风电场功率控制策略及风电系统相关问题研究：直驱风力发电系统仿真研究

选择了PSCAD作为仿真工具,建立了风力机、最大功率跟踪电路以及逆变器的模型,并据此建立了直驱风力发电系统的仿真模型,该仿真模型稳定运行。最后利用该仿真模型进行了直驱风力发电系统并网运行、负荷扰动、输入扰动以及短路特性等仿真试验。     

基于PSCAD/EMTDC的微电网永磁直驱风力发电系统建模与仿真研究

阐述了微电网中永磁直驱风力发电机组的工作原理,应用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台,设计了一套并网运行的永磁直驱风力发电系统,该系统包括了具有定叶尖速比控制功能的永磁直驱风力发电机原动机模型,和基于非交互式电网跟随控制策略的电压前馈控制逆变系统模型。最后,建立了4种不同的风速模型来模拟永磁直驱风力发电系统的运行特性,通过对定直流电压控制模块接入前后仿真波形的对比,对该仿真系统进行了校核和验证,为下一步建立微网孤网运行和孤网与并网互为切换的整体仿真系统,以及探讨实际工程中分布式微源对系统的潮流影响奠定了基础。     

基于双PWM 变流器的风力发电系统控制策略仿真研究

风力发电系统是一个复杂的能量转换系统,为了保证系统安全稳定运行,对风力发电系统进行有效控制是 必不可少的.针对永磁直驱风力发电系统,采用功率外环和电流内环的机侧变流器控制策略,采用电压外环和电流内 环的网侧变流器控制策略.为了达到对最大功率点(MPPT)的跟踪控制,运用变步长爬山搜索法.建立了基于该控 制策略的永磁直驱风力发电系统MATLAB仿真模型,在该控制策略下,随着最大功率点的变化,风力发电系统始终 能安全稳定运行,仿真结果验证了该控制策略的正确性.     

直驱永磁风力发电系统的建模与稳定控制

针对直驱永磁风力发电系统,建立包括风速、风力机、永磁同步发电机以及变流器的整体数学模型;提出以风速作为输入信号,以控制变流器并网电流为实现手段的最大风能获取控制算法;在逆变控制中,采用dq同步旋转坐标下的矢量控制方法,建立引入电流反馈的直接电流控制策略,实现了风力发电系统的有功和无功的解耦控制。运用电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC建立了直驱永磁风力发电系统的仿真模型,对常风速、阵风以及系统故障时机组的运行情况进行了仿真分析,结果验证了所提出最大风能获取的控制原理的正确性,验证了直驱永磁同步发电系统在电网故障时良好的低电压穿越能力。     

直驱式永磁同步风电机组最大功率跟踪控制

以直驱式永磁风力发电系统为主要研究对象,在直驱永磁同步风力发电机（DDPMG）的运行特性基本原理基础上,建立包括风速、风力机、直驱式永磁同步发电机及机侧变换器在内的整个系统的数学模型。应用转子磁链定向的方法,对系统进行最大功率跟踪控制策略的研究,运用Matlab/Simulink建立了直驱永磁同步发电系统仿真模型,对渐变风速时的机组运行情况进行了仿真,结果验证了所建模型的合理性及控制策略的正确性和可行性。     

电网频率变化下直驱永磁风力发电机组暂态特性分析

为研究直驱永磁同步风力发电机(DPMSG)在电网频率发生变化情况下的暂态特性,建立了电网中风力发电系统数学模型,网侧和机侧变换器分别采用基于电网电压定向和电流前馈补偿的定子磁链定向矢量控制。根据建立的模型仿真分析电网频率下降情况下风机的输出特性进行仿真分析,仿真结果与实测数据对比验证了模型的正确性。利用该模型对电网频率升高时直驱永磁发电机功率、直流电压、转速进行了进一步研究分析,研究结果为分析风电场在电网频率变化期间直驱永磁风力发电系统实际运行、出力变化情况提供了有效依据。     

直驱永磁同步风力发电机控制策略的研究

与双馈交流励磁风力发电系统相比,直驱永磁同步风力发电系统具有结构简单、发电效率及运行可靠性高等优点.本文利用电力系统仿真工具PSCAD/EMTDC为基础,建立了1.5 MW直驱永磁同步风力发电系统的仿真模型;在低于额定风速下,研究了最佳叶尖速比控制策略下直驱永磁同步风力发电系统的特性,采用空间矢量调制方法实现了风力发电机最大风能跟踪的控制;网侧变换器并网实现了变速恒频和有功功率与无功功率的解耦控制;最后对仿真结果进行分析,验证了控制策略的正确性.     

半直驱风电系统最大功率跟踪和变桨距集成控制

建立了包括风力机、机械传动链、永磁同步发电机和变桨距执行机构在内的半直驱风力发电系统机侧部分数学模型;针对风能随机性及风力机工况切换频繁的特点,给出了实现半直驱风力发电系统优化及可靠运行的集成控制策略.该控制策略以转速控制为基础,以风速滞环判断为条件,实现最大功率跟踪控制和变桨距控制的集成;在MATLAB/Simulink环境下建立了半直驱风力发电系统的仿真模型,仿真结果表明,在渐变风和随机风的作用下,集成控制策略能够实现最大功率跟踪控制和变桨距控制的可靠切换,获得了较为满意的控制效果,验证了该控制策略的正确性和有效性.     

含飞轮储能单元的直驱永磁风力发电系统有功功率平滑控制

在分析传统直驱永磁风力发电系统运行特性和飞轮储能系统控制的基础上,研究并提出了适用于该发电系统的功率平滑控制策略,所提控制策略无需测量风速.建立了控制系统小信号模型,分析表明所提控制系统在小扰动条件下可保持稳定运行.对含飞轮储能单元的永磁同步风力发电机控制系统进行了仿真计算,仿真结果表明所提控制策略在保证最优风能捕获的前提下可实现良好的系统输出功率平滑控制.     

基于RT-LAB兆瓦级PMSG实时仿真及最大功率跟踪

为了充分利用风能,对风力发电系统最大功率点跟踪(MPPT)进行了研究,基于RT-LAB实时仿真平台搭建了2.5MW直驱式永磁风力发电系统仿真模型,对不同风速条件下,直驱式永磁风力发电系统工作情况进行了实时仿真实验,根据实验结果分析了不同风速下最大功率跟踪的特性,研究结果表明:基于RT-LAB建立的2.5MW永磁直驱风力发电系统实现了最大功率跟踪。     

并网型直驱式永磁同步风力发电系统暂态特性仿真分析

为了研究并网的大容量直驱式永磁风力发电系统的暂态特性,基于Matlab建立了风速、风轮机、直驱式永磁同步发电机的模型;研究了直驱式风力发电系统全功率双脉宽调制变流器的控制策略及桨距角控制系统。以含风电场的简化电网为例研究了风电场接入电网后,电网电压降落及风电场附近母线发生单相短路、三相短路接地故障时,直驱式永磁风力发电系统的暂态特性;仿真结果表明电网故障时,直驱式永磁风力发电系统可以进行无功功率控制,对电网电压的恢复有积极作用,不向短路点提供短路电流,确保风电系统连续运行,提高了电力系统的安全稳定性。     

基于变步长扰动观测法的风能并网系统MPPT算法研究

建立了包含风机、永磁同步发电机、双boost电路以及逆变电路的整个直驱式风力发电系统的仿真模型。基于风力机的运行特性,提出了一种MPPT算法,该算法以双boost电路的输入电压为控制变量。在MATLAB7．6的simulink平台下进行了仿真,仿真结果表明了该算法的正确性,样机实验也证实了该控制策略的有效性。     

直驱永磁同步风力发电机侧系统建模及仿真

为深入研究直驱永磁同步风力发电机组的高性能控制,研究了直驱永磁同步发电机侧系统构成、原理及建模方法,分析了风力机与永磁同步发电机、电压空间矢量(SVPWM)整流原理及其建模,基于双闭环PI控制搭建了机侧系统仿真模型。通过仿真与分析,证明了双闭环PI控制策略在4种不同风速下实现最大功率追踪的可行性。该系统模型的建立为机组高性能控制的研究打下基础,对于深入理解直驱永磁同步风力发电系统运行原理及推广应用具有重要意义。     

高渗透率并网风力发电的谐波特点及其抑制研究

为了研究分布式、高渗透率风电并网给电网带来的谐波问题,本文理论研究了直驱风力发电系统以及双馈风力发电系统的谐波特点,得出直驱风力发电系统的总电流谐波畸变率不变及双馈风力发电系统的谐波电流有效值不变的特点,利用实测系统验证了该结论的正确性,并针对风力发电的主要谐波给出了抑制方法。最后提出了适用于谐波分析的直驱风力发电系统以及双馈风力发电系统的简化等效模型,该模型可用于大规模的高渗透率并网风力发电的谐波研究。     

含蓄电池储能的永磁直驱风力发电系统并网研究

风力发电系统输出功率的随机性和波动性,给大规模风电并网带来严重挑战。为了有效地改善永磁直驱风力发电系统并网特性,在直流侧增加蓄电池储能装置。设计了储能电池侧双向DC/DC变换器的控制策略,建立了含有储能电池的风力发电系统仿真模型。分别仿真分析了电网侧需求功率变化以及风速变化时系统的动态响应特性。仿真结果证明,增加蓄电池储能装置可以有效地提高永磁直驱风电系统并网特性。     

直驱式风力发电系统低电压穿越控制策略研究

针对直驱式永磁风力发电系统的低电压穿越问题,提出一种新型的基于网侧并联逆变器的方案。阐述了其工作原理,建立直驱式永磁风力发电系统的模型,分析了该系统在电压跌落期间的运行特性。仿真结果表明,网侧并联的副变流器对于抑制直流侧母线电压、提高有功输出能力有明显作用,同时结合风电机组本身配置的Crow Bar电路,保证了风力发电机在规定时间内不脱网。     

储能型直驱永磁同步风力发电控制系统

为提高直驱永磁风力发电系统的性能,在直流侧增加新型钒氧化还原液流电池（VRB）储能装置。设计了相应的双向DC/DC变换器控制策略,在风速变化时,VRB能够通过快速充放电平抑系统发电机输出功率波动以及平衡电网需求功率;在电网电压跌落时,还可提高低电压穿越能力。对具有储能电池的风力发电系统建立了仿真模型,详细分析了系统在风速变化、电网需求功率变化以及电压跌落时的动态响应过程和运行特性,并给出了仿真验证。仿真结果表明,在直流侧加VRB储能装置,有效地提高了直驱风电系统并网运行性能和低电压穿越能力,系统动态响应速度快。     

储能型直驱永磁同步风力发电控制系统

为提高直驱永磁风力发电系统的性能,在直流侧增加新型钒氧化还原液流电池(VRB)储能装置.设计了相应的双向DC/DC变换器控制策略,在风速变化时,VRB能够通过快速充放电平抑系统发电机输出功率波动以及平衡电网需求功率;在电网电压跌落时,还可提高低电压穿越能力.对具有储能电池的风力发电系统建立了仿真模型,详细分析了系统在风速变化、电网需求功率变化以及电压跌落时的动态响应过程和运行特性,并给出了仿真验证.仿真结果表明,在直流侧加VRB储能装置,有效地提高了直驱风电系统并网运行性能和低电压穿越能力,系统动态响应速度快.     

直驱永磁同步风力发电机的最佳风能跟踪控制

与双馈交流励磁风力发电系统相比,直驱永磁同步风力发电系统具有结构简单、发电效率及运行可靠性高等优点。文章采用双脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)变换器作为直驱永磁同步发电机的并网电路,根据风力机和发电机的运行特性提出了一种基于最佳功率给定的发电机最大风能跟踪控制策略。建立了基于双PWM变换器的直驱永磁同步风力发电实验系统,实验结果验证了所提出控制策略的正确性。该发电系统可实现最大风能跟踪控制、并网有功和无功功率独立控制以及变速恒频发电运行。     

基于超导储能的直驱风电系统功率平滑控制

针对并网运行直驱风力发电系统输出有功功率的波动问题,对变换器直流环节并联超导储能系统的控制方式在计及风速模型的基础上做进一步的分析,并对超导储能系统斩波器提出双闭环加脉冲判断的控制策略,确保超导磁体线圈电流水平,使超导储能系统可以快速、准确地吞吐能量,保证直驱风力发电系统在最大限度捕获风能的同时,向电网输送较为平滑的有功功率。对增加超导储能系统的直驱风力发电系统的建模仿真结果,说明了该方法的正确性和有效性。