基于VSG的永磁直驱风电机组惯量支撑控制策略

风电并网容量比重不断加大，减弱了系统的调频能力与惯量支撑能力，电网失稳日益严重。针对这些问题提出了基于虚拟同步机（VSG）的永磁直驱风电机组的控制方案。模仿同步机的功频控制特点，使系统具有惯量响应能力。风电机组经PWM变流器并网，在机侧变流器利用直流电压外环和电流内环控制，维持直流母线电压稳定，VSG从网侧变流器接入，通过设计有功频率和无功电压控制方案，对系统进行调频、调压。使用Matlab软件搭建模型，调整仿真参数，仿真结果表明，该控制方案使系统可以模拟同步发电机的惯量响应特性，能够有效地解决由于风速或者电网负荷改变引起的频率震荡问题。     

双馈风电机组动态虚拟惯量和阻尼模糊自适应控制策略研究

针对传统双馈风电机组虚拟同步控制（VSG）中因负载突变导致电网频率、输出有功功率波动较大和暂态调节时间过长的问题，提出一种基于模糊自适应控制策略的变参数风电机组虚拟同步发电机控制策略。首先，在机组转子侧变流器中引入VSG算法使得风电对电网频率具有主动支撑能力，并建立DFIG-VSG有功功率小信号模型分析惯量和阻尼系数对系统稳定性的影响；然后，通过分析系统暂态过程中的功频变化原理并结合不受线性量化约束的模糊算法，将虚拟惯量和阻尼的范围作为模糊自适应环节的输出论域，进而实时调整惯量和阻尼系数以降低功率超调和频率偏移。最后，在Matlab/Simulink中基于DFIG-VSG机组的仿真结果验证了所提模糊自适应VSG控制策略的可行性、有效性及优势。     

基于模糊控制的永磁风电机组对独立电网调频策略改进研究

针对含高渗透率风电的独立电网频率不稳定问题,对永磁风电机组参与调频进行了研究。为实现风电机组具备功率调节容量,在机侧变流器控制算法中引入降载系数,分析降载后风电机组的相关特性。提出了基于模糊控制器的转矩补偿方法,实现机侧变流器调节电网功率平衡。仿真对比表明,文章的控制策略能够提高独立电网频率稳定性,保证了同步发电机较大的调节裕度。     

基于导前微分控制的虚拟同步发电机功频特性控制策略

该文对可再生能源发电并网逆变器虚拟同步发电机（VSG）控制策略进行研究,针对传统VSG不能兼顾动态调节特性与稳态性能这一缺陷,提出一种改进的虚拟同步发电机控制策略。在传统同步发电机本体控制算法数学模型分析基础上,建立虚拟同步发电机有功功率对于频率波动的闭环传递函数,研究动态过渡过程中转动惯量与阻尼对有功功率响应的影响机理。在传统VSG功频控制器中引入导前微分控制环节与惯性校正环节,提出基于导前微分控制的改进虚拟同步发电机功频控制策略,建立有功功率对于频率波动的闭环传递函数,分析离网与并网状态下的功频特性。通过对导前微分环节控制参数的调节,抑制过渡过程中的功率振荡,实现VSG动态特性与稳态性能的解耦控制。     

基于IDA-PBC的混合储能虚拟同步发电机功率协调控制

随着可再生能源在电力系统中的渗透率不断升高,虚拟同步发电机(VSG)技术广泛应用于现代电力系统的调频控制中。为了模拟同步发电机的惯性与阻尼特性,VSG需配备储能单元。针对VSG中蓄电池与超级电容混合储能系统(HESS),提出了基于互联阻尼分配的无源控制策略(IDA-PBC),通过控制超级电容快速补偿VSG惯性模拟环节引入的功率变化,蓄电池响应VSG一次调频相对缓慢的功率需求,减少蓄电池功率波动。最后,在Matlab/Simulink环境下仿真验证了所提控制策略的可行性。     

基于改进惯量阻尼特性的VSG控制策略

针对虚拟同步发电机并网运行时存在有功输出功率动、静态特性不能兼顾的问题,该文基于经典控制理论,对虚拟同步发电机的惯量阻尼特性进行了深入分析研究。在此基础上,提出了一种基于改进惯量阻尼特性的VSG控制策略。该策略分别在传统VSG控制前向通道和阻尼反馈通道增加微分校正环节,通过改变其动静态特性,满足不同频段的控制品质需求,解决了传统虚拟同步发电机技术存在的不足。仿真结果表明,改进的惯量阻尼特性VSG控制策略可行、有效,并表现出优越的控制品质。     

光伏逆变电源可变虚拟惯量控制策略的研究

孤岛模式下频率的稳定对光伏逆变电源的正常运行至关重要,为了实现在孤岛模式下输出电能频率的稳定,该文采用虚拟同步发电机(VSG)思想设计VSG的功频控制器,考虑当频率发生变化时VSG功频控制器调整较慢的问题,提出一种可变虚拟惯量的控制策略,通过实时选择不同的虚拟惯量值来实现快速平抑频率波动。实验结果表明该方法可更快速地实现功率跟踪和频率稳定。     

基于转矩极限的改进风电机组虚拟惯量控制策略

为解决大规模风电并网带来的系统频率稳定性降低问题,风电机组通过虚拟惯量控制可为系统提供短期频率支撑,然而惯性响应期间风电机组转速收敛缓慢,导致一部分转子动能被无故浪费;转速恢复阶段的有功突变易造成频率二次跌落。为此,提出基于转矩极限的改进风电机组虚拟惯量控制策略,实现在释放较少动能的前提下提供与传统策略相同的频率响应服务;并在频率步入准稳态时,借助时变功率函数开始转速恢复,实现转速快速恢复的同时缓解二次频率跌落。基于EMTP-RV仿真软件搭建包含风电场的电力系统模型,验证了所提策略的有效性。     

基于反馈线性化技术的直驱永磁同步风电机组低电压穿越研究

通过对直驱永磁同步风电系统的研究,提出了一种基于反馈线性化的低电压穿越控制策略。直流母线电压由发电机侧整流器来维持调节,考虑到直流母线电压和发电机转子转速的非线性关系,直流母线电压的控制采用了反馈线性化技术。网侧逆变器根据最大风能跟踪原则来控制网侧有功功率,并加入了转子速度参考值的判定环节。运用PSCAD仿真平台建立了一个2 MW的直驱永磁同步风电系统,验证了其正确性和有效性。     

不同风电机组的频率响应特性仿真分析

研究分析了恒速异步风力发电机、双馈感应风力发电机和直驱永磁同步风力发电机组成的风电场的频率响应特性;利用DIgSILENT/PowerFactory建立了风电场的动态模型;通过仿真显示:由于采用解耦控制方式,基于双馈感应电机、直驱永磁同步电机的变速风电机组不能对系统频率变化做出快速有效响应,而基于异步感应电机的恒速风电机组能快速地对系统频率变化做出正确响应,能有效地提高系统的频率稳定性。     

一种新型光伏发电主动参与电网频率调节控制策略

大规模光伏发电并网挤占了具有转动惯量的同步发电机组空间,导致电力系统面临惯量减小与调频能力不足的问题,迫切需求光伏发电主动参与电网频率调节。文章以双级式光伏发电为研究对象,从光伏发电的惯量控制和与同步发电机组协调控制两个方面出发,通过改进Boost变换器和网侧逆变器的控制策略,实现光伏发电主动参与电网频率调节。其中,在惯量控制方面,提出基于高压直流电容动态的虚拟惯量控制,并分析控制参数对虚拟惯量控制的影响。最后,基于时域仿真算例验证了控制策略的有效性。     

基于风速预测的风电场虚拟惯量协调控制技术

针对现有风电场虚拟惯量协调控制在风电机组调频辅助功率协调分配方面的研究,提出一种基于风速预测的风电场虚拟惯量响应场级协同分配策略,具体是通过经验模式分解（EMD）和BP神经网络训练风速时序序列获得风速时序模型,预测短时段内的风速,根据实时转速和预测风速计算惯量分配权重因子,根据频率变化计算全场惯量响应值,通过惯量分配权重因子结合变流器容量限值给单机分配惯量响应值。该控制策略成功应用于云南某148.5 MW风电场站级调频测试,验证了算法的有效性。     

弱电网下海上低频风电系统网侧控制和稳定性分析研究北大核心CSCD

低频交流输电技术广泛应用于海洋风电的输送,但其送出的电流质量和系统稳定性会受到网侧变流器和弱电网线路阻抗的影响。文章针对海上低频风电系统的网侧控制,研究了αβ坐标系下基于虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制方法,并引入虚拟阻抗环节实现VSG的功率解耦,使得网侧变流器能在电网频率突变时自发调频,提高了其并网电能质量和弱电网下的稳定性。考虑到VSG并网系统与弱电网之间的交互作用,利用谐波线性化方法建立了αβ坐标系下VSG并网系统的序阻抗模型,结合阻抗分析法和Nquist稳定判据分析了并网系统在弱电网下的稳定性。最后,通过仿真验证了分析的正确性。     

计及储能动态的VSG惯量阻尼自适应控制研究

随着风力发电、光伏发电等新能源发电渗透率增加，电力系统的等效惯量和等效阻尼逐渐减小，其稳定性问题变得越来越严峻。虚拟同步发电机（virtual synchronous generator， VSG）技术的提出能有效地解决这一问题。然而，传统的VSG并网逆变器采用恒惯量和阻尼控制，在系统受到扰动时，其鲁棒性较差。因此，为增强系统的鲁棒性，优化其频率响应曲线，本文提出了一种计及储能装置动态特性的并网VSG惯量阻尼自适应控制策略。首先，阐述了VSG的基本工作原理，然后通过建立其数学模型分析不同旋转惯量和阻尼系数对系统输出特性的影响。在此基础上，结合同步发电机（synchronous generator， SG）功角特性曲线和频率振荡曲线设计出旋转惯量和阻尼系数的自适应控制策略，该控制策略通过引入惯性环节以较好地匹配储能装置的动态特性。最后，通过MATLAB/Simulink仿真软件对比分析了所提控制策略和传统的VSG恒惯量和阻尼控制，结果验证了所提控制策略的正确性。     

稳定风电输出功率的控制策略研究

为稳定风电系统输出功率,提出一种在变流器的直流侧加入超级电容器(EDLC)储能的新拓扑结构,通过分析全功率双脉宽调制交-直-交变流器的控制策略,基于永磁直驱风电机组与电网连接的拓扑结构,提出超级电容器储能系统稳定风电系统输出功率的控制策略和输出功率的解耦控制方法,分析了风电系统输出功率初始值和超级电容器容量对输出功率稳定性的影响,并针对典型风速变化给出了输出功率初始值与超级电容器容量的整定范围。     

电网故障下直驱永磁风力发电机组机侧变流器改进控制策略

文章对电网电压跌落时的直驱永磁同步风力发电机组的低电压穿越过程进行深入研究,在电网电压跌落时,通过分析发电机机侧变流器最大风能跟踪控制策略,提出一种补偿q轴电流参考值抑制直流母线电压的新方法,并加入弱磁控制,使发电机输出功率迅速有效降低,进而维持机侧与网侧变流器的功率平衡及母线电压稳定。电网持续故障且超出规定时间时,为风电机组增加了卸荷电路,保证机组安全退出运行。分析结果验证了所提方案的正确性和有效性。     

考虑轴系扭振抑制的双馈风电机组惯量控制策略

双馈风电机组惯量控制是通过建立发电机转子转速与电网频率之间的耦合关系,调整机组有功输出以适应电力系统频率波动。惯量控制直接快速地调节有功会对机组轴系小干扰稳定性造成负面影响,不利于轴系扭振的抑制。文章分析了不同惯量控制响应特征及其对轴系阻尼特性的影响,设计一种以转差率为输入信号的附加惯性与阻尼转矩的惯量控制策略,提出了含轴系稳定性约束的附加惯性与阻尼转矩惯量控制参数整定方法。仿真结果表明,所设计的双馈风电机组惯量控制策略不仅有良好的惯量控制效果,还能有效增大轴系等效电气阻尼,提高了轴系的稳定性。     

半直驱永磁式海上风电机组的发展

<正>0引言半直驱永磁式全功率变流风电机组是由变桨距风轮驱动中速齿轮箱,再由齿轮箱驱动中速永磁发电机发电,通过全功率变流器向电网馈电的风电机组。目前,这种风电机组在陆上风电场和海上风电场都有应用。陆上风电场应用的主要是5 MW以下功率的半直驱永磁式全功率风电机组,海上风电场应用的主要是5 MW及以上功率     

一种新型的永磁直驱风力发电机组控制策略在微网中的应用

针对永磁直驱风力发电机组提出一种新型的控制策略。并网运行下采用最大功率跟踪控制;孤岛运行下网侧变流器作为电压源逆变器(VSI)运行,为微网提供稳定的电压频率,机侧变流器控制直流母线电压和定子电压的大小。同时针对新型控制策略下存在的转矩波动与运行模式切换的问题,分别设计阻尼控制器和无扰PI控制器。着重分析风电机组在孤岛运行下的稳定运行区域以及与蓄电池之间的协调控制。在DIg SILENT/Power Factory中建立仿真模型,对微网不同模式下的运行以及风速、负载变化下的响应进行仿真验证。仿真结果表明,新型控制策略在维持微网稳定的前提下,可减少蓄电池的容量和充放电次数。     

虚拟同步发电机技术控制的MMC型固态变压器

针对在大容量直流负荷和高渗透率分布式电源接入固态变压器低压侧时,高压并网接口易呈惯量低、阻尼特性差的问题,提出一种虚拟同步发电机技术控制的模块化多电平换流器（MMC）型固态变压器。首先,分析虚拟同步发电机原理并推导MMC与虚拟同步发电机的等效数学模型,并将虚拟同步发电机技术融入到输入级的控制中,使并网接口的惯性与阻尼增强,在输出端功率变化时对上级电网呈现出友好的柔性缓冲能力。其次,为提升MMC型固态变压器对上级电网的频率支撑能力,在低压直流环节配置储能装置,通过改变充放电功率主动响应一次调频。然后,通过输入级的无功控制环节,验证其具备一定的调压能力。最后建立仿真模型验证了所提控制策略的有效性与可行性。