两种直流侧卸荷直驱风机LVRT分析

随着并网风电机组的日益增加,风力机组与电网间的相互影响日益突出。国家电网企业标准Q/GDW 392-2009及国标GB/T19963-2001均对风电机组的低电压穿越能力提出了明确的技术要求。分析了大功率永磁风力发电系统在电网电压跌落时的暂态特性,建立了基于Chopper与超级电容器的两种直流侧卸荷电路及相应的控制策略。并在PSCAD/EMTDC软件环境下搭建了相应的并网仿真模型,仿真对比了在电网电压严重跌落时两种卸荷电路对机组暂态特性的影响。仿真结果表明在网侧电压跌落的时候,两种卸荷方式在稳定直流侧电压和系统恢复方面,各有优势。     

基于超级电容蓄能的永磁同步海上风电低电压穿越研究

为避免电网电压跌落导致海上风电机组脱网运行,分析了直驱永磁同步海上风电系统的双PWM全功率变流器控制策略,提出了一种基于超级电容器蓄能的海上风电机组并网运行低电压穿越方案。在双向变流器的直流侧并联超级电容蓄能系统,利用超级电容来维持电网故障时的功率平衡,稳定直流侧母线电压。利用网侧变流器静止无功补偿运行模式控制无功电流输出,向电网提供无功功率支持。仿真结果表明了该方案在电网故障时,能有效抑制直流侧过电压,向电网提供无功功率,有利于电网故障恢复,提高了直驱永磁海上风电系统的低电压穿越能力。     

基于无差拍控制的光伏电站低电压穿越技术的研究

随着光伏电站接入电网容量的不断增大,在电网发生扰动或故障情况下,光伏并网系统的脱网会进一步给电网带来不利影响。并网光伏电站应具备低电压穿越(Low Voltage Ride Through, LVRT)能力。在电流无差拍预测控制的基础上,对控制系统进行了改进。在低电压期间,通过发出无功功率支撑电网电压的恢复,采用限幅控制防止电流增大,投入并联卸荷电阻限制直流侧电压的升高,实现光伏电站的低电压穿越。最后采用新能源电力系统国家重点实验室中的光伏系统参数,建立仿真模型并进行了验证。结果表明在电网发生电压跌落时,     

基于混杂系统DC-DC变换器的永磁风电并网系统直流母线电压稳定控制

为了提高基于固态变压器的永磁风电并网系统中直流母线电压的稳定性,在低压直流侧,通过双向DC-DC加入超级电容器。文章基于Boost电路建立混杂系统模型,引入类滑模控制策略,利用超级电容器的快速充放电特性,提高直流电压的稳定性。仿真研究表明,在风速改变和电网电压跌落两种工况下,直流侧电压波动、超级电容器充放电电压和充放电电流均变小。该方案可以快速准确地抑制直流母线电压波动,改善并网风力发电机组的电能质量和稳定性。     

利用串联制动电阻提高光伏系统并网的低电压穿越能力

光伏发电并网近年来取得突破性进展,增长十分迅速。由于光伏发电的高渗透性,并网的光伏系统在电网故障期间会遇到不同类型的异常。当电网侧出现故障时,公共连接点(PCC)的电压将会非常低,为了保持功率平衡由此导致直流侧电压非常高。而这种直流侧的高电压可能导致逆变器损坏。同时,根据并网标准电压骤降将使得光伏系统脱网。而大型光伏电站的脱网可能会给电力系统的安全运行带来不良影响。提出串联动态制动电阻(SDBR)来消除故障在电网侧的影响,因此有效阻止了电网侧的电压骤降。该方法将通过改善电网侧的电压骤降提高光伏电站的低电压穿越(LVRT)能力。考虑到并网标准,研究采用提出的保护方案获取系统终端电压,因此在电网出现故障期间光伏系统不必脱网,可以继续维持正常运行,极大地提高了能源利用率。     

基于超级电容的光伏并网低电压穿越控制策略研究

针对光伏系统在电网扰动或故障时突然脱网给电网带来严重后果,对基于超级电容的光伏并网系统的低电压穿越控制策略进行研究。在电网电压跌落时,通过控制超级电容吸收有功功率,平衡直流母线电压,减少光伏阵列注入逆变器的功率,防止逆变器过流。同时保证了逆变器的无功电流输出能力,支撑电网电压,实现系统的低电压穿越。利用系统仿真模型进行验证,结果表明该方法提高了光伏并网的低电压穿越能力,在保证光伏系统安全运行的同时,大大提高了无功支撑能力,稳定了电网电压,利于故障恢复。     

光伏发电-超级电容储能并网系统的直流母线电压稳定控制

光伏发电并网系统因太阳能的周期性和间歇性会对电网造成扰动,影响电网的安全稳定运行。针对双级式光伏并网发电系统,在直流母线侧增加超级电容储能可以平抑光伏发电功率的波动。从控制功能的角度,将光伏发电-超级电容储能并网系统分为光伏发电、逆变器和超级电容储能3个功能独立的子系统;建立了各子系统的数学模型,并在此基础上分析确定各子系统分别实现最大功率跟踪控制、恒功率控制和直流母线电压稳定控制的具体方案;针对直流母线电压的稳定控制,提出一种基于鲁棒渐近跟踪控制的方法。通过模拟不同辐照强度,不同电网有功-无功功率需求等多种工况进行仿真验证。结果表明,所提控制功能划分合理,控制方法有效且兼有较好性能。     

直驱风力发电并网运行及低电压穿越*

围绕直驱式永磁风力发电机组(PMSWG)并网运行展开研究,建立了PMSWG机组模型.分析了PMSG在电网电压骤降时的暂态特性,指出其在交流并网时存在的问题,然后重点研究了直流侧过电压保护和无功控制策略等LVRT技术及直流侧卸载电路,针对电网电压跌落的程度不同,提出了一种基于直流侧卸荷十网侧无功控制的低电压穿越方案,最后运用仿真软件验证了控制策略的可靠性.     

风电/光伏/制氢/超级电容器并网系统建模与控制

针对风机与光伏发电功率波动、弃光等问题,提出风电/光伏/制氢/超级电容器并网系统模型及控制策略。建立风机、光伏、电解槽及超级电容器数学模型,构造一种变流器少、占地面积小、成本低的光伏、电解槽和超级电容器集结于直流母线结构。协调控制策略如下:当风电与光伏总出力大于负荷需求且功率差额小于电解槽额定功率时,电解槽消纳系统剩余功率;当负荷需求突降时,电解槽运行于额定状态,超级电容器快速充电,平抑直流母线电压波动,待到其端电压达到充电深度电压时,退出运行;当冲击性负荷扰动电网时,电解槽处于停机状态,超级电容器快速放电,平抑直流母线电压波动,待其达到放电深度电压时,退出运行。通过仿真,验证了风电/光伏/制氢/超级电容器并网系统模型与控制策略准确性及有效性。     

超级电容储能的双馈风机低电压穿越能力研究

针对双馈风电机低电压穿越过程中存在的问题,在分析电压跌落时风机直流侧电压模型的基础上,提出了超级电容器经隔离型全桥DC/DC变换器并联在风机直流母线处.通过超级电容储能系统吸收电网低电压故障时在直流侧产生的不平衡功率,以此抑制直流母线过电压.为了满足电网低电压故障期间的无功需求,机侧变流器采用无功优先控制;网侧变流器则...     

基于改进下垂控制策略的有功备用式光伏系统

随着电网光伏渗透率逐渐提高,迫切需要光伏发电系统主动参与电网频率调节,然而目前光伏发电系统多以最大功率跟踪方式并网,不具备有功调频能力.针对上述问题,提出一种基于变步长功率跟踪的有功备用式光伏发电系统,利用变步长功率跟踪使系统运行在有功备用模式,当电网频率扰动时通过修正直流侧电容电压调节光伏阵列的有功输出来参与一次调频.网侧逆变器采用改进下垂控制策略,通过引入角频率的微分负反馈虚拟惯量控制和直流侧电容储能特性模拟转子惯量环节弥补故障初期一次调频出力不足的问题,减小频率的跌落深度.通过仿真分析验证了所提控制策略无论在故障初期的动态作用还是一次调频过程中都可以提供更多的功率支撑,可以一定程度上替代同步发电机调频效果.     

光伏并网发电系统的低电压穿越控制策略

为提高光伏并网发电系统的低电压穿越能力,提出一种基于电压定向矢量控制的低电压穿越(Low Voltage Ride-Through,LVRT)控制策略。该策略对光伏逆变器进行电压定向矢量控制,实现有功和无功功率解耦,在电网电压跌落期间,采用直流卸荷电路稳定直流侧电压,根据电压的跌落深度补偿一定的无功功率以支撑电压恢复。通过PSCAD/EMTDC软件对采取LVRT控制策略前后的各电气量进行比较分析,结果表明,采用该策略光伏发电系统可以在电压跌落时保持并网运行,并补偿一定的无功功率以恢复并网点电压,实现低电压穿越。     

可调度光伏电站中混合储能容量的优化配置

目前的光伏电站多不经调度控制直接并网,但随着光伏发电渗透率的增加,不可控的光伏电站并入电网终将影响电网运行。提出在光伏系统中加入电池和超级电容的混合储能系统,使并网光伏电站可调度,并解决了单一储能方式无法兼顾快速性和持久性的功率需求问题。采用超级电容的电压控制策略,实现了电池和超级电容的功率交换,有效减少了电池的充放电循环次数,提高了电池使用寿命。利用HOMER软件,采用统计学方法,实现了在并网光伏电站可调度下的容量优化配置,使系统总成本最低。通过某地区实例,仿真验证了方法的正确性,并对光照强度和电池寿命进行了敏感性分析。     

双馈型风力发电系统低电压穿越策略仿真

针对双馈风力发电机组的低电压穿越能力的问题,介绍了风力发电在电网电压跌落时的并网要求,分析了目前已有的各种应对策略,提出了一套应对电网电压跌落时的控制策略。对于电网严重短暂跌落,通过对转子电流和直流侧电压滞环比较来控制Active Crowbar和直流侧卸荷电路,以卸荷多余能量并保护变流器,并保持风电机组的并网。对于电网的长时间跌落,还进行电网电压闭环发送无功,以支持电网进行恢复。通过仿真模型验证了所提出的控制策略能很好地抑制转子侧电流和直流侧电压的上升,并对电网提供无功支持。     

提升低电压穿越能力的功率型储能系统容量配置及控制策略

电网电压跌落引起双馈感应风电机组(double fed induction generator,DFIG)定子电压跌落,造成DFIG定子磁链振荡,从而引起定、转子产生较大的振荡电流,特别是对双脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)变换器产生极大的危害。若不采取有效的低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)控制措施,将会导致DFIG从电网解列,危及电力系统安全运行。提出一种直流侧的低电压穿越技术,通过在DFIG背靠背变流器直流母线电容上加装超级电容储能系统,利用其功率密度大、充电时间短、使用寿命长、温度特性好等特点,来进行短时大功率充放电,在电网电压跌落、直流侧电压波动期间,将能量储存在超级电容中,同时也可以释放多余的能量补偿直流侧电压,从而有效地提升DFIG低电压故障的耐受能力,实现DFIG的低电压穿越。建立了3 MW风力发电机仿真模型,根据相应的计算原则确定配置7.65 F的超级电容器,当电压跌落50%且故障时间一直持续,超级电容可以控制机组维持稳定运行15 s,验证了超级电容提高风电机组低电压穿越能力的有效性。     

基于储能和序分量控制的直驱永磁风电系统非对称故障穿越研究

为避免电网非对称故障时直驱永磁风电机组发生脱网事故,分析了电网电压不对称跌落时机、网侧能量不平衡引起直流链电容电压骤升的机理,提出了一种并联超级电容储能与序分量协调控制策略。考虑了电网非对称故障时电压的跌落程度、传动系统的储能限度和变流器的约束条件,通过对机、网侧变流器进行双闭环控制,实现快速平衡母线有功功率,同时补偿无功以改善电网电压。根据超级电容器寿命等影响因素选取电容容量,采用DC-DC变换器对超级电容的储能模式进行控制,限制故障阶段直流链支撑电容的电压。仿真结果表明了控制策略的有效性,提高了直驱永磁风电系统非对称故障的穿越能力和运行稳定性。     

光伏并网低压穿越控制策略的研究

随着并网型光伏电站接入电网容量越来越大,与公用电网并网运行的光伏发电系统已显示出越来越大的竞争力。当电力系统由于短路故障而发生电压跌落时,针对并网端电压跌落问题,提出了低压穿越技术来提高电力系统的稳定性。在对光伏并网逆变器控制策略研究的基础上,建立了逆变器输出正序无功功率、负序无功功率和电压跌落深度三者之间的关系,采用正序无功功率抬升正序电压,负序无功功率降低负序电压的方法来抬升电网电压,增强了并网系统的稳定性,有效提高了光伏逆变器低压穿越的能力。MATLAB/Simulink仿真验证该低压穿越技术的有效性。     

具有低电压穿越能力的光伏发电系统仿真建模

为满足最新国家标准《光伏发电站接入电力系统技术规定(GB 19964—2012)》对光伏发电系统低电压穿越能力的要求,基于PSCAD/EMTDC仿真平台,本文介绍了具有低电压穿越能力的光伏发电系统仿真建模方法。通过设计卸荷电路,使直流侧电压能够在并网点电压跌落时,稳定在正常运行范围之内。同时,光伏发电系统能够根据电压跌落程度输出相应的无功功率。正常运行及故障情况下的仿真结果与实际光伏产品的调研结果对比表明,搭建的光伏发电系统模型能够准确地反映其实际特性,并具有较强的直观性与可调性。     

带超级电容的光伏发电微网系统混合储能控制策略

为保证微电网系统稳定运行、各发电单元之间功率平衡以及输出电能质量良好,采用混合储能装置作为含光伏发电微电网系统的储能部分。提出了含光伏发电单元的微电网系统并网运行时各储能单元和直流母线电压的控制策略。当光伏发电并网系统的能量管理采用功率分配型控制策略时,直流母线电压幅值的稳定受发电单元侧控制,通过控制微电源与三相逆变器输送给电网能量之间的平衡来保持直流母线电压稳定;当新能源或本地负载功率发生突变时,由于蓄电池和超级电容储能装置具有较好的能量互补特点,通过控制蓄电池吸收或释放低频功率,超级电容吸收或释放高频功率,可以抑制负载突变对直流母线造成的冲击。仿真和实验结果表明,上述控制策略能有效、快速地调节系统有功、无功功率输出,抑制微电网系统负荷突变引起的功率波动,改善系统输出电能质量,提高系统的可靠性和稳定性。     

基于混合型算法的光伏发电系统低电压穿越控制策略

针对两级光伏发电系统在电网电压跌落时,易出现并网逆变器直流侧过电压和交流侧过电流的问题,提出一种基于混合型算法的光伏发电系统低电压穿越（low voltage ride through,LVRT）控制策略。首先,该策略通过模型电流预测控制,使逆变器并网电流在对称与不对称故障情况下均可快速跟随参考指令,且输出设定的对称电流,解决交流侧过电流问题。其次,基于并网点（point of common coupling,PCC）电压的跌落程度及自适应非最大功率跟踪（non maximum power point tracking,Non-MPPT）算法,调节前级Boost变换器占空比,进而降低光伏阵列输出功率,抑制故障过程中并网逆变器交、直两侧功率失衡而导致的直流侧母线过电压,并通过引入直流电压反馈项,消除不对称故障时直流电压二次谐波分量。最后,通过Matlab/Simulink仿真系统,验证所提控制算法的正确性与有效性。