电网电压跌落下双馈风力发电机的动态响应

随着以双馈风力发电机为主体的大型风力发电机组在电网中所占比例的提高,电力系统对并网风力发电机在电网电压骤降故障下的不间断运行能力提出了更高的要求。分析了变速恒频双馈风力发电机组的工作原理,建立了双馈风力发电机组的动态数学模型,搭建了双馈风力发电机组的仿真模型,仿真分析了不同电网故障下,变速恒频双馈风力发电机组的动态响应。利用1.5MW双馈风力发电机进行了不同电网电压跌落下的试验,试验结果验证了系统在电网电压跌落故障下的动态响应特性。     

双馈风电变流器低电压穿越下Crowbar电阻的优化设计

随着风电场大规模接入电网,新的并网规范要求风力发电机组必须具有低电压穿越能力.双馈型异步发电机(DFIG)采用转子侧并联Crowbar电阻的方式限制电压跌落时转子产生的过电流,从而实现DFIG的低电压穿越运行.文章在推导了电网电压跌落下DFIG定转子电流数学模型的基础上,分析了Crowbar电阻对DFIG运行性能的影响...     

永磁直驱风力发电系统在线实时控制仿真北大核心CSCD

在风力发电系统稳定性优化控制的研究中,随着风电渗透率不断增大,电网电压跌落故障下风电机组运行特性对电网安全稳定性的影响逐渐凸显。针对大功率风电变流器低电压穿越控制策略采用纯数字仿真软件验证时不能真实模拟风电变流控制器故障时的运行特性和不便于新控制算法验证以及仿真电网跌落器难以仿真电网跌落真实情况的问题,搭建一个2.5MW永磁直驱风力发电机组的在线仿真系统。通过实时仿真器RT_LAB和两个数字控制器,能够真实模拟电网电压的跌落情况,反映出风电变流控制器故障时的运行特性。最后针对电网的零电压跌落故障进行了实验。实验结果验证了在线仿真系统的有效性,为大功率风电系统开发和新型控制策略的验证提供了科学依据。     

双馈感应风力发电机实现LVRT控制策略研究

根据最新的风电场接入电网规定,在电网发生故障情况下风力发电机组应能保持与电网的连接。电网电压跌落是电网故障常见的形式之一,所以如何提高双馈感应风力发电机组低电压穿越能力成为了当今风电技术的研究热点。本文根据低电压穿越技术的基本原则,通过改进转子侧的控制策略和增加保护电路的方案来实现低电压穿越技术。通过仿真研究表明,改进的控制策略可以有效的抑制转子侧过电流,能够有效的提高双馈感应风力发电机在故障期间的低电压穿越能力。     

电网电压不平衡工况下双馈感应风力发电机组的自抗扰控制

本文提出电网电压不平衡工况下双馈感应电机(DFIG)的自抗扰控制(ADRC)方法, 抑制不平衡电压引起的电磁转矩和无功功率波动, 延长风力发电机组的工作寿命. 在正、负序同步旋转坐标系中推导了电网电压不平衡工况下DFIG的电磁转矩表达式, 计算出消除电磁转矩波动所需的负序转子电流, 将其叠加到正序转子电流参考值上, 以减小电磁转矩波动. 采用ADRC实现对转子电流的有效控制, 减少控制器对发电机精确模型的依赖, 提高控制系统的鲁棒性. 仿真结果表明所提出的控制方案有效地减小了电网电压不平衡工况下DFIG的电磁转矩和无功功率波动, 同时减小了不平衡电流, 有利于延长DFIG风力发电机组的工作寿命.     

理想电网条件下双馈风力发电系统低电压穿越技术的控制策略研究

随着风电在电网所占比例的不断增大,提高风机在故障条件下的不间断运行能力越来越重要。通过分析交流励磁变速恒频双馈风机的运行特点,建立双馈风力发电系统的并网数学模型;针对电网电压小幅对称跌落,在不增加硬件成本的基础上,改进传统双馈发电机矢量控制策略,加入前馈补偿项来抑制电压小幅跌落时转子中的过电流,提高双馈风力发电系统的低压穿越能力。在MATLAB/SIMULINK中验证控制策略的合理性,为以后深入研究双馈风力发电系统提供了基础。     

不对称故障下两级式光伏逆变器的LVRT策略

为提升基于Boost电路的两级式光伏逆变器的并网运行稳定性,研究了不对称故障下光伏逆变器的运行特性,提出了以Boost调节直流母线电压配合负序电压前馈的电流控制策略,来实现低电压穿越(Low Voltage Ride Through,LVRT)。首先,分析了两级式光伏逆变器的常规Boost电压控制模式和电流控制策略。在电网故障时通过引入基于故障前光伏阵列最大功率点电压前馈的母线电压控制外环改变Boost电压控制模式,以稳定直流母线电压和防止逆变器过流。接着,为在不对称故障期间控制并网电流三相对称,提出了基于电网负序电压前馈的电流控制策略;结合根据电压跌落深度直接给定参考值的方式调节输出电流,为电网提供无功功率支撑;为实现前述电流控制,设计了基于二阶广义积分器(Second Order Generalized Integrator,SOGI)的正负序分离锁相模块。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建100 kW光伏逆变器模型进行控制策略验证,结果表明该策略在单相电压跌落至0.2 p.u时仍能快速有效地抑制直流母线电压升高,使光伏逆变器安全地实现低电压穿越。     

双馈感应风力发电机组的非线性变结构空载并网控制策略

采用矢量控制结合PI控制来实现双馈感应发电机并网时,电机的各种磁链以及电压电流交叉耦合补偿部分都会降低电网电压跟踪的速度,使动态响应性能不够理想,令超调量增大.本文采用变结构控制与全状态反馈线性化解耦相结合的控制策略,来控制双馈感应发电机组的空载并网过程.在MATLAB仿真模型基础上,从空载并网时发电机定子电压对电网电压的跟踪、并网过渡过程中定转子电流变化情况,和并网后功率调节和最大风能捕获这3个阶段进行了仿真分析.最后将非线性变结构控制器与传统矢量控制外加PI调节控制的仿真结果进行了对比分析.结果表明,采用全状态反馈线性化变结构控制的双馈感应风力发电机组,可以实现发电机的平滑并网,并网效果较好,定子电流对电网冲击小,转子电流实现比较平稳的过渡.并网后,发电机能够有效地进行最大风能捕获,实现变速恒频发电和有功、无功功率的独立调节控制.通过与传统矢量控制的比较分析,可以看出,双馈感应风力发电机组采用状态反馈精确线性化变结构控制器比传统矢量PI控制器对电网电压跟踪速度更快,动态响应更快速、调节时间和超调量更小.     

不平衡电网电压下双馈风力发电系统强励控制

针对电网电压不平衡造成的双馈风力发电机(DFIG)定子有功和无功功率振荡、电磁转矩脉动、定、转子电流不平衡等问题,提出了一种双馈风力发电系统转子侧变换器强励控制方案。推导了不平衡电网电压下DFIG定子有功、无功功率的二次谐波分量在同步旋转坐标系中的表达式,并以此为依据设计了电压强励补偿环。分析了有功、无功功率,电磁转矩及定、转子电流二次谐波分量之间的关系,采用单一强励补偿控制器对不同控制目标进行切换强励控制。对1.5MWDFIG系统的控制特性研究验证了所提控制策略的可行性和优越性。     

双馈风力发电机组低电压穿越动态过程仿真分析

随着风力发电机装机容量与日俱增,双馈风电机组的低电压穿越技术也成为研究热点.本文根据经典的六变量感应发电机数学模型,在Matlab/simulink环境中建立了双馈风电机组模型并进行了电磁暂态仿真.模拟出在电网电压跌落80％并持续625ms极端条件下感应发电机工作情况.仿真结果正确反映了风力发电机低电压穿越的详细动态过程,此模型为进一步研究双馈感应发电机在特殊情况下的电磁暂态特性以及励磁策略提供了理论基础.     

电网电压不对称跌落下直驱风电系统控制策略

针对电网电压不对称跌落下直驱风电系统并网运行过程中出现的直流环节过电压、并网电流畸变、并网功率波动问题,在直驱风电系统并网变换器的直流环节并联超导磁储能系统;同时在分析电网电压不对称跌落下网侧变换器数学模型的基础上,采用抑制并网功率波动的正负序电流控制对网侧变换器的控制策略加以改进,从而稳定直流环节电压、改善并网电流品质、抑制并网功率波动。仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

模糊PID控制策略在动态电压恢复器中的应用研究

针对动态电压恢复器采用前馈控制方法和PID控制方法处理电压跌落问题的不足,提出了一种模糊PID控制策略。该控制策略实现原理:当电网电压检测系统检测到供电端电压发生跌落时,使动态电压恢复器投入到电网中运行;由标准信号产生模块产生与电网电压同步的标准正弦信号,用该信号与实际电网电压进行比较;然后通过模糊PID控制器调节得到需要实际补偿的电压给定信号,并利用控制环节生成逆变器所需要的PWM信号,通过驱动电路去控制逆变器功率开关的通断;逆变器输出电压经滤波后通过串联变压器注入电网,产生补偿电压用于抵消电网电压的波动。仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

一种改进的双馈风力发电网侧变流器控制策略

针对不平衡电网中负序分量对双馈式风力发电机组输出电压产生二倍频扰动的影响,该文提出了比例积分谐振控制和变结构滑模变结构控制策略相结合的网侧变流器控制策略。将比例积分谐振控制器作为主控制器,抑制电网电流中的负序分量。滑模变结构作为辅助控制器,通过对实时功率控制,实现输出功率稳定输出。并在Matlab/Simulink平台进行仿真验证,结果表明可有效抑制负序分量对风力发电机组的影响。     

高灵敏度和高区分度电压暂降能量指标研究

现有电压暂降能量指标(sag energy index,SEI)的定义中仅使用电压参数,用于电压暂降严重程度评估时灵敏度和区分度较低.结合电压暂降期间的故障电流、故障电压和稳态电流,提出一种电压和电流融合的新型SEI;构建电压暂降传播模型,从理论角度对比分析现有SEI和新型SEI在故障电阻、故障距离方面的灵敏度和区分度...     

Power quality improvement of solar power plants in grid connected system using novel Resilient Direct Unbalanced Control (RDUC) technique

Distributed Generation systems (DGs) using solar power is one of the new trends in power generation. These distributed generating units are integrated to form a micro grid to serve the loads among the locality, which is in connection with the utility grid for power transmission. The elimination of the harmonics in the grid and the usage of solar energy resources in the power electronics applications become famous worldwide. In this work, a Resilient Direct Unbalanced Control (RDUC) algorithm is used to improve the performance of the controller by achieving optimal numerical parameters for photovoltaic power generation - Unified Power Quality Conditioner (PV-UPQC). Then the voltage sag, swell and elimination of current harmonics are used to study the effects of proposed RDUC algorithm for photovoltaic feed UPQC system. According to the evaluations, the proposed unified power quality conditioner eliminates both the supply current distortion caused by a non-linear load and the load voltage distortion introduced after adding fifth and seventh harmonics to the Alternating Current (AC) mains voltage. To validate the simulation results of Resilient Direct Unbalanced Control scheme, tests are performed under various operating conditions. Test results show the satisfactory behavior under steady state, and dynamic conditions such as load unbalance, insolation variation, voltage sag and swell. Finally, Total Harmonic Distortions (THDs) of proposed optimization-based grid current and grid voltages found within limits of the IEEE standard.     

Power quality enhancement in solar power with grid connected system using UPQC

The need to generate pollution free energy has triggered the effect towards the usage of solar energy interconnection with the grid. Consequently, the Photovoltaic (PV) panel interfaced with the grid causes the power quality problems such as a voltage harmonics and voltage distortion etc., Active power filters are the powerful tool for mitigation of harmonics. This work involves the use of single-phase Unified Power Quality Conditioner (UPQC) based on a unit vector template control algorithm for its functions with grid integration of photovoltaic, such as voltage sags/ swell, unit power factor correction, voltage and current harmonic cancelation. The unit vector template control algorithm includes a phase-locked loop (PLL) mechanism that is responsible for avoiding multiple zero crossings during highly distorted grid voltage detection. A unit vector template control with a PLL-based control algorithm is applied to the shunt and series inverters of PV grid connected UPQC. In addition to normalizing voltage and current disturbances, the proposed controller has the functions of phase detection and perfect grid synchronization. It is proposed that the system performance is fully verified by MATLAB simulation with the response of load variation, transient response, THD, voltage swell and sag. The Total Harmonic Distortions (THDs) of proposed grid integration of photovoltaic systems through single-phase unified power quality conditioner (UPQC) obtain the range of IEEE standard.     

三相光伏并网电流型PWM逆变器的研究

基于三相电流型PWM逆变器装置,将直接电流控制方法应用于该逆变器中,设计了一套1kW实验装置。通过仿真分析和实验验证表明,该方法不仅实现了逆变器网侧电流正弦化并与网侧电压同相位,而且实现了直流侧电压宽范围调节,提高了系统动态性能,更适合于光伏并网。     

基于链式SVG三相不平衡负荷的平衡补偿方法的仿真分析

本文对链式静止无功发生器的工作原理进行了分析,在深入研究三相不平衡负荷的平衡化补偿原理的基础上,提出了一种基于链式静止无功发生器在不平衡补偿时的分相补偿控制方法.该方法是通过对静止无功发生器各相输出电压与电网电压的相角差δ进行调节来控制各相输出电流,从而可以有效地对三相负载不平衡的系统进行平衡补偿.对所提出的补偿方法进行了仿真研究,仿真结果表明运用分相控制方法补偿三相不平衡负载,具有比较好的稳态补偿效果,补偿后电网电流三相平衡,各相电流与电压基本同相位并且幅值成相同的比例,达到了负载功率平衡和无功补偿的目的.     

基于解耦锁相的风电逆变并网控制系统仿真

采取双同步坐标系解耦锁相的方法,检测出不平衡电网电压中的正序分量和负序分量,并利用坐标变换的数学手段建立包括网侧PWM 逆变控制、电压锁相环在内的直驱式风力发电的网侧数学模型,提出电流解耦控制策略,同时结合矢量脉宽调制方法( SVPWM) 对交流侧输出电流实施有效控制。使其能独立控制输出电流的有功分量和无功分量,并使输出电流波形为正弦波且与电网电压同频率同相位,从而减少了对电网电压的谐波污染,并消除电压不平衡的影响,实现三相电网电压幅值不平衡时输出电流与电网电压的精确锁相。还利用MATLAB/Simulink 软件平台搭建了系统的仿真模型,在电网电压平衡和不平衡时分别进行仿真,仿真结果证明控制系统的可行性与有效性,提高了风力发电并网的可靠性。     

分布式电网多能互补电源输出电压自动开关控制方法

基于分层控制的输出电压自动开关控制方法与基于极值优化的输出电压自动开关控制方法没有对电网多能互补电源输出电压状态进行诊断,出现控制后无功功率、有功功率到达稳态时间长的问题,导致电源输出电压自动开关控制效果差,为此设计一种405分布式电网多能互补电源输出电压自动开关控制方法。对实时采集的电网输出电压数据进行简单的滑动平均处理,建立诊断函数判断输出电压状态,将电流分为开通期间与关断期间,确定电网多能互补电源输出电压开关频率。以多能互补电源输出电压偏差最小作为目标函数,并制定加速因子,提高电源输出电压自动开关控制的响应速度,以此完成405分布式电网多能互补电源输出电压自动开关控制。将无功功率、有功功率到达稳态的时间作为对比指标,实验证明,此次设计的方法比传统两种方法控制后无功功率、有功功率到达稳态的时间短,证明此次设计的方法比传统两种方法的控制效果好。