基于超级电容器储能的STATCOM对直驱风力机并网性能改善的研究

本文主要研究了采用基于超级电容器的静态同步补偿器(STATCOM)的永磁(PMSG)直驱变速风力机控制策略。基于Matlab/Simpower实现对风力发电机侧整流器最大功率提取、电网侧逆变器和STATCOM的控制策略,采用不同容量超级电容器储能的STATCOM系统在电网出现故障或者受到干扰时提升风力发电系统稳定状态和动态性能。大量仿真结果表明:与传统的STATCOM相比,采用基于超级电容器的STATCOM能有效改善并网过程中出现的电压闪变及波动,减小频率的波动,并能对故障期间的电流进行有效控制,从而较为显著地改善了直驱风力发电系统的有功、无功功率,提升了风电并网系统故障穿越能力和动态性能。     

应用超级电容提高风电系统低电压穿越能力

针对使用背靠背全功率变流器的永磁直驱风电系统,提出应用由超级电容和双向DC/DC变换器组成的储能系统提高风电机组的低电压穿越能力.研究永磁直驱风电系统的结构和控制策略,以及基于超级电容的储能系统平衡系统功率的特点,建立永磁直驱风电系统和基于超级电容的储能系统的模型,并给出控制策略和主要仿真参数.仿真结果显示,储能系统在电网电压发生跌落时,迅速平衡了直流母线两侧的功率变化,使直流母线电压保持稳定,并将风电机组与电网故障相隔离,保证风电机组继续向电网传输能量,从而提高风电系统的低电压穿越能力.     

基于超级电容储能的DSTATCOM小信号模型及其控制

建立了基于超级电容储能的配电网静止同步补偿器(DSTATCOM/UCES)小信号模型,采用功率前馈解耦的方法,实现了超级电容储能系统侧和配电网静止同步补偿器侧的解耦控制。分别采用单闭环和双闭环的控制方法对DC/DC双向变换器和DSTATCOM控制器进行设计。通过Matlab仿真验证了基于DSTATCOM/UCES可以有效改善配电网中的电压暂降和骤升等电能质量问题,同时也对控制器模型的正确性进行了分析。     

大规模变速风电机组的并网研究

本文结合福建福清地区的风电"十二五"规划数据,通过建立基于实际运行特性的风电场和区域电网模型,在PSCAD/EMTDC软件平台上对大量主流的变速风电机组——直驱永磁风电机组接入对电网电压的影响进行了研究,为该地区风电并网系统的规划和设计提供了仿真分析基础。     

基于超级电容蓄能的永磁同步海上风电低电压穿越研究

为避免电网电压跌落导致海上风电机组脱网运行,分析了直驱永磁同步海上风电系统的双PWM全功率变流器控制策略,提出了一种基于超级电容器蓄能的海上风电机组并网运行低电压穿越方案。在双向变流器的直流侧并联超级电容蓄能系统,利用超级电容来维持电网故障时的功率平衡,稳定直流侧母线电压。利用网侧变流器静止无功补偿运行模式控制无功电流输出,向电网提供无功功率支持。仿真结果表明了该方案在电网故障时,能有效抑制直流侧过电压,向电网提供无功功率,有利于电网故障恢复,提高了直驱永磁海上风电系统的低电压穿越能力。     

基于超级电容储能系统的不对称故障下PMSG控制策略研究

为了提高直驱型永磁同步风力发电机的低电压穿越能力,通过对其在电网电压不对称故障下产生的2倍工频分量机理进行分析,提出了一种基于超级电容储能系统的新型改进控制策略.基于功率平衡的思想,直流侧采用超级电容储能系统,并改用功率外环电流内环的控制策略,以实现不对称故障时堆积在直流侧不平衡功率的平滑控制.同时,在网侧采用双二阶广...     

直驱型永磁风电机组并网控制系统的研究

对直驱型永磁风电机组并网控制系统工作结构与原理进行讨论,并研究变流器电机侧与电网侧的并网控制电路与控制策略。应用并联多变流器的方法,采取电网电压定向的电流、电压双闭环矢量控制模式,设计逆变并网控制。基于对交-直-交背靠背双PWM变流器的控制,运行软件仿真了690 V/2.5 MW直驱型永磁风电机组的变流器并网过程。实验结果表明,控制电路与策略正确有效,并网变流器能进行双向的能量传递,并且具有良好的静动态特性。     

超级电容储能和卸荷电路协调控制的永磁同步风电机组低电压穿越策略

针对永磁同步风力发电机组的低电压穿越问题,结合超级电容储能与卸荷电路的优点,提出了一种超级电容储能和卸荷电路协调控制的低电压穿越策略。当低电压故障发生时,在机组变流器的直流侧同时投入卸荷电阻和超级电容储能系统共同吸收故障期间的不平衡功率。在故障清除后,超级电容储能系统根据网侧变流器的运行状态将故障期间吸收的能量回馈电网。仿真结果表明,所提协调控制策略能在保证机组可靠实现故障穿越的同时,降低超级电容的设计容量和成本,并提高风能的利用率。     

超级电容储能的并联电能质量调节器

提出了一种应用超级电容作为储能元件、综合改善电能质量的并联型电能质量调节装置。装置在系统正常运行条件下可以滤除负荷产生的谐波、补偿无功功率，而且利用超级电容极高的功率密度，补偿负荷的快速波动功率，使电源侧只需向负荷提供单位功率因数、预先设定的恒定有功功率。当系统发生短时供电中断时，装置的电源侧配置的固态高速开关动作，使其和负荷脱离系统，装置发挥UPS的作用，向负荷短时提供全部功率。仿真研究表明，并联电能质量调节器在有效改善负荷品质，提高电能质量的同时，增强了负荷的供电可靠性。     

基于钒电池?超级电容混合储能技术的永磁同步风电机组低电压穿越能力提升研究

以基于双三电平变流器的2 MW直驱式永磁同步风力机组低电压穿越为研究对象,机侧变流器采用最大转矩电流比控制,对网侧变流器提出了新颖的稳态时单位功率因数控制、电网暂态故障时无功优先、有功受限协调控制策略。对全钒液流电池和超级电容进行等效电路模型分析,采用双向DC/DC变换电路作为混合储能系统和风力机组直流母线的接口,并定量模拟电网电压单相、三相深度跌落,对机组采用直流母线卸荷电路、改进控制策略以及混合储能方式实现低电压穿越进行了对比仿真。研究结果很好地说明:上述3种方案在严重的电网电压跌落情况下均可实现风电机组低电压穿越,钒电池?超级电容混合储能方式可以更好地提升机组低电压穿越能力,并加速系统有功恢复过程。     

超级电容器储能系统并网控制研究

以超级电容器作为储能元件设计了超级电容器储能并网系统,并将无差拍控制应用到超级电容器储能系统的并网控制中,能实现对并网系统的有功功率和无功功率的综合快速补偿,有效地改善了并网系统的电能质量和稳定性.通过仿真验证了所提方法的正确性,结果表明:所设计的并网系统控制简单、灵活性强,随时可以实现无冲击并网,可提高系统效率,可控性良好.     

储能型双馈风电场联合STATCOM的无功协调控制

针对传统双馈风电机组(DFIG)低电压穿越(LVRT)能力不足问题,提出了储能型双馈风电场联合STATCOM的无功协调控制。该控制是在网侧变流器（GSC）原有的模型上将超级电容经隔离型DC/DC变换器并联到风机直流侧,以此吸收故障期间直流侧产生的不平衡功率;在发生低电压故障时,根据超级电容投入情况,对两侧变流器和并联在风机出口母线上的STATCOM进行无功协调控制来支撑电网电压;同时超级电容储能装置采用电压电流双闭环控制,满足了系统稳定性和经济性的要求。仿真结果表明：该方法应用在风电并网系统中可以使DFIG的LVRT能力得到极大的提升。     

超级电容器储能系统电压均衡模块研究

此处研究和设计了一种超级电容均衡模块,用于减少甚至消除超级电容器模块之间存在的电压不均衡,以此来有效提高超级电容器储能系统的电容容量利用率,并延长其寿命。模块采用一种新的采样及控制模式,避免了庞大的电压检测电路和复杂的控制电路,通过单片机控制均衡电流和均衡时间,能对均衡速度和时间有效的控制。系统还具备与上位机通讯的功能,可以根据上位机的命令来执行操作,更加灵活方便。此处具体分析了所研究均衡电路的结构和工作原理,论证了该电路的特点和优势。结合超级电容器储能系统的应用背景设计了电路,进行了实验研究,验证了这种电压均衡控制模块的可行性。     

基于储能和无功优化的直驱机组海上风电场低电压穿越策略

针对直驱永磁机组海上风电场中的低电压穿越问题,提出了一种基于储能和无功优化控制的低电压穿越控制方案。采用锂电池作为分散式储能设备,吸收故障时刻直流母线上多余功率;同时以网侧变流器输出有功功率、直流母线电压、机端电压作为评价指标,对风电场中各台风电机组低电压穿越能力进行评估,优化控制各台机组的无功出力,从而有效抑制电网故障时机组直流侧电压上升,同时支撑并网点电压恢复。以某海上风电场为例进行仿真分析,仿真结果表明了该方案能显著提高风电场低电压穿越能力。     

超级电容器储能系统的应用研究综述

超级电容器储能对于平滑、缓冲不稳定电能需求,改善电能质量具有重要意义。这里从基本特性、模型研究、功率变换、控制策略及容量确定、系统综合优化与评估几个方面综述了超级电容器应用领域的研究现状,总结了各类超级电容模型、功率电路拓扑、非线性控制策略的特点。指出应通过系统的优化评估实现超级电容器储能系统整体性能的改善、储能利用率的提高以及构建成本的下降。     

应用STATCOM提高风电场的电压稳定性

风能具有随机性和间歇性,大规模风电场接入电网时会对系统的稳定性产生一定的影响。建立了风力发电机组模型,仿真分析了利用STATCOM改善风电场（由变桨距定速异步感应发电机组成）的静态和暂态稳定性。仿真结果表明,STATCOM可以有效地改善风电场的稳定性,在系统故障后提供无功支撑,提高了风电场的低电压穿越能力     

应用于矿井提升机系统的超级电容储能型MMC

提出一种应用于矿井提升电气传动系统的超级电容储能型模块化多电平变换器MMC-SCES(super capacitor energy storage based modular multilevel converter),采用分布式超级电容组作为子模块的直流支撑电容,用于吸收提升机的再生制动能量,并在牵引工况合理释放,以提高能量的利用效率。首先分析了MMC-SCES的拓扑和工作原理;在此基础上研究了系统的关键控制策略;并通过仿真算例对所提MMC-SCES拓扑进行了验证。结果表明,MMC-SCES能够适应提升机的变频调速工况,提高了系统能量复用率,在中高压矿井提升电气传动领域中具有良好的工程应用前景。