摘要：采用钳位双子模块(CDSM)的模块化多电平换流器(MMC)具有较高开关器件利用率和直流故障穿越能力。针对大规模CDSM模块化多电平换流器(CDSM-MMC)仿真效率低的问题,分析了CDSM在闭锁状态和非闭锁状态下的不同动态特性,基于Dommel等值计算原理建立了一种戴维南等效模型。为了提高闭锁状态下的仿真精度,引入EMTDC中开关器件的函数接口,并设计了闭锁状态与正常状态切换的等效电路。同时,通过进一步简化,推导建立了开关信号模型。在PSCAD/EMTDC中搭建了CDSM模型和提出的两种模型,证明了所提出模型的仿真准确度和仿真效率。

摘要：永磁直驱风力发电系统结构复杂、节点数多,在进行电磁暂态实时仿真时,若采用传统建模方法会因系统导纳矩阵计算过于复杂导致仿真规模严重受限。该文提出一种基于虚拟阻抗补偿的永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)恒导纳建模方法,该方法基于传统发电机模型,通过在转子上补偿虚拟阻抗的方式使发电机导纳矩阵固定,并以暂态误差最小为目标,对阻抗参数进行优化设计;再通过结合换流器的伴随离散电路模型,可建立PMSG完整恒导纳模型并进行电磁暂态仿真,能够节省大量的计算资源。仿真试验证明,该模型具有较高的仿真精度,并且可以用于FPGA等离散化硬件仿真平台上,具有良好的适用性。

摘要：模块化多电平换流器（modular multilevel converter,MMC）实时仿真平台可用于工程投运前控保装置的开发和测试,具有重要的指导意义。实际工程中MMC每个桥臂由大量子模块级联组成,给实时仿真带来巨大挑战。该文设计一种基于现场可编程门阵列（field programmable gate array,FPGA）的MMC实时仿真建模方法,利用FPGA的并行特性实现MMC阀组的实时仿真计算,并将计算结果等值为RTDS小步长下的受控戴维南支路。将每个桥臂的子模块进行分组,每组通过FPGA流水线架构提高计算效率。通过与PSCAD/EMTDC下搭建的双端21电平模型在稳态、交直流暂态过程的仿真结果进行对比,验证所建FPGA模型的仿真精度,并与外接物理控制器进行硬件在环实验。实验结果表明,该模型可外接控制器,适用于系统级、阀级控制保护装置调试、大电网实时仿真等领域。

摘要：基于模块化多电平换流器(modular multilevel convert,MMC)的柔性直流输电系统的长控制链路延时使柔性直流系统高频阻抗呈现负阻尼特性,易与交流输电线路分布参数相互作用造成高频振荡现象。该文根据电流内环控制建立换流器高频阻抗简化模型,从原理上分析附加阻尼控制环节对抑制系统高频振荡现象的局限性;其次,分析用于高频振荡抑制的无源滤波装置的外特性要求,提出并联RLC高通滤波装置的振荡抑制方案以及滤波装置参数设计方法,能够适应系统工况改变,并有效控制损耗;最后,基于实际工程仿真试验验证理论分析的正确性和所提方法的有效性。

摘要：下垂控制凭借多站协同承担不平衡功率的优势,在多端柔性直流输电(VSC-MTDC)系统工程实践中广泛应用,其本质是改变直流电压实现直流潮流再分布来消纳不平衡功率,但直流电压偏离会影响系统安全经济运行。文中通过理论分析下垂控制方式下直流电压无差修正的不可行性,提出一种具备直流电压“准无差”调节能力的VSC-MTDC协同优化下垂控制策略,解决不平衡功率消纳引发的电压偏离问题。设计了附加直流电压控制器,自动调节功率参考值,改善动态过程中的直流电压。以扰动后电压源型换流器有功功率变化最小和直流电压距初始值最近为目标,优化下垂控制功率参考值增量,进行直流电压恢复。仿真研究表明,改进策略能平稳地实现以多个电压源型换流器功率变化最小为代价的直流电压全局最优调节,完成直流电压“准无差”修正。

摘要：针对直驱型风电机组在电网不对称故障时直流电压和输出功率的波动问题,提出了一种综合的网侧换流器改进控制策略。在对网侧输出功率特性的分析中,将网侧电压和电流的正序、负序分量变换到同一坐标系中进行归算,以准比例谐振控制器为基础设计了同时抑制有功和无功二次谐波的补偿控制环节。此外,在网侧直流电压常规控制中加入反映直流母线两侧功率偏差的前馈修正分量,抑制直流母线过电压。在PSCAD/EMTDC仿真软件中建立了直驱型风电机组的并网系统模型,仿真结果验证了所提出的网侧改进控制策略在提高直驱风机故障穿越能力方面的有效性。

摘要：电力电子器件恒导纳建模是实现电压源型换流器小步长实时仿真的关键技术,伴随离散电路(associated discrete circuit,ADC)是目前最为广泛使用的电力电子器件恒导纳模型。针对ADC模型的虚拟功率损耗问题,该文提出一种基于负电阻补偿的开关器件恒导纳建模方法,该方法基于传统ADC模型,采用后退欧拉积分算法对模型进行离散化处理,通过在导通支路串联负电阻以补偿由ADC模型储能造成的虚拟功率损耗。基于三相两电平电压源型换流器拓扑,从最小化虚拟功率损耗和维持切换系统稳定的角度出发,提出所提模型的最优参数设计方法。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件进行仿真实验,实验结果表明,所提模型能够显著降低稳态下换流器的虚拟功率损耗,并提高暂态工况下的仿真精度。

摘要：模块化多电平换流器(MMC)中数以千计的子模块(SM)给控制器计算带来很大负担。海量数据采集、复杂控制计算以及不同控制器间通信等因素导致整个控制链路延时较长,恶化系统动态特性,甚至导致并网后系统不稳定。设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的集成控制器,在单块FPGA板卡中实现MMC的全部控制策略。控制器充分发挥FPGA的并行特性,每种控制模块尽可能采用并行设计,并将相互独立的控制模块并行执行,以提高控制器的计算速度。基于RTDS平台进行了硬件在环实验,对所开发控制器进行功能验证。结果表明:所开发控制器链路延时短,响应速度快,可用于控制策略开发测试、控制参数调试等领域。

摘要：直驱风机接入弱交流系统会引发形态较复杂的次/超同步振荡,为了更加精准有效地抑制振荡,亟须及时定位引发振荡的风电机组。考虑到电力系统实际振荡数据匮乏的现状,文中提出了一种基于深度子领域自适应的振荡源定位方法。该方法将仿真系统中的强迫振荡泛化到实际次/超同步振荡领域,通过输入样本与迁移模型的构建,实现次/超同步振荡源在线定位,为振荡数据匮乏导致机器学习困难提供了一种新的解决方案。此外,设计了含直驱风机并网的仿真系统测试算例,并将所提方法与不同振荡源定位方法进行了对比。结果表明,所提方法能够在较短的时间内给出更为准确的定位信息,为进一步实现振荡源在线识别奠定了基础。

摘要：针对永磁直驱风电系统网侧换流器模型存在非线性和强耦合的特点,提出了一种非光滑控制和反推控制相结合的混合控制策略。在dq两相同步旋转坐标系下建立网侧换流器非线性数学模型,采用非光滑控制理论和反推控制方法分别设计了外环直流电压控制策略和内环电流控制策略。在外环控制方面,通过结合非光滑理论的有限时间控制方法和扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对于系统扰动的估计作用,设计了直流电压控制器。在内环控制方面,采用附加扰动补偿的反推控制方法进行设计,利用扩张状态观测器对外部扰动造成的系统内环不确定因素进行估计,将估计量引入到反推迭代控制律的设计中进行补偿,通过选择合适的Lyapunov函数,推导出内环电流反推控制律,使内环系统满足Lyapunov渐近稳定条件。仿真结果表明,与常规的PI线性控制策略相比,所提混合控制策略能够有效提高永磁直驱风电系统在电网扰动时的并网动态特性。