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。     

预防双馈风机调频期间失速的功率轨迹预设策略

为解决双馈风机阶跃惯性控制过程中易导致频率二次跌落和分机失速的问题,在斜坡形阶跃惯性控制方法基础上考虑风机有效旋转动能,建立转速减速阶段增发功率、加速阶段降低功率与线性下降阶段时间的数学关系,计算风机有功功率线性下降阶段不引起风机失速的最大持续时间,对功率轨迹线性下降阶段时间加以约束,使风机具有与斜坡形阶跃惯性控制相同频率支撑效果,同时防止风机失速、减少二次频率跌落。利用EMTP-RV平台对不同扰动大小、渗透率、风速情形进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

考虑频率二次跌落抑制的风火联合一次调频控制

风电作为一种主流的新能源,可通过释放转子中的旋转动能来辅助调频,但其转速恢复过程引发的频率二次跌落,对于如综合惯性控制这类技术的应用推广是潜在的挑战。为此,首先分析了风电综合惯性控制和转速恢复对系统频率响应的影响机理,并提出了一种风火联合一次调频控制方案。其中风电机组采用典型的综合惯性控制;风电机组启动转速恢复后,火电机组可根据就地测量的频率信号,动态调整出力以补偿转速恢复阶段风电引起的二次跌落功率缺额。通过基于MATLAB/Simulink的4机9节点系统,在不同风电渗透率下对所提方案的有效性进行了验证。     

基于功率轨迹预设的双馈风电机组虚拟惯量控制策略

传统虚拟惯量控制的双馈风力发电机组参数设置不当将面临风机失速的风险,且风机有功出力的瞬时下降可能引起频率的二次跌落。为此,提出一种改进虚拟惯量控制策略,基于系统频率最低点产生时刻,设定频率有功出力维持时间,减小不必要的转子动能释放;转速恢复期间有功出力随时间缓慢减少至风机最大功率跟踪点,减小频率二次跌落。最后,基于EMTP-RV仿真平台搭建高比例风电联网调频电力系统,验证了在不同变风速场景下改进方法的有效性和优越性。     

基于海上风力发电机组中虚拟飞轮储能系统的频率支撑协调控制策略

针对海上风力发电场并入电网导致电网等效惯量下降问题,提出基于海上风力发电机组（OWTs）中虚拟飞轮储能系统（VFESS）的频率支撑协调控制策略,并利用遗传算法优化VFESS吸收和释放功率的曲线。首先,OWTs采用宽转速运行控制方法形成VFESS,通过释放和吸收能量来短时支撑电网频率;然后,考虑负荷扰动、VFESS存储容量、同步发电机组一次调频时间等条件后,利用遗传算法优化VFESS释放和吸收能量的功率曲线,以实现电力系统频率跌落幅度最小、频率变化率最小的目标。最后,算例分析表明采用该方法的OWTs能提供短时频率支撑,减小电力系统低频减载装置动作次数。     

海上风场与海岛微网交互调频机制及控制策略研究北大核心CSCD

为缓解大规模海上风电接入末端薄弱电网对系统频率造成的冲击,文章提出了海上风场与海岛微网交互调频机制及控制策略。首先,构建海上风场与海岛微网互联下的电力系统负荷频率控制模型,基于虚拟惯量控制方法,利用海岛微网可调分布式电源支撑海上风场参与调频;其次,为避免风机在提供虚拟惯量过程中发生转速恢复状态跳变,造成系统频率二次扰动,进一步设计了自适应动态量化因子,根据风机不同运行工况实时调控海岛微网支撑能力;最后,基于仿真模型验证了该交互机制及控制策略的有效性。     

考虑加快电网频率恢复的风电机组自适应虚拟惯性控制策略

传统风电机组虚拟惯性控制的惯性时间常数较大,虽抑制了频率变化率（Rate of Change of Frequency,ROCOF）,但也阻碍了频率的恢复。文章提出了一种风电机组自适应虚拟惯性控制,该控制在频率扰动初期能够提供适当的虚拟惯性支撑,同时在频率恢复期间加快频率恢复。首先,文章控制策略在频率跌落或者上升阶段,根据ROCOF的最大值,自适应计算出虚拟惯性时间常数。该值一直保持到ROCOF的极性发生变化,切换至根据ROCOF计算出的虚拟惯性时间常数,此时的ROCOF较小,虚拟惯性时间常数趋于零。故在频率恢复阶段,风电机组退出虚拟惯性支撑,从而帮助频率加快恢复。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真算例,仿真结果,表明文章所提控制策略能够提供虚拟惯性支撑和加快扰动后频率恢复。     

考虑虚拟惯性时间常数和频率二次跌落的风电频率综合控制策略

首先，根据虚拟惯性时间常数对风电机组惯性支撑能力进行定量表征，进而分析转矩控制器参数对虚拟惯性时间常数的影响。在此基础上，提出一种自适应下垂控制与转矩控制器模糊自适应控制相结合的频率综合控制策略，实现对虚拟惯性时间常数的灵活调整，在抑制系统频率快速变化的同时，加快频率恢复，并可有效解决频率二次跌落问题。最后通过仿真验证所提控制策略的有效性以及对频率二次跌落的改善作用。     

直驱永磁风电机组的改进附加惯性控制方法

摘要： 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。     

基于暂态导数极性分段优化的VSG二次调频控制策略

二次调频能使电力系统在一次调频过程中始终满足频率稳定的要求。采用虚拟同步发电机VSG控制策略的并网逆变器在离网运行时仅具备一次调频特性,若VSG的输出频率超出安全工作区间时将会对微电网的稳定运行产生影响,因此,需在有功控制环加入固定积分系数来实现频率无差控制的二次调频,但传统二次调频存在恢复时间与频率振荡的固有矛盾。提出一种根据暂态导数极性分段优化的改进VSG二次调频策略,该策略基于频率恢复特性,将频率恢复过程划分为2个阶段,并分别配置不同的积分系数,使得整个频率恢复时间缩短,且避免了频率的振荡,并给出了所提方法关键参数的设定依据。最后通过仿真与基于HIL的半实物平台验证了所提策略的可靠性。     

基于双馈感应风机的虚拟惯量控制研究

介绍了双馈感应风力发电机组发电系统的原理,针对虚拟惯量控制通常给系统带来的频率恢复时间变长以及频率二次跌落现象,文章提出一种通过双馈感应风电机组为系统提供频率支撑的新策略,并在Matlab/Simulink仿真软件上搭建了双馈感应风电机组发电系统模型,仿真结果证明文章所提出策略能够在有效提高电力系统频率的动态响应性能的同时,避免频率的二次下跌。     

双馈风电机的虚拟惯性控制优化策略

电力系统在面对不同扰动时,双馈风力电机采用传统虚拟惯性控制不能充分利用转子动能参与调频,提出一种改进的虚拟惯性控制策略。对现有的风机传统虚拟惯性控制方法中的控制增益进行改进,即将控制增益与频率偏差建立耦合关系,使双馈风力电机根据系统频率偏差实时调整调频增发功率,减缓频率跌落速度,提高频率最低点。基于EMTP-RV仿真平台搭建含高比例风电渗透率的电力系统模型,验证改进方法的有效性。仿真结果表明,提出的改进虚拟惯性控制方法在不同扰动下均可大幅改善频率稳定性,且随扰动增大,改善效果越明显。     

网间规模化光伏并网对系统阻尼的影响及优化措施

电力系统受到大扰动后,其振荡中心电压大幅波动,受此影响,其近区规模化光伏汇集线功率会出现显著波动,加剧光伏与电网交互作用。文章基于光伏暂态仿真模型,分析了并网电压低频跌落或回升过程中,光伏并网系统暂态功率特性;基于等面积原理,分析了不同控制方式下光伏并网系统等值电纳Bpv的Us-Bpv轨迹及其对振荡的影响,并据此揭示了光伏并网系统对电网振荡阻尼的作用机制。通过两区域四机系统受扰时域仿真,验证了基于光伏并网系统Us-Bpv轨迹特征,评估其对系统阻尼影响的有效性,在此基础上,指出利用附加阻尼控制的SVG具有增强系统正阻尼作用。     

直驱风电系统自适应惯量和一次调频协调控制策略

提出一种直驱风电系统自适应惯量和一次调频协调控制方法：构建了基于运行曲线偏移的频率支撑统一控制框架。该框架首先根据电网对风电场的调频需求以及直驱风机控制结构,确定风电机组的运行曲线簇;进一步通过引入运行曲线偏移机制并结合df/dt前馈环节,实现对电网的频率支撑。该方法可将直驱风电系统的惯量支撑以及一次调频支撑集成在一起,风电场自适应选择合理的风力机功率跟踪曲线,实现电网调频需求,尽可能减少因调频控制导致的风能利用效率的降低,同时还可削弱惯量响应过程中原控制系统外环对df/dt前馈控制环的抵消作用。最后基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了分析结果和所提方法的有效性。     

基于虚拟同步机的改进双馈风电机组控制策略研究

针对双馈风电机组并网导致风机转速与电网频率相解耦,不及时响应电网频率变化的问题,提出一种基于虚拟定子电压定向的新型双馈风机控制策略。通过改进双馈风机变流器的控制,在风力发电机与电网之间建立起一套虚拟功角,增加了原系统所没有的惯性和阻尼。在稳态时可保障风机运行于最大功率点,当系统发生频率扰动时,可动态地调节风力机组的输出,以响应电网频率的变化。最后,在PSCAD/EMTDC平台上搭建了1.5 MW双馈风机的暂态模型,验证了所提控制策略的有效性。     

基于电压源换流器的光伏并网系统暂态特性研究

在分析VSC基本原理的基础上建立了采用SPWM控制的基于VSC的光伏并网系统暂态数学模型,分析了其开关特性和暂态运行机理;并通过仿真得到了光伏并网系统输送功率突变和发生短时故障时的暂态运行特性,为进行基于VSC的光伏并网系统深入暂态分析建立了基础。     

基于混合储能的双馈风机的电网支撑能力提升策略北大核心CSCD

电网电压跌落时风电机组须具备低电压穿越能力,但是低电压穿越会造成系统频率不稳定。当传统储能结合双馈风机为系统提供惯量支撑和参与系统的一次调频时,仅以频率作为参考量,因此低电压穿越会加剧直流母线电压升高。文章提出了基于混合储能的双馈风机电网支撑能力提升策略。在直流母线处,加入超级电容与蓄电池组成的混合储能模块,在系统功率波动时,混合储能模块为系统提供惯性支撑和参与系统的一次调频;在电压跌落时,混合储能模块吸收直流母线上多余的能量,维持直流母线电压稳定。文章通过仿真试验验证了所提方法的有效性。     

变速风力发电机组调频控制策略研究

根据变速风力发电机组的运行特点,提出一种调频备用功率控制策略。在正常情况下,调整机组最优功率-转速曲线,使机组运行在次优功率捕获曲线上,减少一部分有功输出,留作调频备用功率;当系统频率变化时,通过调节桨距角和机组有功功率参考值,改变风电机组有功输出,参与系统频率调整。通过一个具体仿真算例分析了风电机组增加惯性响应控制、一次调频控制与备用功率控制等多种控制环节对系统频率的调节作用,并研究了当频率突变时有无AGC控制对风电机组调节特性的影响。     

基于二进小波变换的电能质量暂态信号的检测

针对暂态电能质量扰动及不易检测的特点,提出一种基于卷积型二进小波变换的电能质量信号定位与检测方法,利用二进小波变换模极大值对应信号的突变点检测电能质量扰动信号,采用Matlab仿真软件对短路故障及电容器投切引起的电压暂态信号进行仿真.结果表明,该法行之有效、尺度定位准确.     

双馈风机虚拟惯量控制策略研究

双馈风机由于其转子转速不能像传统同步机一样保持与电网频率的一致性,导致风机的机械惯性不能参与电网频率调节。针对常规虚拟惯量控制策略通过释放转子"隐藏"的动能,为电网提供转动惯量,参与频率调节,但只能为电网提供短暂的频率支撑,频率恢复过程中,还有可能导致频率二次下跌的问题。文章提出了利用储能系统协同风电场为电网补偿惯量的控制策略,在Matlab/simulink中搭建仿真模型,仿真结果表明,在电网负荷发生突变时,虚拟惯量协同控制策略能够为电网提供较长时间的频率支撑,并有效防止频率二次下跌,提高电网频率稳定性。