摘要：虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)在多机并列运行时,由于客观条件的限制,各VSG的内部参数和外部条件很难协调一致,在负荷变化后会在并列运行的VSG间产生功率的交互振荡,严重时甚至造成系统失稳。针对此问题,该文提出了一种基于多智能体一致性算法的惯量自适应控制策略。通过建立VSG并联系统的等效电路模型,用小信号分析的方法推导其传递函数并分析了产生功率交互振荡的原因。在此基础上,利用多智能体一致性算法,获取相邻VSG间的输出角频率差值;基于交互振荡过程中各VSG的惯量调节规律,利用VSG间的角频率差值和自身频率变化率,设计并构造了并列运行VSG的惯量调整项,使并列运行的VSG在负荷扰动后的频率响应快速趋于一致,有效抑制了VSG间功率的交互振荡,提升了并列运行VSG的稳定性;通过搭建仿真模型验证了所提控制策略的有效性和优越性。

摘要：虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)为电力电子化电力系统所存在的惯量不足等问题提供了新的解决方案,但VSG是基于同步发电机的数学模型设计的,因此也存在传统同步电机的功率振荡问题。采用同步发电机的三阶模型进行VSG–无穷大系统的小信号模型的构建,并通过复数力矩系数法,分析得出在一定条件下,VSG–无穷大系统在线路阻抗等因素的影响下将产生负阻尼力矩,且线路电阻对负阻尼力矩具有非线性影响,功率振荡的可能性较大。设计一种用于改善系统阻尼特性的附加阻尼力矩补偿器(additionaldampingtorquecompensator,ADTC),通过引入正阻尼力矩抑制功率振荡。最后通过仿真,验证了负阻尼力矩的影响因素及ADTC的可行性与有效性。

摘要：虚拟同步机的多联轴耦合设计可灵活实现多机组一致性响应及协同优化运行,是风电场在功率振荡抑制中整体性能提升的关键。该文首先定义虚拟同步双馈风机与同步机之间的虚拟联轴,建立虚拟多联轴耦合下的系统动态模型,并分析多台虚拟同步机电气距离对系统功率振荡特性的影响机理。其次,通过分析多联轴耦合下虚拟同步机和同步机之间的功角幅频振荡特性,获取双馈风电场内虚拟同步多机一致性响应条件,并提出风电场的虚拟多联轴耦合控制方法,通过多联轴优化设计激发多机整体抑振性能。最后,搭建风电场高渗透下的新英格兰系统,验证所提控制策略通过一致性优化及多机协调,可形成风电场抑振整体效应,提升其对系统功率振荡及频率的支撑能力。

摘要：为了揭示储能系统(ESS)抑制电网功率振荡的机理,首先建立含有ESS的单机无穷大电网在机电时间尺度下的数学模型。随后,利用经典的电气转矩法分析影响同步机电力系统惯性效应、阻尼水平和同步能力的物理机制、关键因素及其影响规律。结果表明:ESS控制策略采用功角控制时,ESS只需调节功角控制环的PD参数即可等效改变同步机电力系统的同步能力和阻尼水平;ESS控制策略使用转速作为外环反馈信号时,转速控制环的PID参数分别影响同步机电力系统的阻尼水平、同步能力和惯性效应。仿真结果证明ESS抑制同步机电力系统功率振荡机理分析的正确性。此外,研究结论有助于设计有效的ESS控制策略,以辅助提升电力系统的惯性水平和阻尼能力。

摘要：虚拟同步机须面对复杂的振荡类型,具备宽频带抑振性能会使其更适于融入新型电力系统。该文首先分析传统虚拟同步控制时变速风电机组与同步发电机组间的线性轴系刚度耦合关系。其次,利用机组间的非线性功率耦合,引入轴系立方刚度,建立双馈风电并网系统的虚拟同步非线性联轴运动模型。结合最优带宽理论,分析风电并网系统处于线性和非线性联轴耦合时的功率振荡抑制带宽特性,提出双馈风电机组的非线性虚拟联轴控制方法,并完成控制器参数设计。最后,搭建风电高比例电网仿真系统,验证所提控制策略可有效拓展风机抑振带宽,避免谐振风险,提升其抑制功率振荡和频率变化的并网主动支撑性能。

摘要：为了揭示静止同步补偿器抑制电网功率振荡的机理,基于电气转矩分析法通过建立含静止同步补偿器的单机无穷大电网的机电尺度数学模型,分析了静止同步补偿器在电网功率振荡抑制模式下影响同步发电机动态特性的物理机制,解释了不同控制策略影响电网等效惯性系数、同步系数与阻尼系数的原理。研究结果表明:反馈同步机功角时,P、D控制器分别等效地改变系统的等效同步系数和等效阻尼系数;反馈发电机转速时,P、I、D控制器则分别等效地改变系统的等效阻尼系数、同步系数、惯性系数;上述动态参数均随P、I、D控制器控制系数的增大而增加。为了充分发挥静止同步补偿器对电网功率振荡的抑制作用,进一步分析了影响振荡抑制性能的关键因素及其作用规律,可为静止同步补偿器控制策略的分析和设计提供理论基础。仿真结果验证了静止同步补偿器抑制电网功率振荡机理分析结论的正确性。

摘要：在Δδ-Δω相平面上分析了利用储能抑制系统功率振荡的可行性及物理意义,证明了在单机无穷大系统中,储能按与转速差成反相相位或与发电机功角成-90°相位输出有功功率时,可以有效地为系统提供阻尼转矩。接着给出了用留数法设计阻尼功率振荡控制器参数的过程。以留数法为指导,分析了储能安装地点和反馈输入信号对抑制功率振荡效果的影响,得出了储能安装在联络线两端比安装在联络线中间具有更好的阻尼效果,以及采用相角差作为反馈输入的控制效果优于以线路功率作为输入信号的结论。由于实际电力系统中,系统相角差物理意义较模糊且不易测量,提出了一种以合成功角差作为反馈输入的控制方法,在潮流反转、发电机出力变化等多种工况下验证了所提出的控制方法的有效性。

摘要：为了获得惯性支持,在逆变器控制设计中引入了虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制,但该控制会产生功率振荡问题。为了调节系统的功率和运行状态,文章提出一种基于自适应模糊滑模补偿的VSG功率振荡抑制策略。首先构建VSG的数学模型,分析了VSG振荡原因;其次通过李雅普诺夫函数,设计自适应模糊滑模补偿使其频率和功角快速收敛,以抑制VSG运行过程中的功率振荡,并证明了其稳定性;最后通过仿真和实验对比结果表明,文章所提VSG控制在启动和功率突变时,功率振荡都得到明显的抑制,且系统超调较小,响应时间变快,系统运行状态得到改善。

摘要：静止同步串联补偿器(SSSC)是可实现阻尼系统功率振荡的重要交流输电装置。在研究了SSSC的基本拓扑结构和数学模型的基础上,分析了SSSC工作时产生具有可控幅值、相角的同步电压差与系统进行功率交换来实现补偿的动态调节过程。设计了一种含有灰狼优化(GWO)算法的功率振荡阻尼控制器,通过GWO算法实现了控制器主要参数的优化。搭建了接入额定容量100 MVA SSSC的电力系统仿真模型,模拟了分布式发电并网输出功率不稳定引发电网功率波动及三相接地短路故障等暂态工况,验证了本文引入的SSSC能起到良好的阻尼作用,提高电力系统的稳定性。

摘要：某电站采用两机共尾水明渠的形式,运行中机组间出现功率振荡,试验与历史数据分析表明该现象与尾水系统明渠水力设计有关。为有效解决其有功功率波动问题,需增大其尾水明渠流道的阻尼,拟设置消能坎。采用CFD技术进行消能坎水力设计,基于FLUENT的数值模拟计算确定了消能坎的形式与尺寸,最终将设计结果运用于工程实践,成功解决了某电站尾水系统造成的功率振荡问题,为解决此类问题提供了新的思路与方法。