DFIG-SMES互补系统一次调频控制

由于大规模风电接入,电网要求风电场具备一次调频能力,因此风机附加频率控制和风储互补运行设计日益受到关注。本文针对双馈风电机组(DFIG)和超导储能(SMES)互补系统(DFIG-SMES),提出一种基于模糊神经网络的互补频率控制策略。利用神经网络的学习推理能力训练出适应性较强的模糊神经控制器,实现双馈风电机组转子动能和备用功率联合控制;采用模糊神经网络优化超导储能有功功率控制特性,进而利用超导储能快速的功率吞吐能力和灵活的四象限调节能力为系统提供频率支撑。基于4机2区域系统对相关控制策略进行了仿真验证,结果表明所提模糊神经控制策略具有较好的鲁棒性,互补系统的联合运行能有效改善系统的频率稳定性。     

双馈感应风力发电机组复合频率控制策略研究

双馈感应风力发电机组(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)现有的基于最大风功率追踪的控制策略不能对系统频率的变化作出响应。大量基于DFIG的风电场并入电网并取代传统的同步发电机组,将降低系统的频率控制能力。首先分析了风力发电穿透率对系统频率控制能力的影响;其次研究了DFIG附加“虚拟”惯性控制环的频率响应,分析了桨距角控制参与系统一次调频的能力;最后设计了一种新的复合频率控制方法,该方法通过“虚拟”惯性控制和桨距角频率控制的共同作用,降低了系统频率的初始变化率及稳态偏差     

基于多变量模糊逻辑控制的风储联合系统一次调频策略

在风电场中配置储能系统构成风储联合系统可有效提高对电网主动支撑能力，在满足电网一次调频需求的同时还可以提高风电利用率，增加风电场的经济效益。以双馈风机(double fed induction generator,DFIG)与超级电容储能为例，基于不同风速下DFIG参与调频能力，提出了一种风储联合系统参与电网一次调频的控制策略。考虑风速、频差变化率和频率偏差3个因素设计多变量模糊逻辑控制器，实现风储功率的合理调配，根据储能系统的荷电状态(state of charge,SOC)动态设置DFIG调频备用容量，提升不同风况下风储联合系统的一次调频能力。最后，在MATLAB/Simulink仿真平台对所提策略有效性进行验证，结果表明，所提策略在提升风储联合系统一次调频能力的同时，实现了风储调频功率的合理分配，减少了弃风及风机出力振荡风险，改善了系统的频率稳定性。     

基于虚拟惯量和频率下垂控制的双馈风电机组一次调频策略

针对双馈风电机组(DFIGs)不具备调频控制能力的问题,设计DFIG一次调频控制策略,实现了DFIG参与电网一次调频。研究DFIG功率控制原理和频率响应过程,并考虑虚拟惯量、频率下垂控制对应的响应时间尺度不同,提出基于虚拟惯量和频率下垂控制的DFIG一次调频策略,增强了DFIG应对频率变化时的暂态和稳态功率调节能力。基于RT-LAB软件搭建了DFIG频率响应控制的半实物仿真平台,仿真与实测结果验证了该方法能够有效提高DFIG电网频率适应性。     

基于超级电容储能的双馈风力发电机一次调节方法

随着风电穿透功率不断增大,系统对于风电出力的控制要求进一步提升,且对无功功率有着更为灵活的要求。双馈感应发电机(double-fed induction generator, DFIG)转速与电网频率解耦,难以在电网的频率、电压波动过程中提供快速、精准的支持。为增强单台双馈风电机组的并网致稳性,将超级电容器储能单元接入DFIG的直流母线处参与电网一次频率调节,针对储能需求讨论阵列配置。并通过增加网侧变流器(grid side converter, GSC)电压下垂控制,实现双馈感应发电机组一次调压功能,挖掘DFIG自身调节能力。通过搭建风电场-同步机系统模型,证明其对于系统稳定性的提高;最后通过10 kW双馈感应发电机实验平台,验证了所提控制策略的有效性与准确性。     

基于保障低压穿越能力的风电机组撬棒自适应投切策略研究

针对风电场低压穿越(Low Voltage Ride Through, LVRT)能力提升问题,以并网型中大规模风电场为研究对象,从整个风电场层面出发,分析了故障扰动场景下双馈风机(Doubly-fed Induction Generator, DFIG)的暂态特性及LVRT能力。利用RBF(Radial Basis Function)神经网络对切除后的DFIG转子电流暂态过程进行有效拟合,提出了一种撬棒保护自适应投切策略。算例仿真结果表明,RBF神经网络对故障后转子侧最大电流预测较为准确,能够有效避免撬棒的重复投切。该策略进一步提升了故障场景下风电场的无功支撑和LVRT能力,显著提高了风电场运行的安全稳定性水平。     

基于GrHDP模糊PI的风电电力系统频率控制

风电场接入系统后给电力系统频率控制带来了挑战,传统的频率调节依靠自动发电控制(AGC),控制方法上采用传统的PI控制,甚至模糊PI控制。但依然无法摆脱对运行状态变化中的电网适应性差的缺点。在模糊PI控制的基础上,引入自适应动态规划算法,设计一种基于目标导向的启发式动态规划(GrHDP)模糊PI控制器,使得带有专家策略的模糊PI控制对不同负荷变化的风电系统实现自适应的协调控制功能。通过含风电两区域的系统仿真证实了该方法的效果。     

电网电压不平衡下双馈型风电场可控运行区域及其控制策略

电网电压不平衡条件下,双馈感应发电机(DFIG)风电机组实现电磁转矩无脉动等不同传统控制目标时所需要的负序电流幅值不同。结合电网电压不平衡条件下电网侧变换器(GSC)与转子侧变换器(RSC)实现各传统控制目标时所需的负序电流幅值,通过详细分析等值DFIG风电场GSC与RSC的输出负序电流能力,得到基于不同电网电压不平衡度和系统有功出力的DFIG风电场可控运行区域。以该可控运行区域为基础,提出电网电压不平衡条件下DFIG风电场的多目标协调控制策略,即根据电网电压不平衡度及系统有功出力选择或切换系统最优控制目标,进而改善不平衡电压下DFIG风电场的运行能力及所并电网的电能质量。仿真与实验结果验证了所提方案的可行性。     

两区域负荷频率的智能自适应PID控制

利用神经网络动态辨识电力系统的动态模型,并将模型逻辑技术与神经网络相结合,通过动态寻优确定最优性能指标下的ＰＩＤ控制器参数,具体设计了一种两区域负荷频率的神经模糊自适应ＰＩＤ控制器。使两区域负荷频率控制既有非线性控制作用和自学习自适应能力,又有ＰＩＤ控制的广泛适用性。     

风电机组参与地区电网调频实用效果分析

针对传统风电机组利用变频器控制功率输出,通常与系统频率完全解耦,不具备响应系统频率变化的能力,导致大规模风电接入显著降低了电网调频能力的问题,结合某地区电网结构及电源构成情况,利用仿真工具平台对风电场参与电网调频前后的系统频率特性及调频效果进行了计算分析。结果表明：在地区风电机组具备一次调频功能的情况下,能有效改善地区电网的频率稳定状况。