张海涛
- 作品数：10 被引量：45H指数：4
- 供职机构：西安交通大学电气工程学院更多>>
- 发文基金：国家电网公司科技项目更多>>
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- 分频输电系统高频隔离型换流器拓扑与经济性研究被引量：3
- 2022年
- 带有电气隔离功能的高压大功率AC/AC换流器作为分频输电的关键设备,得到了越来越多的关注。基于模块化多电平技术,结合高频变压器和电压源型换流器模型,提出了一种高频隔离型模块化多电平换流器。建立了其在同步旋转dq坐标系下的数学模型,并设计了基于电网电压前馈的解耦控制策略以及桥臂内均压控制策略,在相同工程背景下,对4种模块化多电平换流器方案的经济性指标进行了对比总结,证明了高频隔离型换流器在分频输电系统中体积小,经济成本低的优势。在MATLAB/Simulink环境中搭建了换流器双端并网仿真模型,并对换流器的运行性能进行了仿真验证。
- 段子越孟永庆孔颖闫书豪张海涛杨勇
- 关键词：分频输电系统高频隔离海上风电
- 分频输电系统运行特性与控制策略综述被引量：4
- 2023年
- 在中国“碳达峰、碳中和”目标的驱动下,电力系统向着低碳清洁、高效智能的方向发展。当大规模可再生能源接入电力系统后,现有电力网络出现了传输能力不足的问题。分频输电系统采用较低频率输送电能,相比同电压等级的工频系统,其线路输送能力得到大幅度提升,目前已经在包含中远距离海上风电,“沙戈荒”偏远地区陆上风电、光伏发电和大规模水电输送等在内的可再生能源高效汇集送出领域受到广泛关注。为此,首先介绍了分频输电的基本原理并概述了核心变频设备的运行特性。在高比例可再生能源接入与高比例电力电子设备应用的“双高”背景下,进一步从系统稳态运行和故障穿越两个方面,综合阐述了“点对点”双端和多端互联分频输电系统的运行特性以及控制策略的典型设计方法。最后,就分频输电系统运行控制研究中需要进一步结合的输电频率经济性优选,小/大干扰系统稳定性分析和城市电网扩容改造等问题进行了展望。
- 王秀丽段子越孟永庆赵勃扬张海涛宁联辉丁超
- 关键词：分频输电系统模块化多电平交交变频器运行特性
- 一种新的Y型大功率模块化多电平交交变流器及其控制策略被引量：16
- 2017年
- 作为电能变换的关键环节,高电压大功率交交变流器在海上风电、远距离分频输电及海底输配电系统建设等低频输配电场合具有非常重要的作用。文中提出一种新的Y型大功率模块化多电平变流器(Y modular multilevel converter,Y-MMC)拓扑,只需6个等效桥臂即可实现直接交交功率变换,输出电压波形质量和功率特性均表现良好,其结构简单对称,且不存在环流。针对Y-MMC拓扑建立其dq坐标下的动态数学模型,实现了系统输入输出两种交流频率分量的解耦,在此基础上给出相应的控制策略,包括内环电流控制和外环功率控制,其物理概念清晰、控制结构简单、控制性能良好。进一步,在控制方案中引入无功分配系数,推导其与桥臂稳态调制度之间的解析关系式,并给出在对应优化目标下分配系数的最优解。Matlab/Simulink平台下的一系列仿真结果验证了所提出Y-MMC拓扑和数学模型的正确性及其控制策略的有效性。
- 刘勃孟永庆白森戈张海涛
- 关键词：控制策略无功优化
- 基于交直流混合导纳的多端柔性直流输电系统谐振稳定性分析被引量：1
- 2023年
- 多端柔性直流输电系统的换流器增加使得网络的拓扑结构日益复杂,谐振不稳定性的问题越来越突出,传统的直流导纳分析法不能够有效分析交直流侧的耦合作用,无法区分由交流侧、直流侧还是交直流耦合作用等不同原因引发的系统不稳定问题。基于交直流混合导纳,建立了多端柔性直流输电系统的稳定性评估模型。在此基础上,引入基于行列式的广义奈奎斯特判据对系统稳定性进行判定并对引发系统不稳定的不同原因进行分类,其中包括交流侧、直流侧和交直流侧耦合的相互作用。针对不稳定系统,提出了一种可以有效识别引发系统不稳定原因的方法。针对不同原因引发的系统不稳定,给出了不同的阻抗重塑策略,对由不同原因引发的系统不稳定进行维稳,结果表明所提方法最终能够有效识别引发系统不稳定的原因并能维持系统稳定性。
- 吴浚铭谢剑翔史艳刚薛云涛周嘉豪孟永庆张海涛
- 新型虚拟同步发电机控制方法及其暂态过程自适应控制策略被引量：13
- 2018年
- 针对分布式电源并网存在波动性的问题,提出了一种新型虚拟同步发电机控制方法及其相应的暂态过程自适应控制策略。该虚拟同步发电机控制方法利用状态反馈解耦和输入前馈的方法改进了逆变器矢量控制结构;根据转子机械运动方程建立有功控制环,并在原有直流功率中加入直流电压调节分量实现稳定直流电压的控制。该方法整体具有明显的二阶系统特性,并且其控制参数与其自身时域特性形成了简洁而明确的关系。而其暂态过程自适应控制策略通过综合考虑电网的频率偏移和分布式电源的功率波动,自适应配置虚拟同步机的相应参数,改变暂态过程的动态特性,以调节并网系统等效惯性。仿真结果证明了该方法及其理论分析的有效性和正确性。
- 邹蕴韬张海涛刘春阳陈欣琰王秀丽宁联辉
- 关键词：分布式电源虚拟同步发电机暂态过程自适应控制
- 柔性分频输电系统的构建规划及关键设备技术综述被引量：10
- 2023年
- 传统工频交流输电方式受长距离海缆充电无功功率的限制,直流输电方式又受到海上换流站建设与维护成本的制约。柔性分频输电系统通过降低输电频率,极大提升了传输容量与输电距离,在海上风电高效输送领域具有竞争力。文中首先全面论述了柔性分频输电系统的优势。其次,详细阐述了以频率优选为决策变量的构建规划技术以及具有异频交互特性的稳定性分析方法。然后,分析了频率变化对关键分频设备特性的影响,并重点对比了铁磁型交交变频装置和电力电子型变频器。最后,就柔性分频输电系统需要进一步突破的静动态特性和电磁暂态特性分析、样机研制与系统验证等技术难题进行了展望。
- 段子越孟永庆宁联辉林进钿张海涛张海涛
- 关键词：海上风电稳定性分析
- 混合多端直流输电系统直流侧阻抗建模及谐振抑制被引量：1
- 2023年
- 混合多端直流(hybrid multi-terminal HVDC,H-MTDC)输电系统直流场设备的自然等效电阻较小,在控制系统无法提供足够大阻尼的情况下易导致系统直流侧的谐振振荡。首先推导了换相换流站(line commuted converter,LCC)和模块化多电平换流站(modular multilevel converter,MMC)直流侧输出阻抗,在MATLAB中建立了H-MTDC系统的阻抗模型并给出了基于环路增益的稳定判据。其次,通过计算环路增益对各控制参数的频域灵敏度定量地分析了参数变化对环路增益曲线的影响,明确了影响系统谐振特性的主导因素,并结合稳定判据制定了参数调整方案。再次,通过反馈换流站输出的直流电流,将LCC站原定直流电流控制器改进为电流阻尼控制器并设计了控制器参数。最后,通过PSCAD/EMTDC时域仿真验证了所提谐振抑制策略的有效性。
- 宁联辉吴再驰侯凯康小宁张海涛杨彩虹
- 关键词：谐振抑制环路增益
- 远距离风电分频送出方式及大功率变频装置的研发
- 2024年
- 分频输电作为一种新型输电方式,在风电远距离送出场景下极具优势。为了给远距离风电经分频输电系统送出场景下的关键变频设备——模块化多电平矩阵式换流器(modular multilevel matrix converter,M3C)在工程上的实机研制与生产运行提供参考,首先介绍了分频输电的特性、风电经分频输电送出的系统方案与拓扑以及分频输电系统的关键变频设备。在此基础上,研制了分频输电系统中工/分频能量变换的关键设备——35 kV/3 MVA M3C变频器,并进行了性能试验。试验结果表明:分频变频器工程样机满载情况下的效率、模块电压不均衡度、电压/电流谐波畸变率、分频侧频率调节偏差以及功率阶跃响应时间等关键性能指标均符合设计要求。最后对分频输电系统的发展前景以及效益进行了分析,同时也指出了目前分频输电系统发展所面临的技术挑战。
- 王秀丽张海涛周嘉豪盛俊毅靳广超杨勇
- 关键词：分频输电样机研制
- 计及电压动态特性的虚拟同步机暂态稳定性分析
- 2024年
- 针对仅考虑摇摆方程可能导致虚拟同步机暂态稳定性分析误判的问题,首先考虑公共耦合点处电压变化对系统暂态行为的影响,建立了计及电压动态特性的虚拟同步机暂态模型,实现对虚拟同步机动态特性的全面精准刻画。在此基础上提出了一种直接求解极限切除角和极限切除时间的快速迭代求解算法,并分析了虚拟同步机核心控制参数改变对系统暂态稳定性的影响机理。最后,搭建了典型结构虚拟同步机的电磁仿真模型,验证了理论分析和关键暂态指标求解算法的正确性,结果表明相比于仅考虑摇摆方程的暂态模型,所提模型能更精准地刻画虚拟同步机暂态特性。
- 魏凤廷张海涛张海涛王秀丽韩吉治沙子豪
- 关键词：暂态稳定性
- 分频输电系统同步发电机端口三相短路引起的振荡转矩分析
- 2024年
- 为了研究分频输电系统频率降低对水轮发电机机端三相短路时所产生的振荡转矩初始幅值的影响,建立了同步发电机的5阶数学模型,推导了5阶模型下同步发电机带负载机端突然三相短路时,振荡转矩初始幅值的解析表达式;比较了工/分频水轮发电机在额定工作状态下经同一短线路向系统送出有功和无功时,机端电压与功角的大小关系;在水轮同步发电机的实际工程应用标准参数与电气参数限定范围内,研究了振荡转矩初始幅值关于机端电压与功角的单调性,比较了相同工况下工/分频系统振荡转矩初始幅值的大小,并量化分析比较了包括频率在内的多种因素对振荡转矩初始幅值的影响程度。研究结果表明:在水轮同步发电机参数、工况相同,仅考虑频率降低的情况下,经短线路向系统送出功率,分频输电系统振荡转矩的初始幅值小于工频系统;在各影响因素中,直轴次暂态电抗对振荡转矩初始幅值影响最大,交轴同步电抗影响最小。
- 周嘉豪王秀丽张海涛魏凤廷王志维丁超
- 关键词：分频输电同步发电机三相短路
