直驱永磁风电机组高电压穿越协调控制策略

提出直驱永磁风电机组高电压故障穿越控制策略。分析直驱永磁风电机组暂态运行特性,研究变流器运行不同区域的电压向量关系,分析直流电容电压跃升机理。设计直驱永磁风电机组上层控制策略,实现机网侧变流器执行层的dq功率参考值由不同机端电压跃升度决定。PSCAD/EMTDC中的仿真结果表明:机端电压跃升幅度较小时,该控制策略不仅可确保直驱永磁风电机组直流电容电压稳定在安全值以内,且在不影响风电机组向电网注入有功功率的同时,还可向故障点注入一定感性无功功率,支撑母线故障电压恢复;机端电压跃升幅度较大时,该控制策略通过网侧变流器向电网注入容性无功功率防止直流电容电压越限,在满足变流器容量约束条件的前提下,向电网注入有功功率。     

适应于弱电网的永磁直驱风电机组虚拟惯量协调控制策略

大规模的风电机组并网使电力系统面临惯量减小与调频能力不足的问题,而风机的虚拟惯量控制是解决这一问题的重要手段。当前,永磁直驱风电机组的虚拟惯量控制主要通过将电网频率引入其功率控制或转矩控制中,来实现风机对电网的功率支撑,风电机组仍采用锁相环实现与电网的同步。但在弱电网下,锁相环的动态性能将恶化,甚至会导致风机的失稳。为此,提出一种适应于弱电网的永磁直驱风电机组虚拟惯量协调控制策略,该控制策略可利用直流电容动态实现直驱风电机组网侧逆变器的并网自同步,从而使直驱风电机组无需经过锁相环并网并且能适应于弱电网运行。此外,该控制策略可利用存储于风机的旋转动能为电网提供虚拟惯量。详细讨论了相应的并网自同步机理及惯量模拟机理,并基于MATLAB/Simulink仿真验证了该协调控制策略的有效性。     

永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略

永磁直驱风力发电系统中可采用全功率双脉宽调制（PWM）变换器作为永磁同步发电机（PMSG）的并网电路,当风速变化时,双PWM变换器的直流链电压会随着PMSG输出功率的改变而出现大幅度波动,这将不利于变换器功率器件的安全运行及整个发电系统的稳定运行。结合永磁直驱同步风力发电系统的运行特点,提出一种适用于永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略。系统仿真和实验结果验证了所提出的控制策略的正确性,该方案可显著提高风速变化时双PWM变换器的直流链电压的稳定性,有助于提高发电系统的安全稳定运行能力。     

永磁直驱风电机组低电压穿越研究综述

风电的大规模发展使越来越多的永磁直驱风电机组接入电网,影响电网安全稳定运行,其中风电机组的低电压穿越(LVRT)问题是风电并网安全性方面的首要问题。文中首先基于传统风电场和其他新能源发电场LVRT策略的研究成果,结合永磁直驱风电机组特点,综述较为主流的适用于永磁直驱风电场的LVRT技术手段,为永磁直驱机型为主的风电场提供相应策略。然后,分析各个方法的应用场景与工作机理,比较不同方法的优势与不足,并针对不同方法的应用前景提出相应建议。最后,总结未来LVRT技术的发展方向,并指出当前风电场大规模并网仍需解决的经济技术难题,为进一步提升大规模风电安全消纳水平指明方向。     

全功率永磁直驱风电机组暂态稳定性研究

基于矢量解耦控制策略,建立了适用于电力系统暂态稳定分析的直驱风力发电机组在d-q轴坐标下暂态数学模型,其中包含了对直驱风电机组暂态性能有影响的传动链模型;搭建了发电机侧控制策略和网侧控制策略.利用MATLAB/Simulink软件搭建了包含传动链的并网型直驱风力发电机组的暂态仿真模型,对直驱风力发电机组进行暂态稳定性仿真.结果表明:当电网电压骤降时,实现了有功、无功解耦控制;当电网发生故障时,发电机转速、有功功率、无功功率和机端电压有一定的波动;直驱机组直流电压升高,因此风电机组需要对直驱风电机组电力电子元件的保护;当电网电压跌落时,直驱风电机组具有发出无功的能力,有利于故障时电网电压快速恢复,从而提高电力系统的安全和稳定性.     

基于模糊比例?微分控制的永磁直驱风电机组频率调节

在分析系统不同等效惯量和阻尼对电网频率影响的基础上,提出了基于模糊比例-微分(proportional differential,PD)控制的含飞轮储能单元的永磁直驱风电机组频率调节控制策略,以动态调节电网等效惯量和阻尼。建立了系统小信号稳定性模型,以确定模糊PD控制器的输出论域,并通过相应仿真验证了理论分析的正确性。通过对1台含飞轮储能单元的2MW永磁直驱风电系统进行仿真研究表明,所提控制策略能辅助电网频率调节,减小电网受扰动后的频率波动,有助于增强电网的频率稳定性。     

直驱永磁风电机组的改进附加惯性控制方法

风电并网容量的增加将导致系统惯性降低,不利于电网安全稳定运行。针对附加惯性控制与最大功率跟踪控制之间存在相互影响的问题,提出改进附加惯性控制方法。该控制方法不仅可以利用附加惯性控制的辅助功率对系统频率提供支撑,还可以根据系统频率变化调节转速,补偿最大功率跟踪控制的有功参考,从而避免了2种控制在动态调节过程中的相互影响,使得机组的输出功率更好地响应系统频率的变化。仿真分析验证了在改进的控制方法下,直驱永磁风电机组不仅减小了负荷扰动初期的频率变化率,还缩短了系统频率调节时间,调频效果得到改善。     

永磁直驱风电机组故障穿越优化控制策略研究

永磁同步发电机构成的直驱型变速恒频风力发电系统通过全功率变流器与电网连接,当电网发生严重故障时,不仅对HVDC设备造成损害,甚至可能影响风力发电系统的整体安全稳定运行。对系统故障期间直流电压失稳的机理进行了分析,基于永磁同步发电机转子的惯性储能特性以及网侧换流器的无功补偿能力,提出一种适用于提高永磁直驱风电机组故障穿越能力的优化控制策略。在网侧故障期间通过分段式转速控制调整风机侧输入的有功并对网侧无功进行补偿,减小了中间直流系统注入的不平衡功率,抑制了故障期间直流电压的骤升。应用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件建立单机系统模型,仿真结果验证了所提出的控制策略的有效性。     

电网故障下永磁直驱风电机组机电暂态全过程等值建模方法

随着风电渗透率的增加,大规模风电并网对电网暂态的影响越来越大,亟需建立可用于大型电力系统暂态稳定分析的永磁直驱风电机组机电暂态模型.目前,永磁直驱风电机组的建模已有较深入的研究,但忽略了电网故障下风电机组运行工况的多状态性,难以通过简化等值的方式准确模拟风电机组在机电暂态过程的外特性,严重制约了含新能源发电的电力系统机...     

ZDC控制方式下的永磁直驱风电机组高速运行特性

在经典的d轴电流给定为零(ZDC,Zero d-axis Current)的矢量控制方式下,永磁同步发电机在高转速运行区域会出现异常运行工况。该异常运行工况产生的原因是,机侧变流器在有限的直流母线利用率下无法有效地平衡较高的发电机定子感应电动势。本文通过仿真对比了采用过调制与否对系统稳定性的影响。仿真结果表明,在高速运行区域必须允许变流器进行过调制以保障永磁发电机的可控性和稳定性,但同时也发现采用过调制将会导致转矩出现较明显的6倍频波动。     

直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略

以永磁体励磁多极直驱式同步风力发电机组(directly driven wind turbine with permanent magnet synchronous generators,D-PMSG)为对象,建立了包括风力机模型、传动系统模型和发电机模型的D-PMSG数学模型,提出了风力机桨距角和发电机转速的控制策略：桨距角的控制策略中以风速和发电机功率为输入信号,采用比例–积分控制很好地反映了不同风速对桨距角控制的不同要求;发电机转速控制策略中采用dq同步旋转坐标下的矢量控制方法,用d轴电流控制无功功率,用q轴电流控制转速,既实现了机组的解耦控制,又充分利用了发电机容量。运用Matlab/Simulink建立了D-PMSG仿真模型,对风速阶跃变化时机组运行情况进行了仿真,结果验证了该模型的合理性及控制策略的正确性和可行性。     

直驱永磁同步风电机组的动态建模与运行控制

为分析直驱式永磁同步风力发电机组的联网运行特性,建立了直驱式永磁同步风力发电机组联网运行的数学模型;构建以永磁同步发电机输出功率为反馈量、转速为控制对象的最大风能捕获发电控制模型,建立了单位功率因数、i_d=0为目标的两种无功功率控制模型;在PSCAD/EMTDC仿真平台上建立相应的仿真模型,对直驱式永磁同步风电机组联网运行进行仿真分析,对所建立的数学模型和控制方法的有效性进行了验证,对比分析了发电机侧变流器采用两种无功功率控制策略时的运行性能.     

凸极永磁同步风力发电机无速度传感器控制

基于全阶滑模观测器的凸极永磁同步风力发电机无速度传感器控制可以通过提高滑模增益来提高系统的鲁棒性,但提高滑模增益会放大滑模噪声.为了解决这个矛盾,文中提出了有效反电动势的概念,并基于有效反电动势的概念设计了一种全阶状态滑模观测器,分析了该全阶状态滑模观测器的滑模抖振抑制特性和转子位置估计对转速估计误差的鲁棒性.与全阶滑模观测器相比,所建立的全阶状态滑模观测器在不放大滑模噪声的前提下,可进一步提高转子位置估计对转速估计误差的鲁棒性.实验结果表明,该方法可实现稳定的无速度传感器控制,具有良好的动稳态特性,转子位置估计对转速估计误差具有更强的鲁棒性.     

直驱风电机组次同步振荡阻尼控制方法及其适应性

由风电波动引发的次同步振荡具有振荡频率多变、涉及动态装置多、影响因素复杂等特点,现有的阻尼控制类装置难以实现有效抑制,需研究适用的附加阻尼控制方法。文中通过线性化方法推导了直驱风电机组并网系统的特征方程和传递函数,并获取了风电机组并网系统在不同工况下的频率响应特性。然后提出了基于奈奎斯特稳定判据的风电机组次同步振荡阻尼控制器的参数设计方法,以及基于粒子群优化算法的参数优化方法;结合特征值法及时域仿真法,分析了阻尼控制器对于次同步振荡的抑制作用。研究结果表明,依据前述方法设计的阻尼控制器在多种运行条件下均具有较好的适应性。     

永磁同步风力发电机电流控制策略比较

永磁同步风力发电机的功率因数、铜耗、端电压比在不同电流控制策略下会有所不同.为深入研究永磁同步风力发电机在不同电流控制策略下的工作特性,在介绍ind =0、最大转矩电流比、单位功率因数和恒磁链四种电流控制策略的基础上,分别计算了这四种电流控制策略下样机的功率因数等工作特性,计算结果表明最大转矩电流比控制时电机铜耗最低,...     

风力永磁同步发电机串级滑模变结构控制

交流永磁同步发电机（permanent magnet synchronous generator）实现风力发电,具有非线性和多干扰等特点。基于滑模变结构控制理论,提出风力永磁同步发电机组的速度控制环和位置控制环采用串级滑模变结构的控制策略,仿真和模拟试验结果表明该策略能使系统快速、平稳且无抖动地进入滑动模态面,保证风力发电机组良好的动态特性,有效抑制系统的扰动,兼顾最大功率系数和良好的发电质量。     

直驱式永磁风力发电机组并网控制

为了省去直驱式永磁同步风力发电机组D-PMSG(direct-drive permanent magnet synchronous generatorswind turbine)串接的交-直-交变流器,减少初期投资费用,文中设计了D-PMSG并网控制策略.通过对交-直-交变流器的控制,使发电机定子电压与低频母线电压满足...     

永磁直驱风力发电机无传感器矢量控制研究

在背靠背直驱永磁风力发电系统中,无传感器控制技术一直是研究的热点.在双Y移30°六相永磁同步发电机数学模型的基础上,设计了一个基于饱和函数的新型滑模变结构观测器,用于估算电机的转子位置和速度.利用估算的结果,实现了永磁直驱同步风力发电机组的无传感器矢量控制.仿真和实验结果表明该设计的滑模变结构控制器对负载扰动具有很强的...     

永磁同步电动机无速度传感器直接转矩控制

对永磁同步电动机的数学模型及直接转矩控制理论进行了详细的分析，并在此基础上提出了一种基于模型参考自适应(MRAS)转速辨识的永磁同步电动机无速度传感器直接转矩控制方案，并对转速辨识进行了深入的研究。最后借助Matlab软件进行仿真，给出了仿真结果。     

变速恒频风电机组的有功-频率控制

电力系统中风电容量的不断增加,对电力系统调频会产生一定的影响.通过在双馈风力发电机组的控制系统中建立频率一功率控制模块,调整风电机组的风能利用率,使风电机组迅速响应系统频率变化,实现风电机组参与系统频率调节的功能.以IEEE 10机39节点为例,在系统发生切机故障导致频率下降时,所提出的方法能使风电机组配合系统调频,在...