基于发电机运行优化的变速恒频风电控制策略

以变速恒频风力发电机组矢量控制系统d-q轴旋转坐标系为基础,分析了风力发电运行原理。提出了在定子有功参考功率捕获最大风能的同时,要求定子无功参考功率的确定以提高机组运行效率,优化机组运行为目的的控制策略,在该策略中运用模糊逻辑来获得定子无功参考功率的确定值,仿真验证了该策略的有效性,其能实时调节系统的无功功率,使发电机在获得定子最大有功功率的同时,显著减少了发电机本身的损耗,提高了其运行效率。     

双馈型风电场双层无功分配策略

针对风力发电效率普遍较低的问题,从减少风电场及风电机组有功损耗的角度出发,提出一种双馈型风电场双层无功分配策略。该策略在传统无功分配策略的基础上,考虑电机定子、网侧变流器功率极限,实现以有功损耗最小为目标的优化分配,以提高风电场发电效率。基于Matlab/Simulink平台搭建双馈风电场仿真模型,仿真结果验证了该控制策略能大大减小机组内部功率损耗,提升风电场发电效率,同时还能有效抑制由于电网负荷变化导致的电压波动,提升电能质量。     

基于功率给定的双馈风力发电最大风能捕获策略

在综合分析风力机运行特性和双馈发电机功率关系基础上,推导了风力机功率与定子端有功功率的数学关系,构建了转速-定子端功率曲线,系统以定子端有功功率为控制量,通过功率闭环控制,利用功率平衡关系自动捕获最大风能点。定子端参考功率以发电机角速度为输入信息,根据电机角速度变化实时计算最佳功率,是一种无需检测风速且算法较为简单可靠的最大风能捕获方法。为对定子端功率进行实时控制,将矢量控制技术用于发电机定子有功、无功解耦控制,并对转子电流进行基于前馈算法的线性化解耦控制,实现了电机的功率解耦。系统仿真与实验结果验证了该方案的可靠性与可行性。     

一类级联式双定子无刷双馈发电机静态无功调节能力分析

无刷双馈发电机是一种具有良好前景的新型风力发电机结构。文中提出了一类级联式双定子无刷双馈发电机无功运行范围的解析计算方法,以该种发电机并网工作时的稳态模型为工具,首先分析了机组的功率流和无功调节机理。在此基础上,综合考虑了发电机自身运行约束、网侧变换器容量约束对机组无功调节能力的影响,推导了该类电机在不同工作点下无功容量的解析算法。同时,考虑到控制绕组电感饱和特性和机组铜耗,对电机的有功功率/无功功率输出曲线进行修正。最后,利用一台10kW实际机组参数进行了分析和仿真,分析结果表明,综合考虑多种约束条件能使该类电机的无功调节能力分析更接近实际情况。     

双馈风电场损耗最小化的有功无功协调优化控制

基于最优潮流模型,提出一种适用于双馈风电场的有功无功协调控制策略。该策略能够在分配机组的有功和无功功率的同时降低双馈风电场的网络损耗、发电机损耗和变流器损耗,也可以根据调度中心的调度需求实现双馈风电场的降载运行。通过优化双馈风力发电机的定子侧和网侧变流器的无功分配来降低双馈风机内部的发电机铜耗和变流器损耗。在此基础上,将双馈风电场构建成基于线性潮流方程的最优潮流模型,从而同时降低网络损耗和双馈风机的内部损耗。该文提出的控制策略能够在实现风电场降载运行的同时降低双馈风电场内部损耗,从而降低变流器等设备的累积疲劳效应。仿真结果表明,所提出的优化控制策略在实现跟踪有功功率、分配无功功率的前提下,能够降低双馈风电场的内部损耗。     

基于空间脉宽调制控制技术的双馈风力发电机动态性能研究

针对异步发电机功率变化波动大、暂态性能差,故障情况下无法持续供电等诸多不利因素,首先提出了双馈风机的简化数学模型,基于空间脉宽调制(space pulse width modulation,SPWM)控制技术,利用方程直接解出了定子输出功率和转子电流的数学关系;然后设计了PI控制器实现了双馈风力发电机有功功率和无功功率的解耦控制,并通过调节控制器增益,加快了风机转子侧的无功响应速度,极大地改善了双馈风力发电机接入电网的暂态性能;最后将该发电机模型放入9机微型电网系统中进行了稳态和故障2种情况下的仿真。仿真结果表明:该控该制策略合理有效,不仅能成功实现有功和无功的解耦控制,且能较大提高电网暂态性,保证了变速恒频风电机组并网后的稳定运行。     

基于最低损耗下无刷双馈电机的最大风能跟踪

风力发电系统存在的损耗问题,将直接影响传统功率反馈控制对发电机的最大功率给定,以及机组运行的效率。该文基于无刷双馈风力发电系统,在功率解耦控制的基础上,通过对发电机运行的稳态等效电路和最大风能跟踪机理的分析研究,提出最优功率给定计算模型的最大风能跟踪控制策略,该方法通过计算参考功率的取值,给定无刷双馈发电机最优无功,保证风电系统在输出最大功率的同时降低系统自身损耗,实现风能利用率的最大化。通过构建无刷双馈风力发电系统的仿真模型,将文中方法与传统功率反馈控制相比较,仿真结果表明该策略的可行性和有效性。     

变速恒频风电机组有功无功控制分析

分析并建立了双馈异步发电机的数学模型;在分析双馈异步发电机有功功率、无功功率解耦控制的基础上,给出了基于定子磁场定向控制策略的实现方案;最后在STAR-90仿真支撑系统上对该控制方案进行了仿真实验.仿真实验结果表明,该控制策略能够有效地实现双馈异步发电机功率的解耦控制,对实际风电机组的运行具有参考意义.     

双馈风力发电系统最大功率点跟踪控制策略

双馈风力发电系统最大功率点跟踪通常基于实验测定的最佳风速.功率-转速曲线,但在长期运行中系统参数的变化会使实际最大功率点偏离原曲线,影响最大功率跟踪效果.在分析风力机特性、双馈风力发电机数学模型及功率关系的基础上,提出了一种以向电网输出电能最大为目标、不依赖最佳风速-功率-转速曲线的最大功率点跟踪策略,实现了定子输出有功,无功解耦控制.仿真和实验证明,基于该方法,双馈风力发电系统在风速变化过程中能自动寻找并跟随最大功率点,且控制相对简单,运行可靠,有较高的实用价值.     

双馈风力发电机组无功调节机理及无功控制策略

以双馈感应发电机组(doubly fed induction generator,DFIG)等效电路为基础,分析DFIG定子和网侧换流器的无功调节机理。对比两者动态过程和稳态效果,确定两者无功调用的优先级,并根据两者无功调节能力制定DFIG的无功控制策略。当无功需求大于DFIG无功出力极限时,通过减小有功出力来扩大DFIG无功出力范围,并采用基于无功缺额的定子有功功率附加控制器,以机组无功出力极限与电网需求相等和机组出力最大为控制目标,最小限度地降低机组出力,提高机组的无功出力极限。基于PSCAD/EMTDC的数字仿真结果验证了理论分析和控制策略的正确性。     

永磁直驱风电机组低电压穿越时的有功和无功协调控制

为提高基于全功率变流器并网的永磁直驱风电机组低电压穿越能力,在深入研究该风电机组运行特性和控制策略的基础上,分析了电网电压跌落过程中引起全功率变流器直流侧电压波动的原因,提出了一种采用机侧变流器控制直流电压稳定,网侧变流器实现最大功率跟踪和有功无功协调的新型控制策略。在低电压穿越过程中,该控制策略根据变流器直流侧电压的变化,通过机侧变流器调节风力发电机的电磁功率,使电网故障期间风电机组的功率波动由发电机转子承担,消除全功率变流器两端的功率不平衡,稳定直流侧电压。并根据电网电压幅值,通过网侧变流器实现对风电机组输出有功和无功的协调控制,抑制电网电压扰动。仿真结果表明本文所提控制策略在电网电压扰动时能有效抑制直流侧电压波动,使永磁直驱风电机组的低电压穿越能力得到显著提高,并能有效实现对电网电压的支持。     

大型汽轮发电机带负荷失磁模型建立与分析

大型汽轮发电机带负荷失磁分析中,首先建立大型汽轮发电机从失磁到失磁后有功功率调节过程的仿真模型,然后通过对QFQS-200-2失磁到有功功率调节全过程进行仿真与试验对比分析,证明该大型汽轮发电机从失磁到有功功率调节过程的仿真模型的正确性,最后对QFQS-200-2汽轮发电机带不同比例有功功率负荷发生失磁故障进行分析,分析了该电机失磁后定子电流、定子电压、转子的转速、输出的有功、无功的变化,以及失磁后立刻减少所带有功功率负荷后上述各输出量的变化,为大型汽轮发电机带额定负荷发生失磁故障,提供有功功率调节量值。     

双馈风电场新型无功补偿与电压控制方案

为均衡双馈感应发电机感性和容性无功调节能力,改善电压稳定性,提出双馈风电场并联无功补偿方案:在各机组机端装设电容器,其电容值为双馈感应发电机定子电感的倒数;同时在主变的低压侧装设静止无功补偿器(static varcompensator,SVC)进行集中补偿。在此基础上,设计电压协调控制方案:稳态时通过三层无功分配策略充分发挥双馈风电机组无功调节能力,减小风电场内有功损耗;电网故障时则结合送出线路纵联差动保护控制SVC的等效电纳,避免保护动作时发生电压过冲的现象,同时改变机组内部无功分配以提高双馈风电机组故障穿越能力。最后以实际算例仿真表明上述无功补偿与电压控制方案的可行性和有效性。     

采用数据包络分析法的电力系统无功功率经济优化问题研究

合理分配且适量供给的无功功率对提高电网稳定性以及降低电网有功功率的损耗起到很重要的作用,并且调节无功功率分布最直接的目的在于稳定电压、改善电压波形、减少由于无功分配不合理导致过电压对设备绝缘所造成的影响。通过采用粒子群算法和数据包络分析法(DEA)对系统无功功率进行优化计算,从提高机组运行无功传输经济效率的角度进行分析,将提高机组运行无功传输经济效率与降低有功损耗并重,从而验证对电网系统所作无功优化计算在降低系统网损和提高机组运行无功传输经济效率方面具有双重指导意义。     

储能型风电场黑启动火电机组过程中的功率协调控制策略

针对呼伦贝尔电网所处特殊地理位置和需求,在前期对储能型风电场作为局域电网黑启动电源的可行性进行分析的基础上,考虑并计及电池储能系统运行状态,提出了储能型风电场黑启动火电机组过程中的功率协调控制策略。分别建立了储能型风电场层有功控制器和无功控制器:根据电池储能系统的荷电状态调整风电场的有功输出,以将电池储能系统的荷电状态维持在规定范围内;根据电池储能系统的实际无功输出调整风电场的无功输出,减小储能系统的无功电流,提高电池储能系统的功率调节裕度。分析了双馈风电机组的有功与无功功率极限,建立了风电场有功与无功分配模型,实现风电场功率在风电机组间的分配。通过算例对所提协调控制策略进行了仿真分析,验证了该控制策略适用于储能型风电场启动火电机组辅机的黑启动过程。     

双馈风电机组减载运行的协调控制研究

为了使收益和风能利用率最大化,双馈风电机组通常运行于最大功率点追踪模式下,但这样对并网系统来说风力发电机组此时无备用调节容量。在分析双馈风电机组有功功率控制方法的基础上,提出一种通过协调控制风力发电机转子转速和桨距角的策略,来实现双馈风电机组的减载运行,从而获得风力发电机组应有的可调容量。最后通过PSCAD软件建立仿真模型,验证该控制策略的正确性和可行性。     

低电压期间转换电流控制方式的DFIG系统特性仿真分析

双馈感应发电机具有较强的无功能力,既可以发出无功,也可以吸收无功。目前一些文献提出的风电场的电压控制策略主要是在建立在有功优先基础之上,有功优先受最大风能跟踪的影响在低电压故障期间向电网提供的无功量可能为零,不能对电网提供足够可靠的无功支撑。用网侧变流器和定子侧无功同时进行电压控制的策略在相关文献中已有详细论述,文章在此基础上,将机侧变流器在低电压故障期间转换为无功电流优先。仿真结果证明了无功电流优先与有功优先相比对稳定机侧电压有一定的优越性,进一步分析了低电压故障期间,无功电流优先对转速、桨距等机组参数的影响。     

基于恒无功控制策略的双机进相运行研究

提出一种恒无功控制策略,基于该策略设计了恒无功控制器;分析了机组有功出力对进相的影响和无功分配对静态稳定性的影响。仿真结果表明恒无功控制策略和恒无功控制器是有效和正确的;随着机组有功出力的增大,最大进相深度减小,调压能力减小;有功出力平均分配有利于提高最大进相深度;在总体进相深度确定的条件下,按无功与机组有功出力成反比的分配方案有利于提高电力系统整体静态稳定裕度。     

双馈电机风电场无功功率分析及控制策略

提出一种双馈电机风力发电系统无功极限的计算方法，该方法以双馈电机风电系统的功率关系为基础，考虑了网侧变换器在其功率允许范围内的无功发生能力，系统动态无功极限为定子与网侧变换器的无功极限之和。对双馈电机风电场在强电网无功调节中的应用进行了探讨，提出双馈电机风电场对当地用户进行就近无功补偿的策略，并给出相应的无功分配策略，包括风电场各风机之间以及单台风电机组定子和网侧变换器之间的无功分配原则。双馈电机风电场在实现变速恒频优化运行的同时，充分发挥了风电机组和整个风电场的无功处理能力，使其参与所连电网的无功调节。     

基于改进最大功率跟踪的光伏低电压穿越

针对电压跌落时限制并网光伏逆变器过流与提高无功电流输出以支撑电网电压的矛盾,提出了基于改进最大功率跟踪控制的低电压穿越策略。在故障期间采用改进扰动观察法的MPPT控制来移动光伏阵列工作点,减少注入逆变器的有功功率,防止逆变器过流,同时提高了无功电流输出。理论分析及仿真试验证实,该策略在实现故障期间逆变器不过流的前提下,可以更合理地配置逆变器有功和无功输出,优化故障引起的有功功率缺额和电网无功电压支撑问题。