基于双馈风机变桨与变速协调的频率控制

为了改善大规模风电并网给电网频率带来的不利影响,基于双馈风电机组的控制特性,结合转子动能与备用功率控制的特点,提出一种频率分段控制的备用功率与转子动能相协调的多层次、多周期、多环节的联合调频控制方法.电网频率发生偏移时,风机既能快速释放或吸收转子动能,又能调节桨距角,实现风电机组的频率控制.在电力系统仿真软件中搭建供电网络模型,并结合实际电网运行情况进行仿真,仿真结果表明,该方法使得风电机组对频率变化具有快速响应能力,可有效改善电网的频率特性,为双馈风电机组安全稳定并网提供了可借鉴的依据.     

Crowbar电路在低电压穿越技术中的研究

电力系统风电并网中,风机需要具备低电压穿越性能,即电网电压波动时风机可以不脱离运行并向电网回馈能量,通过对三电平整流器的SVPWM的控制算法、二极管钳位型三电平变流器和电网跌落对风电变流器的影响三方面的研究,针对大功率直驱变流器提出一种基于耗能型的Crowbar电路,相比于传统保护电路和控制策略,所提出的方案增加了制动单元,并设计了其中开关管的控制方法,来实现低电压穿越的能力,并通过1.5MW的直驱风电机组及并网变流器构成并网系统验证设计的合理性.     

基于DIgSILENT的双馈风机低电压穿越特性分析

多次发生的大规模风电机组相继脱网事故严重影响集群风电并网消纳和电网安全. 当电力系统电压出现跌落时,大容量风电场的切出会影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具备低电压穿越能力,以保证系统出现电压跌落时风电机组不间断并网运行. 为研究风电机组与系统的交互影响,探讨了双馈风电机组撬棒保护电阻取值、投切控制策略,并分析了低电压情况下双馈风电机组DFIG的保护控制措施与系统动态特性之间的联系. 在DIgSILENT中搭建双馈风电场分析撬棒阻值不同对风机实现低电压穿越的影响,并研究了不同故障情况下双馈风机低电压穿越特性. 本文的研究结果可以为风电机组的并网运行和电网的稳定运行提供参考.     

直驱型风电并网系统建模及关键参数变化影响研究

以直驱永磁同步风力发电机为研究对象,分别建立了风力机、永磁同步发电机、换流器等环节的数学模型,并采用加权等值的方法对多台直驱型风电机组进行了等值。在并网系统的控制方面,基于矢量控制方法设计并实现了风机系统背靠背换流环节以及基于电压源换流器的高压直流输电(Voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)并网环节的控制策略,并从理论上分析了受端换流器的直流电压控制参数及受端所联电网强度对系统动态特性的影响。最后,通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件对直驱型风电并网系统的运行特性进行了仿真分析,重点研究了风电系统接入不同强度的受端电网及并网侧换流器关键控制参数的不同取值对直驱型风电并网系统动态特性的影响,仿真结果验证了理论分析结果的正确性和合理性。     

直驱风电系统低电压运行特性研究

针对永磁直驱风电系统,分析了机侧和网侧变流器的控制策略。为增强风电系统低电压穿越的能力,提出一种网侧变流器运行于无功优先输出模式的控制策略。在电网电压跌落时,风电机组可依据国网公司并网技术规范要求的电网的无功电流需求以及电网电压的跌落深度迅速向电网提供无功支撑,提升电网电压。仿真结果表明该控制策略可有效提高永磁直驱风电系统的低电压穿越能力。     

基于全钒液流电池的风储联合系统建模及控制策略研究

风能本身的间歇性与无规律性,使得风电大规模并网后对电网造成的负面影响愈来愈显著,而储能装置能有效改善间歇式电源的波动,因此可以利用储能装置和风机构成风储联合发电系统,提高分布式能源的可控性和稳定性。储能系统作为主控单元,储能充电采用V/f控制放电和PQ控制策略,借助PSCAD/EMTDC仿真软件,搭建了风储联合系统各单元模型,实现了风储系统在储能作为电源和负载2种模式下的稳定、可靠运行,仿真结果验证了所建风机、储能模型的可靠性及控制策略的有效性。     

基于最大熵原理的风电并网容量优化

为了在保证系统安全运行的前提下,最大化风电并网容量以充分利用风能,提出基于最大熵原理的风电并网容量优化方法.该方法根据最大熵原理,基于电力系统中随机潮流的部分信息,求解随机潮流最符合实际的概率分布,刻画出一个较准确的不确定性环境;采用机会约束描述电力系统的安全运行要求,以最大化风电并网容量为目标,建立风电并网容量优化模型.利用模式搜索法来求解风电并网容量优化模型,采用基于实际电网的算例,以Monte Carlo法为基准,将提出的方法与基于Gram-Charlier级数展开的方法进行比较,算例结果验证了提出方法的可行性和有效性.     

大型风力发电机在电网电压扰动下的特性

风力发电机并网后常常受到弱电网电压扰动的影响,甚至造成风机脱网使电网震荡加剧.为了避免此种情况的发生,通过分析在电网电压扰动情况下的变速恒频（VSCF）双馈感应（DFIG）风力发电机组运行特点,建立了风力发电机组模型,将一种改进的基于发电机定子磁链的定向矢量控制策略移植到风力发电机不间断运行控制中,对风力发电机组转子侧PWM输出电流和直流母线电压进行控制,从而达到风机稳定运行的目的利用Matlab/Simulink软件进行仿真,结果表明,该系统在电网波动时能够较好地抑制电网电压对转子电流和直流母线电压的影响.     

智能微网及其可靠并网研究

概述分布式发电、微网及智能电网的基本概念和运行特性.通过对微网系统并网的基本理论分析,提出实现可靠并网的几点要求.运用EMTDC/PSCAD对含光伏和风电模型的微网系统进行建模,通过仿真微网和大电网并网的可靠性标准,得到电力电子设备、电能质量和控制策略等方面对微网系统和外电网实现可靠并网的基本要求.该算例系统的仿真分析结果可以作为实现微网系统可靠并网的理论参考.     

大规模风电并网下抽水蓄能参与电网调频的模型预测控制策略

变速抽水蓄能机组在高比例风电并网的电力系统中具有深度参与频率调节的能力。针对短时风电功率波动引起电力系统频率扰动的问题，根据抽水蓄能机组不同的运行工况，提出抽水蓄能参与频率调节的模型预测控制策略。在发电运行时，利用风机的减载备用改善抽蓄机组因水锤效应引起的调频效果不佳的问题；在电动运行时，利用抽蓄机组快速响应的特点，有效平抑风电功率波动，提高风电机组的风能利用率。该策略在考虑抽蓄机组和风电机组各自约束条件的前提下，通过求解滚动时域内最优控制问题，协调各机组之间的有功出力分配，提高电网的调频性能。最后在Matlab/Simulink仿真平台对所提策略进行仿真验证，结果表明该策略能够有效改善抽水蓄能机组平抑风电功率波动时的调频效果。     

采用网侧TCVR的双馈风机低电压穿越控制策略研究

随着风电并网容量的快速增加以及海上风电的发展,风电机组在故障期间的并网运行特性更加受到关注。采用了一种比较简单的双馈型风力发电机组的低电压过渡方案。在风电场变电站的低压侧安装晶闸管控制电压调节器(TCVR),当电网电压跌落时,根据电网电压下降的幅度对网侧电压进行合理补偿,提高双馈电机定子侧电压。在PSCAD/EMTDC中建立了5 MW双馈风电系统的模型,应用所提的控制方法,对风电机组在严重对称故障下的运行特性进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

基于SERCOS实现的风轮输出特性模拟闭环控制

为了在不具备风场环境的实验条件下研究风力发电技术，实现风轮输出特性模拟实验，设计了基于SERCOS接口实现的风轮输出特性模拟闭环控制系统，提出随机风速和风轮转矩输出模型，并采用无速度传感器矢量控制方法控制感应电动机，用其输出转矩来模拟风轮的输出特性.实验结果表明，该模拟系统具有良好的动态实时性及实用性.在实验室可以建立风轮特性模拟闭环控制系统而且取得满意的控制效果.     

一种抑制大规模风机连锁脱网的电压无功控制措施

大规模风机连锁脱网不仅制约了电网对风电的接纳能力,而且严重威胁电网的安全稳定运行。归纳整理风电机组连锁脱网事故发展的4个阶段,指出风电连锁脱网中的主导影响因素,提出一种抑制风电连锁脱网事故的无功电压两级控制策略,分别从风电场层面和电网层面协调风电系统中电压无功可控装置,保证系统电压的安全稳定运行。最后,以实际电网为原型的等效风电系统为例,仿真重演风电连锁脱网4阶段,证明所提出的电压无功控制策略可以有效地抑制风电系统连锁脱网事故的发生。     

基于Buck电路的矩阵变换器风机直接转矩控制

针对恒速恒频风力发电机控制困难和易受电网谐波影响的问题,提出了一种基于Buck电路的矩阵变换器的风机直接转矩控制方法.利用Buck电路简化传统的三相-三相矩阵变换器控制策略来构造三相-单相矩阵变换器,将该矩阵变换器应用到永磁直驱风力发电机的直接转矩控制系统中,并使用反馈线性化法来简化系统的控制策略.利用Matlab软件的仿真测试结果表明,所设计的矩阵式变换器能显著提高系统的动态响应性能,且提出的控制策略具有良好的稳定性和鲁棒性.     

基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器控制策略

针对采用常规恒功率控制方式下的光伏并网逆变器缺乏电压和频率动态调节能力的问题,提出一种基于虚拟同步发电机(VSG)的光伏并网逆变器控制策略.根据同步发电机的原理,建立同步发电机的并网等效电路和矢量关系表达式,设计了有功频率控制算法和无功电压控制算法,搭建了虚拟同步发电机控制策略下的光伏发电系统.在Matlab/simulink环境中建立了10 k W的光伏并网系统.仿真结果表明,基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器具有与同步发电机相似的调频调压特性,能够较好地适应电网运行要求.     

基于神经滑模控制的风机变桨系统控制研究

以风力发电系统为背景,由于风速波动及风机叶片扫掠面积上风资源的不均匀分布,风机叶片的变桨需要根据自身风况单独控制,即实现独立变桨.提出一种基于RBF(径向基函数)神经网络的滑模控制策略,优化了风机变桨距的控制方法,提高了风力发电系统的稳定性.将算法植入10 kW风机缩比模型实验台,控制伺服变桨电机,实验台模拟运行结果表明,RBF神经网络滑模控制策略能够改善变桨控制的效果,提高系统的鲁棒性.     

光伏并网发电系统中的最大功率点跟踪控制

为实现光伏并网系统的最大功率点跟踪控制,提出了一种适用于基于混合控制的级联逆变器的光伏并网发电系统的双级控制策略.通过电流瞬时值反馈滞环控制,将输入电压控制(功率控制环)和光伏系统入网电流控制(电能质量控制环)解耦,简化了控制器设计.首先对该双级控制策略进行了分析,然后对瞬时值反馈单元控制器参数进行了设计,最后进行了仿真和实验.仿真和实验结果验证了所提出的控制方法的有效性,表明该双级控制策略可在进行最大功率点跟踪的同时保证入网电流质量     

MW级变速恒频风力发电机组的一种复合控制方法

分析和建立了兆瓦级风力发电机组各部分机理模型以及有效风速的模型,针对变速恒频风力发电机组(VSCF)在低风速最大风能捕获和高风速额定功率保持的控制目标,提出了间接控制策略(ISC)和模糊滑模控制方案,并对一个实际系统在各种风况下进行仿真实验。仿真结果验证了系统控制策略的可行性,该变速变桨距风力发电系统在全风速下均能获得最佳功率,并且系统具有优良的鲁棒性。     

基于滑模控制的风机最大风能追踪

为了最大限度地利用风能,提高风力发电系统的效率,提出了一种基于滑模控制的最大风能追踪方法.建立了风机控制系统,并且基于滑模控制原理建立了滑动平面,设计了滑模控制率,并进行了稳定性分析.利用Matlab/Simulink对系统进行仿真研究表明,实际电磁转矩能较快地跟踪期望值,验证了该控制策略的正确性和有效性.所建立的滑模控制系统不依赖于风速,具有较好的鲁棒性和控制精度,实现了最大风能追踪.