电压跌落

传统风电场跟随主站电压指令调节的方式容易导致站内无功源频繁波动、站内无功裕度不足，影响风电场的调压能力。为此提出了一种考虑风电运行轨迹与场景划分的场级主动调压优化控制策略。首先，基于风电场功率预测数据和有功–电压灵敏度曲线，绘制并网点电压波动轨迹，结合AVC子站接收到的电压指令，协调风机和SVG的无功输出，有效降低了无功设备的调节频次。其次，根据电压跌落幅度划分详细运行场景，通过调整SVG的控制模式，有效抑制了电网电压的大幅波动。最后，构建了包含AVC功率控制器的仿真测试平台，验证对比了所提方法相对于传统风电场AVC控制策略在降低无功调节频次、提升无功裕度、主动电压支撑方面的效果，为实现风电场主动调压提供了新的解决思路。

在分布式储能孤岛直流微电网系统中，针对传统下垂控制策略无法实现荷电状态均衡、功率分配不精确和母线电压跌落的问题，提出了一种自适应下垂控制策略。首先将双曲正切函数与荷电状态相结合，利用双曲正切函数的特性，限制下垂系数的范围并且快速进行调整。然后通过调节补偿量，使下垂系数对应的电压相等，设计了功率分配的补偿策略。最后计算线缆阻抗，设计了二次母线电压补偿策略。Simulink仿真实验结果表明，所提控制策略可以实现荷电状态的均衡和功率的精确分配，并且使母线电压能够准确维持在额定值。

本技术报告介绍了国内外光伏发电现状和前景以及低电压穿越的性能要求和检测方法；研究了电网常见故障类型及电压矢量的故障响应特性，研究了电压跌落发生装置的不同实现方式；研制了适用于光伏逆变器低电压穿越性能检测的“短路发生器”和“交流变频器”两种低电压穿越检测装置；提出了光伏逆变器低电压穿越检测流程规范；根据文中提出了“短路发生器”型检测装置关键设备的计算方法搭建了真实的检测模型，并完成了光伏逆变器低电压穿越性能的检测。起草 IEC 标准《光伏并网逆变器低电压穿越测试规程》，目前该标准已正式颁布执行。

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，VSG)通过模拟同步发电机的工作原理，引入虚拟惯量与阻尼系数，提高了分布式电源并网的稳定性。但是当电网发生电压跌落时，电压的跌落与恢复均会使电网电压的相位与幅值发生跳变，而传统的VSG控制策略难以解决该问题。为此，文中提出一种基于相位与幅值补偿的VSG低电压穿越控制方法。首先，分析电网电压跌落与恢复对电网造成的不同影响。其次，在电网电压跌落期间，通过将VSG输出电压和电网电压之间的相位与幅值差控制在允许范围内来实现过流抑制、输出功率的快速稳定以及无功补偿的目的。然后，在电网电压恢复时，通过快速补偿消除VSG输出电压和电网电压之间的相位与幅值差，从而抑制因电网电压跳变而造成的过流等问题。最后，通过MATLAB/Simulink仿真验证所提控制策略的有效性。根据仿真结果可知，文中提出的控制策略可以有效抑制过流的产生并且能够实现无功补偿。

电网电压跌落故障会引起风电机组载荷的剧烈变化，严重影响风电机组的安全稳定运行。随着风电机组的大型化，风电叶片长度不断增加，塔筒增高，其载荷特性对系统参数波动变得敏感。因此，需要研究电网电压跌落过程中关键部件的载荷与振动特性。 方法 提出了基于动态链接库和Socket通信的数据交互方式，建立了Simulink与Bladed的联合仿真方法。基于某3.4 MW风电机组模型，采用给定风速变化的工况对联合仿真平台进行验证。研究了低电压穿越(low voltage ride through，LVRT)过程中机组总体性能与叶片、塔筒载荷的变化关系。 结果 电网电压跌落幅值对电机功率影响较大，对风轮的调节参数影响较小。低电压穿越过程中风轮的桨矩角调节和转速有较长时间的波动，叶片外叶展处载荷的变化大于内叶展处，叶尖位移增加。塔架的振动频率与固有频率接近，存在潜在风险，需要在机组设计中考虑。 结论 联合仿真平台可以很好地模拟风电机组的气动性能与部件载荷的暂态特性，为机组的优化控制提供参考。

基于DIgSILENT仿真平台搭建了适用于动态仿真的并网光伏发电系统的工程用数学模型，包含了光伏阵列、逆变器及其控制系统模型。该系统采用电压外环电流内环的双闭环控制方法，直流电压外环用于实现光伏电池最大功率点跟踪，交流电压外环用于控制输出的无功功率。最后，结合算例，研究了实际光照强度变化、电网有功调度及电网电压跌落时光伏系统的输出特性。仿真结果表明，采用的仿真分析方法切实有效，模型输出与实际输出基本相似。该模型能够很好地实现最大功率跟踪、快速地响应电网调度指令，电网电压跌落时还可提供一定的无功功率，可用于实际光伏发电系统的并网分析，为实际工程研究奠定了基础。

本技术报告介绍了国内外光伏发电现状和前景以及低电压穿越的性能要求和检测方法；研究了电网常见故障类型及电压矢量的故障响应特性，研究了电压跌落发生装置的不同实现方式；研制了适用于光伏逆变器低电压穿越性能检测的“短路发生器”和“交流变频器”两种低电压穿越检测装置；提出了光伏逆变器低电压穿越检测流程规范；根据文中提出了“短路发生器”型检测装置关键设备的计算方法搭建了真实的检测模型，并完成了光伏逆变器低电压穿越性能的检测。

构网型控制是提高新型电力系统稳定性的重要手段。构网型逆变器的功率耦合会导致功率、输出电压和电流波动，从而影响新能源的低电压穿越能力。针对该问题，提出了基于功率解耦的构网型逆变器低电压穿越控制策略。首先，分析构网型控制下的功率耦合机理。通过建立动态功率耦合模型，研究功率耦合对低电压穿越的影响。接着，提出一种基于串联补偿矩阵的功率解耦方法，并基于并网标准提出一种考虑功率解耦的构网型逆变器的低电压穿越控制策略。最后，利用StarSimHiL平台搭建了硬件在环实验平台。通过实验验证了串联补偿解耦控制策略在不同阻抗比下的鲁棒性，以及在不同电压跌落程度下所提控制策略的有效性。

新能源并网逆变器的自同步电压源控制技术对构建以新能源为主体的新型电力系统具有重大意义，然而当弱电网电压发生跌落时，传统的自同步控制方法在低电压穿越（low voltage ride through，LVRT）过程中会出现由于电网阻抗大、相角差大等引起的瞬态电流冲击大、弱电网电压无法维持稳定、电压-电流控制能力须相互平衡等一系列问题。推导了低电压跌落时弱电网电压矢量与弱电网阻抗、并网电流之间的关系以及影响因素，进而提出了一种基于暂稳态阻抗重塑的多状态跟随自同步电压源LVRT控制方法，通过稳态阻抗来平衡电压和电流之间的控制能力；通过暂态阻抗重塑保证了整个过程的电压与电流瞬态控制与平滑过渡能力。为了进一步保证弱网下跌落和恢复过渡过程的平滑切换与稳定运行，提出了基于多状态跟随的暂态控制策略，优先发出无功支撑电网电压，并补偿相角和幅值突变带来的瞬态过电压和过电流冲击，帮助电网电压平稳过渡。最后，在Matlab/Simulink中验证了所提控制方法的正确性与有效性。