学模型,推导了电压跌落和恢复过程定转子磁链的表达式,并利用空间矢量图分析了磁链的变化规律。当故障持续时间较短,且电压恢复时刻为半工频周期的奇数倍时,电压恢复时的过电流较电压跌落时更为严重。针对这一问题,对Crowbar电路的结构及控制策略进行了改进。通过PSCAD/EMTDC仿真软件验证了理论分析和改进方案的合理性。     

逆变器并联驱动新能源同步机的环流特性与稳定性分析

为了分析并联驱动方式对新能源同步机(motor-generator pair,MGP)运行稳定性和环流特性的影响,基于多逆变器并联驱动MGP的矢量控制策略,首先根据该并联驱动系统的等效电路研究了环流产生的机理,对比和分析了 MGP电流控制和逆变器环流控制在原理上的相似性,揭示了该控制方式下MGP电流调节系数可以等效地起...